„Nie widać końca”: wszystko, co trzeba wiedzieć o wielkim braku mikroprocesorów
Od końca zeszłego roku obserwuje się poważny niedobór mikroprocesorów, który ma obecnie wpływ na branże na całym świecie
Jak duży jest niedobór? Nigdy nie widziałem czegoś podobnego, Elon Musk z Tesli napisał na Twitterze w zeszłym miesiącu. Od końca 2020 roku świat boryka się z nieoczekiwanym niedostatkiem mikrochipów – maleńkich układów scalonych, które obecnie można znaleźć w praktycznie każdym wyprodukowanym urządzeniu z baterią lub wtyczką – od tosterów po telewizory, poduszki powietrzne i myśliwce.
Niedobór został po raz pierwszy zaobserwowany w wyrafinowanej elektronice użytkowej: konsole do gier, takie jak PlayStation 5 i nowy Xbox, miały duże zaległości w zamówieniach; ceny komputerowych kart graficznych poszybowały w górę. Ale ponieważ chipy półprzewodnikowe są tak wszechobecne, dotknęło to wiele branż.
Najbardziej ucierpiała branża motoryzacyjna. Nowoczesne samochody mogą z łatwością zawierać 3000 chipów, a niedobór spowodował spowolnienie linii montażowych pojazdów na całym świecie: globalna produkcja spadnie w tym roku o cztery miliony samochodów, prawie 5%.
Dlaczego tak się dzieje?
W najlepszych czasach łańcuchy dostaw chipów są trudne do utrzymania: jest to branża podatna na przesyty i niedobory. Zakłady produkcyjne (fabryki) zaawansowanych układów scalonych należą do najbardziej złożonych zakładów produkcyjnych na świecie, których budowa kosztuje dziesiątki miliardów dolarów. Lasery drukują miliardy tranzystorów na maleńkich obszarach płytek krzemowych; przekształcenie dużego wafla krzemowego w użyteczną partię chipów może zająć od trzech do czterech miesięcy.
Tak więc branża ma tendencję do wahania się między niedoborem a nadpodażą, zgodnie z cyklem określanym przez ekonomistów: podobnie jak w przypadku hodowli świń, występują opóźnienia w produkcji. Producenci inwestują, gdy ceny są wysokie i odkrywają, że zostają im zbyt duże zdolności produkcyjne, gdy w końcu trafiają na rynek. Obecnie jednak w branży panuje bezlitosna ekspansja: zielone technologie, przetwarzanie w chmurze, 5G, sztuczna inteligencja, kryptowaluta, robotyka – wszystkie te obszary wzrostu pochłaniają żetony. A pandemia pomogła stworzyć idealną burzę.
Jaki wpływ miała pandemia?
Wiele fabryk zostało tymczasowo zamkniętych. Jednocześnie wielki wzrost pracy w domu i wzrost popytu na domową rozrywkę spowodował gwałtowny wzrost popytu na elektronikę. Sprzedaż komputerów osobistych wzrosła w ubiegłym roku o 13%. W samym Nowym Jorku departament edukacji kupił 350 000 iPadów. Rozmowy wideo oznaczały, że centra danych potrzebowały większej pojemności.
A podczas najgorszej pandemii zakupy samochodów gwałtownie spadły. Tak więc, podczas gdy firmy elektroniczne wykupiły wszystkie dostępne moce produkcyjne, producenci samochodów anulowali swoje zamówienia. Ale później, kiedy producenci samochodów byli już gotowi do ponownego uruchomienia produkcji, znaleźli się na końcu kolejki: ponowne rozpoczęcie produkcji określonych typów chipów może zająć fabrykom mikroprocesorów nawet sześć miesięcy.
Jak to na nas wpływa?
Podaż samochodów na sprzedaż ma zostać ograniczona jeszcze w tym roku z powodu niedoboru, ostrzegł w zeszłym tygodniu wiodący brytyjski dealer samochodowy Pendragon. Przy mniejszej liczbie samochodów do sprzedania ceny wzrosną; a wysokiej jakości funkcje elektroniczne, takie jak systemy nawigacji lub dodatkowe ekrany, są usuwane, aby jeszcze bardziej zwiększyć dostawę chipów.
W branży elektronicznej ceny handlowe pamięci komputerowych wzrosły od początku 2020 r. o około 30%, podnosząc koszty takich przedmiotów, jak laptopy i drukarki. HP podniósł ceny komputerów osobistych o 8%, a drukarek o ponad 20% w ciągu roku. Ceny telewizorów, smartfonów i sprzętu AGD również prawdopodobnie wzrosną. Niedobór chipów niepokoi również rządy.
Dlaczego rządy się martwią?
Chipy są obecnie tak kluczowym elementem wielu strategicznych technologii – od systemów obronnych, przez cyberbezpieczeństwo, aż po energię odnawialną – że ich produkcja stała się poważnym problemem geopolitycznym: decydenci twierdzą, że chipy to nowa ropa. Zostały wynalezione w Stanach Zjednoczonych, gdzie nadal ma miejsce wiele z najnowocześniejszych projektów, ale około 80% produkcji odbywa się obecnie w Azji, ponieważ koszty są niższe: głównie na Tajwanie, w Korei Południowej i Chinach.
