Kebuluran cip yang tidak pernah berlaku sebelum ini mengancam perniagaan di luar firma teknologi

Kami kini duduk dengan selesa pada Februari 2021 dan hampir mustahil untuk masuk ke kedai (atau melawati peruncit dalam talian) dan membeli konsol permainan atau GPU desktop baharu. Semasa pelancaran produk baharu ini tahun lepas, ramai yang beranggapan bahawa kekurangan ketersediaan kebanyakannya disebabkan oleh gembar-gembur tetingkap keluaran dan tahap stok akan menjadi normal apabila musim cuti berlalu. Masa depan itu tidak pernah berlaku. Pengeluaran tidak pernah mengejar permintaan dan permintaan tidak menunjukkan tanda-tanda goyah. Dunia kini berada di tengah-tengah kebuluran cip dan kekurangan silikon kini mengganggu segala-galanya daripada ketersediaan iPhone kepada pengeluaran kereta.

Bagaimana kita boleh sampai ke sini?

Dari segi sejarah, kebanyakan kebuluran cip boleh dikesan kembali kepada peristiwa tunggal. Pada tahun 1993, kebuluran cip DRAM telah dicetuskan oleh letupan kilang di Niihama, Jepun. Kilang ini bertanggungjawab untuk menghasilkan kebanyakan bekalan dunia bagi resin epoksi yang dipanggil cresol, yang digunakan untuk mencipta penutup hitam yang anda lihat meliputi litar bersepadu. Kekurangan DRAM yang terhasil melonjakkan harga PC baharu selama lebih daripada setahun. Berikutan gempa bumi 2011 di Jepun, pasaran menyaksikan gangguan dalam bekalan NAND dan paparan komputer.

Kebuluran cip semasa kami tidak boleh dikaitkan dengan satu peristiwa, sebaliknya campuran keadaan yang telah membawa kepada apa yang pasti akan menjadi kekurangan cip yang paling memberi kesan yang belum pernah dihadapi oleh dunia. Faktor penyumbang terbesar kepada situasi semasa ialah pandemik COVID-19 dan terlalu bergantung pada pembekal fabrikasi semikonduktor penyumberan luar.

Seperti hampir semua aspek kehidupan seharian, pandemik COVID-19 mempunyai akibat yang besar terhadap bekalan semikonduktor. Memandangkan syarikat bergelut dengan peralihan dalam ketersediaan buruh dan perubahan strategi logistik untuk menampung kebimbangan kesihatan dan keselamatan, kecekapan pengeluaran telah terjejas. Dunia tidak boleh beroperasi dengan cara yang sama sebelum 2020.

Sebahagian besar kumpulan buruh global terpaksa mula bekerja dari rumah melalui telekomunikasi. Walaupun pengaturan sedemikian sudah biasa untuk beberapa segmen industri media dan teknologi, realitinya adalah kebanyakan orang kurang kelengkapan untuk bekerja dari rumah. Sememangnya, permintaan pengguna yang meningkat untuk PC dan komputer riba baharu ini.

Pada tahun 2020, jualan komputer baharu meningkat buat kali pertama dalam lebih sedekad. Barangan tambahan seperti mikrofon dan kamera web hilang dari rak dalam beberapa minggu yang singkat. Permintaan yang tidak pernah berlaku sebelum ini menyebabkan orang ramai bergantung pada scalper dan pasaran terpakai untuk barangan yang tidak pernah menjadi komoditi hangat sebelum ini. Sama seperti PC dan komputer riba, kamera web tersebut penuh dengan cip untuk memproses isyarat audio dan video. Bekalan cip mendapat kesan besar manakala harga pasaran untuk komponen PC mula meningkat secara bergantian dengan permintaan.

Orang bukan sahaja terpaksa bekerja dari rumah, tetapi mereka juga terpaksa menghabiskan masa lapang mereka di dalam rumah. Permintaan yang meningkat untuk peranti penstriman seperti Roku, tablet dan konsol permainan video. Permainan PC telah pun menikmati tempoh pertumbuhan berbilang tahun dan kurungan di rumah mendorong lebih ramai orang untuk membeli atau membina PC permainan. Menonton filem, konsert atau bar bukan lagi pilihan yang berdaya maju, jadi orang ramai beralih kepada hiburan digital.

