前所未有的芯片饥荒威胁着科技公司以外的业务

现在，我们已经到了 2021 年 2 月了，但实际上仍然不可能走进商店（或访问在线零售商）并购买新的游戏机或桌面 GPU。在去年推出这些新产品期间，许多人认为缺货主要是由于发布窗口炒作造成的，一旦假期结束，库存水平就会恢复正常。那个未来从未实现。生产从未赶上需求，需求也没有显示出动摇的迹象。世界现在正处于芯片饥荒之中，硅短缺正在扰乱从 iPhone 供应到汽车生产的一切。

我们是怎么到这里的？

从历史上看，大多数芯片饥荒都可以追溯到单一事件。 1993年，日本新居滨工厂爆炸引发了DRAM芯片饥荒。这家工厂负责生产世界上大部分称为甲酚的环氧树脂，这种环氧树脂用于制造您所看到的覆盖集成电路的黑色外壳。由此造成的 DRAM 短缺导致新 PC 价格持续飙升一年多。 2011 年日本地震后，市场出现 NAND 和计算机显示器供应中断。

我们当前的芯片饥荒不能归因于单一事件，而是多种因素的综合作用，这些因素不可避免地导致了世界上迄今为止遇到的最具影响力的芯片短缺。造成当前局势的最大因素是 COVID-19 大流行和对外包半导体制造供应商的过度依赖。

与日常生活的几乎所有方面一样，COVID-19 大流行对半导体供应产生了巨大影响。随着公司努力应对劳动力供应的变化以及物流策略的改变，以适应健康和安全问题，生产效率受到了打击。世界不能简单地按照 2020 年之前的方式运行。

全球劳动力中的很大一部分被迫开始通过远程办公在家工作。虽然这种安排在媒体和科技行业的某些领域已经很常见，但现实是大多数人没有足够的能力在家工作。自然，这增加了消费者对新个人电脑和笔记本电脑的需求。

2020 年，新电脑销量十多年来首次出现增长。麦克风和网络摄像头等辅助物品在短短几周内就从货架上消失了。前所未有的需求让人们依赖黄牛和二手市场购买以前从未成为热门商品的商品。就像个人电脑和笔记本电脑一样，这些网络摄像头充满了处理音频和视频信号的芯片。芯片供应受到重创，而个人电脑零部件的市场价格开始随着需求而上涨。

人们不仅被迫在家工作，而且所有的闲暇时间都必须在室内度过。这增加了对 Roku、平板电脑和视频游戏机等流媒体设备的需求。电脑游戏已经经历了多年的增长期，居家隔离促使更多人购买或组装游戏电脑。去看电影、音乐会或酒吧不再是可行的选择，因此公众转向数字娱乐。

进入 2020 年假期，索尼和微软都准备推出新的游戏机。两者都游戏机5和Xbox系列X采用 AMD 类似的基础技术构建。这些游戏机采用 AMD 最新设计的 CPU 和 GPU，类似于该公司在 2020 年 10 月和 11 月推出的台式电脑产品。NVIDIA9 月中旬推出 RTX 3000 系列 GPU。消费者对此类产品的炒作在任何一年都会很高，但在 2020 年底，对游戏硬件的需求是无法满足的。

这些公司都没有自己生产芯片。台湾积体电路制造公司 (TSMC) 签约生产用于 PlayStation 5 和 Xbox Series X 以及 AMD Ryzen CPU 和 Radeon GPU 的芯片。他们还为苹果生产大量芯片，为 iPhone 和 iPad 提供动力。他们本应被用来为 NVIDIA 制造 RTX 3000 系列 GPU，但台积电已经满负荷生产。三星获得了 NVIDIA 的合同，尽管他们的制造工厂不如台积电运营的先进，这意味着最终的产出效率较低，可用数量也较少。

这些公司是否可以简单地转向不同的制造合作伙伴？这并不容易。新型游戏机、iPhone 和桌面 GPU 等先进设计需要多年的开发，并且是根据特定制造工艺的优势进行定制的。 AMD 不能简单地在不同的工厂订购其想要生产的控制台芯片的制造时间，因为它们是专门为台积电的 7 纳米制造工艺设计的。

台积电等芯片生产商一直在改进和缩小其生产线。每次他们能够成功缩小工艺时，更多的晶体管就可以物理地安装到制造芯片的硅晶圆上。芯片越密集、越复杂，速度就越快、能效越高，从而推动计算能力向前发展。通常，现有的生产线会被重新调整用途，以生产不需要那么复杂的芯片。

例如，英特尔是少数几家在其代工厂生产自己的芯片的公司之一。他们使用最先进的生产线生产新 CPU，并使用旧生产线生产不太复杂的芯片，例如存储控制器和调制解调器。早在 10 年前，英特尔就在消费者和服务器 CPU 市场上占据了重要地位，但由于难以将其生产线转换为更小的工艺，导致新 CPU 的推出出现严重延迟，因此失去了市场份额。英特尔将据报道今年晚些时候将在台积电使用晶圆厂时间以减少其自身线路的一些压力。

生产方面的备份也给传统上依赖芯片的客户带来了压力，这些芯片不需要像尖端移动或桌面 CPU 那样复杂。多年来，汽车行业对半导体和微控制器的依赖日益增加。虽然汽车在 20 世纪 60 年代和 1970 年代曾经是相对简单的机器，但现在它们装载了复杂的计算机系统和集成电路，可以控制从挡风玻璃雨刷到点火正时的一切。

现代车辆依赖于计算机芯片。生产中的新型号经过精心设计，精确到最后一毫米，通常具有一系列必须协同工作的微控制器。生产线缺少单个芯片可能会导致整辆车无法运行或无法销售。如果通用汽车或福特不能完成他们的车辆，他们就不能出售它们。这些公司也缺乏领先半导体生产线的吸引力，无法让他们的订单优先于 AMD 或苹果等公司。

与福特 F-150 上操作转向信号灯的简单芯片相比，最终填充 iPhone 的订单规模和利润率都巨大。因此，汽车制造商除了等待之外别无他法。随着新车产量的减少，经销商批次的市场定价现在正在攀升至荒谬的境地。我四处购买了一辆丰田 RAV4 Prime SUV。它是 RAV4 的更新混合动力版本，RAV4 是地球上最受欢迎和无处不在的车辆之一。这些车型的建议零售价为 41,000 美元，但我无法在 1500 英里范围内找到能够以低于 55,000 美元的价格出售一款车型的经销商（如果他们有库存的话）。

芯片短缺是迫使汽车制造商关闭多个工厂的运营。它们可能不会很快重新开放，从而导致进一步的供应短缺以及这些短缺对更大经济的连锁影响。虽然游戏机和游戏 PC 硬件的短缺在过去几个月里一直是一个严重的问题，但潜在的问题已经恶化到工作和生计受到威胁的程度。不仅汽车制造商必须承受这种压力。

这种情况会持续多久并且可以修复吗？

目前对当前芯片饥荒的预测可能会持续到 2021 年。 AMD 首席执行官苏姿丰 (Lisa Su)上个月解释过预计她公司的供应困境将持续到 2021 年。由于 AMD 的大部分产量都与台积电相关，因此大多数与这家台湾公司相关的公司很可能都会经历类似的经历。 iPhone 12 供应量为预计会非常薄在接下来的几个月里，由于生产延误，它自己的首次亮相在去年秋天被推迟。

问题的解决方案并不像人们希望的那么简单。理论上，半导体制造行业的较大参与者只会开设新的代工厂并生产更多芯片。这在短期内是不可能的，因为此类设施的建设和扩建是一项多年的工作，必须对工业的未来需求进行赌博。