Największym producentem na świecie pod względem ilości jest TSMC z Tajwanu. Intel z siedzibą w Kalifornii jest największym pod względem przychodów. Wraz z Samsungiem z Korei Południowej firmy te dominują w wysokiej klasy, wyspecjalizowanych chipach. Ale Chiny mają szansę stać się największym producentem do 2030 r.: w swoim najnowszym pięcioletnim planie wyznaczono cel zaspokojenia 70% zapotrzebowania na półprzewodniki do 2025 r. Europa odpowiada za mniej niż 10% światowej produkcji chipów.
Joe Biden trzyma mikrochip, gdy przemawia podczas spotkania z członkami Izby Reprezentantów i Senatu na temat zakłóceń łańcucha dostaw z powodu koronawirusa w Gabinecie Owalnym w lutym 2021 r.
SAUL LOEB/AFP przez Getty Images
Co robią z tym rządy?
W zeszłym miesiącu Senat USA uchwalił Ustawę o Innowacji i Konkurencji, wart 250 miliardów dolarów ustawę mającą na celu zwiększenie produkcji półprzewodników w USA, wraz z badaniami naukowymi i innymi strategicznymi technologiami.
W marcu Komisja Europejska przedstawiła ambitny plan zwiększenia swojego udziału w światowym rynku półprzewodników do 20% do 2030 r. i przeznaczyła 160 miliardów dolarów ze swojego funduszu naprawczego Covid na projekty technologiczne. Wielka Brytania od dawna ma silną pozycję w branży projektowej, ale niewielu producentów; Newport Wafer Fab, największy brytyjski producent chipów, został przejęty przez chińską firmę Nexperia.
Jak długo potrwa niedobór?
Nie widać końca. Dyrektor generalny Intela, Pat Gelsinger, powiedział, że uważa, że mogą minąć dwa lata, zanim produkcja będzie w stanie przyspieszyć. Niedobór będzie prawdopodobnie trwał jeszcze przez kilka lat, powiedział na początku roku Michael Dell, dyrektor generalny Dell Technologies. Firmy takie jak TSMC, Samsung i Intel dużo inwestują.
Ale nawet jeśli fabryki chipów są budowane na całym świecie, potrzeba czasu, mówi Dell. Wiele firm analizuje swoje łańcuchy dostaw: Tesla rozważa wprost zakup fabryki achip. Branże high-tech prawdopodobnie jako pierwsze odbiją się pod koniec tego roku. Samochodom i sprzętom AGD, które używają tańszych, starszych chipów, zajmie to więcej czasu: nie są one tak opłacalne dla producentów, więc nie ma motywacji do inwestowania. Opóźnienia produktów i braki części będą się utrzymywać przez jakiś czas.
Triumf mikroczipa
Mikrochip to zbiór od kilkuset do dziesiątek miliardów maleńkich obwodów na małej płytce krzemowej. Krzem jest półprzewodnikiem – może przewodzić prąd lub go zawierać. Na chipie tranzystory krzemowe to miniaturowe przełączniki, które można włączać i wyłączać za pomocą sygnałów elektronicznych. Komputery działają przy użyciu kodu binarnego. Tranzystory to odzwierciedlają: cyfry 1 i 0 używane w systemie binarnym reprezentują stany włączenia i wyłączenia tranzystora. Zasadniczo zadaniem chipa jest przemieszczanie elektronów w sposób określony przez kod komputerowy. Wszystkie dane na komputerach – liczby, zdjęcia, muzyka, obrazy – są w ten sposób przechowywane i przetwarzane.
Pracownicy japońskiego producenta mikroprocesorów Renesas Electronics w czerwcu 2021 r.
KAZUHIRO NOGI/AFP via Getty Images
Wynalezienie tego rodzaju tranzystora w Bell Labs w New Jersey w 1947 roku i jego rosnąca miniaturyzacja jest podstawą współczesnej elektroniki. Prawo Moore'a, wymyślone przez pioniera chipów Gordona Moore'a, mówi, że liczba tranzystorów w chipie podwaja się co dwa lata, czyniąc komputery coraz potężniejszymi.
Dzisiejsze zaawansowane chipy są oszałamiająco złożone: lasery odciskają obwody o szerokości zaledwie 12 nanometrów, a długość paznokcia rośnie w ciągu 12 sekund. Uważa się, że tranzystory są najczęściej produkowanymi elementami w historii świata. Liczba mikrochipów sprzedanych na całym świecie w kwietniu osiągnęła rekordową wartość prawie 100 miliardów.
Tydzień bez opakowania: moda na wynajem, brak chipów i eutanazja
Możesz zasubskrybować Tydzień bez opakowania na Globalny gracz , Podcasty Apple , SoundCloud lub gdziekolwiek dostaniesz swoje podcasty.