Menjelang musim cuti 2020, kedua-dua Sony dan Microsoft sedang bersedia untuk melancarkan konsol permainan baharu. Kedua-duaPlayStation 5danXbox Series Xdibina daripada teknologi asas yang serupa daripada AMD. Konsol menggunakan CPU dan GPU menggunakan reka bentuk terkini AMD, serupa dengan produk PC desktop yang turut dilancarkan oleh syarikat itu pada Oktober dan November 2020. NVIDIA memukau pasaran denganpelancaran GPU siri RTX 3000 pada pertengahan bulan September. Gembar-gembur pengguna untuk produk sedemikian akan menjadi tinggi dalam mana-mana tahun rawak, tetapi pada akhir 2020, selera untuk perkakasan permainan tidak dapat dipuaskan.

Tiada satu pun daripada syarikat ini membuat cip mereka sendiri. Syarikat Pembuatan Semikonduktor Taiwan (TSMC) telah dikontrak untuk mencipta cip yang akan masuk ke dalam PlayStation 5 dan Xbox Series X, serta CPU AMD Ryzen dan GPU Radeon. Mereka juga menghasilkan sejumlah besar cip untuk Apple untuk menghidupkan iPhone dan iPad. Mereka mungkin telah diketuk untuk mencipta GPU siri RTX 3000 untuk NVIDIA, tetapi TSMC sudah berada pada kapasiti. Samsung mendapat kontrak NVIDIA, walaupun kilang fabrikasi mereka tidak semaju yang dikendalikan oleh TSMC, bermakna output yang terhasil adalah kurang cekap dan dalam kuantiti yang lebih kecil.

Bolehkah syarikat-syarikat ini hanya berpindah ke rakan kongsi fabrikasi yang berbeza? Ia tidak semudah itu. Reka bentuk lanjutan seperti yang terdapat dalam konsol baharu, iPhone dan GPU desktop memerlukan pembangunan bertahun-tahun dan disesuaikan mengikut kekuatan proses fabrikasi tertentu. AMD tidak boleh hanya memesan masa fabrikasi di kemudahan berbeza untuk cip konsol yang ingin dihasilkannya kerana ia direka khusus untuk proses fabrikasi 7nm TSMC.

Pengeluar cip seperti TSMC sentiasa menambah baik dan mengecilkan barisan fabrikasi mereka. Setiap kali mereka berjaya mengecilkan prosesnya, lebih banyak transistor boleh dimuatkan secara fizikal pada wafer silikon yang diperbuat daripada cip. Lebih padat dan kompleks sesuatu cip, lebih pantas dan lebih cekap tenaga ia boleh, memacu kuasa pengkomputeran ke hadapan. Selalunya, rangkaian fabrikasi sedia ada bertujuan semula untuk menghasilkan cip yang tidak perlu rumit.

Sebagai contoh, Intel adalah salah satu daripada beberapa syarikat yang menghasilkan cip sendiri di kilangnya. Mereka menggunakan talian fabrikasi tercanggih mereka untuk CPU baharu mereka dan menggunakan talian lama untuk menghasilkan cip yang kurang kompleks seperti pengawal storan dan modem. Intel mempunyai kubu kuat di pasaran CPU pengguna dan pelayan baru-baru ini 10 tahun yang lalu, tetapi telah kehilangan bahagian pasaran selepas kesukaran mengalihkan talian fabrikasi mereka kepada proses yang lebih kecil menyebabkan kelewatan yang meluas dalam memperkenalkan CPU baharu. Intel akandilaporkan akan menggunakan masa fab di TSMC akhir tahun iniuntuk mengurangkan beberapa ketegangan pada salurannya sendiri.

Sandaran pada bahagian pengeluaran juga memberi tekanan kepada pelanggan yang secara tradisinya bergantung pada cip yang tidak perlu rumit seperti CPU mudah alih atau desktop yang canggih. Industri auto telah mempunyai pergantungan yang semakin meningkat pada semikonduktor dan mikropengawal selama bertahun-tahun sekarang. Walaupun kereta dahulunya merupakan mesin yang agak ringkas pada tahun 1960-an dan 1970-an, ia kini sarat dengan sistem komputer yang kompleks dan litar bersepadu yang memegang kawalan ke atas segala-galanya daripada pengelap cermin depan kepada pemasaan pencucuhan.

Kenderaan moden bergantung kepada cip komputer. Model baharu dalam pengeluaran direka bentuk dengan teliti hingga ke milimeter terakhir dan biasanya mempunyai satu siri mikropengawal yang mesti berfungsi seiring. Mempunyai barisan pengeluaran yang pendek pada satu cip boleh menyebabkan keseluruhan kenderaan tidak boleh beroperasi atau tidak boleh dijual. Jika General Motors atau Ford tidak dapat menyiapkan kenderaan mereka, mereka tidak boleh menjualnya. Syarikat-syarikat ini juga tidak mempunyai tarikan pada barisan fabrikasi semikonduktor terkemuka untuk membuat pesanan mereka diutamakan berbanding seseorang seperti AMD atau Apple.

Pesanan yang akhirnya memenuhi iPhone adalah besar dalam saiz dan margin keuntungan berbanding cip yang lebih ringkas yang mungkin mengendalikan isyarat membelok pada Ford F-150. Jadi pembuat kereta tidak boleh melakukan lebih daripada menunggu. Dengan semakin sedikit kenderaan baharu yang dikeluarkan, harga pasaran bagi lot pengedar kini menjalar ke wilayah yang tidak masuk akal. Saya membeli-belah untuk membeli salah satu SUV Toyota RAV4 Prime. Ia adalah versi hibrid RAV4 yang lebih baharu, salah satu kenderaan paling popular dan ada di mana-mana di planet ini. Model ini mempunyai MSRP $41,000, tetapi saya tidak dapat mencari peniaga dalam jarak 1500 batu yang akan menjualnya di bawah $55,000 (jika mereka mempunyai stok).

Kekurangan cip adalahmemaksa pembuat kereta untuk menutup operasi di beberapa loji. Mereka mungkin tidak akan dibuka semula dalam masa terdekat, menyebabkan kekurangan bekalan selanjutnya dan kesan melata kekurangan ini terhadap ekonomi yang lebih besar. Walaupun konsol permainan dan kekurangan perkakasan PC permainan telah menjadi masalah serius beberapa bulan kebelakangan ini, masalah asas telah bertambah buruk sehingga pekerjaan dan mata pencarian menjadi taruhan. Bukan hanya pembuat kereta yang perlu menanggung tekanan ini.

Berapa lama ini akan bertahan dan bolehkah ia diperbaiki?

Ramalan semasa untuk kebuluran cip semasa kami mungkin berlanjutan hingga 2021. Ketua Pegawai Eksekutif AMD Lisa Sudijelaskan bulan lepasbahawa masalah bekalan syarikatnya sepatutnya dijangka akan berlangsung hingga 2021. Dengan begitu banyak keluaran AMD terikat dengan TSMC, kemungkinan besar kebanyakan syarikat yang terikat dengan firma Taiwan itu akan berkongsi pengalaman yang sama. Bekalan iPhone 12 ialahdijangka berjalan sangat nipisdalam beberapa bulan akan datang dan penampilan sulungnya sendiri telah ditangguhkan pada musim luruh yang lalu disebabkan oleh kelewatan pembuatan.

Penyelesaian kepada masalah itu tidak semudah yang diharapkan. Secara teorinya, pemain yang lebih besar dalam industri fabrikasi semikonduktor hanya akan membuka faundri baharu dan membuat lebih banyak cip. Ini tidak dapat dilakukan dalam tempoh terdekat kerana pembinaan dan pembesaran kemudahan sedemikian adalah usaha berbilang tahun di mana perjudian mengenai keperluan industri pada masa hadapan mesti dibuat.

Tidak mengejutkan, kesakitan kewangan yang dialami oleh pembuat kereta telah menarik perhatian dari Washington, denganRumah Putih membuat kenyataan rasmibahawa mereka akan menyiasat pilihan untuk mengurangkan titik tercekik bekalan yang berpotensi untuk mengelakkan kebuluran cip daripada memberi kesan buruk kepada lebih ramai orang. Beberapa pemain utama dalam industri semikonduktor ialahmelobi Presiden Bidenuntuk mendapatkan kerajaan memberi subsidi kepada operasi fabrikasi cip domestik.

Memperluas pengeluaran semikonduktor termaju adalah langkah bijak dari sudut ekonomi global. Jika mana-mana faundri terkemuka TSMC mengalami kemalangan besar seperti gempa bumi Jepun 2011, potensi ekonomi dunia untuk meningkat sangat tinggi. Ia juga bagus untuk membeli RTX 3080 pada harga asal yang dicadangkan, tetapi itu hanya beberapa ceramah fantasi daripada saya.