V luči pandemije so pomanjkanje in težave v dobavni verigi zamašile tako rekoč vse industrije, od proizvodnje do transporta.Eden glavnih prizadetih izdelkov so polprevodniki, nekaj, kar uporabljate ves dan, čeprav se tega ne zavedate.Čeprav je te industrijske zaplete enostavno prezreti, pomanjkanje polprevodnikov vpliva na vas na več načinov, kot bi morda pričakovali.
Kaj je polprevodnik in kako je narejen?
Polprevodniki, znani tudi kot čipi ali mikročipi, so drobni kosi elektronike, ki v sebi gostijo milijarde tranzistorjev.Tranzistorji dovoljujejo ali onemogočajo prehod elektronov skozi njih.Čipe najdemo v tisočih izdelkih, kot so telefoni, pomivalni stroji, medicinska oprema, vesoljske ladje in avtomobili.Delujejo kot »možgani« naše elektronike z izvajanjem programske opreme, manipuliranjem s podatki in nadzorom funkcij.
Za izdelavo enega čipa porabi več kot tri mesece v proizvodnji, obsega več kot tisoč korakov in zahteva velikanske tovarne, prostore brez prahu, milijone dolarjev vredne stroje, staljeni kositer in laserje.Ta postopek je izjemno dolgočasen in drag.Na primer, da bi silicij sploh postavili v stroj za izdelavo čipov, je potrebna čista soba – tako čista, da lahko drobec prahu povzroči milijone dolarjev izgubljenega truda.Tovarne čipov delujejo 24 ur na dan, vse dni v tednu, izgradnja osnovne tovarne pa stane približno 15 milijard dolarjev zaradi potrebne specializirane opreme.Da bi se izognili izgubi denarja, morajo proizvajalci čipov ustvariti 3 milijarde dolarjev dobička iz vsake tovarne.
Polprevodniška čista soba z zaščitno LED jantarno lučjo.Avtorstvo fotografije: REUTERS
Zakaj je pomanjkanje?
Številni dejavniki v zadnjem letu in pol so skupaj povzročili to pomanjkanje.Zapleten in drag proces izdelave čipov je eden glavnih vzrokov za pomanjkanje.Posledično na svetu ni veliko tovarn za proizvodnjo čipov, zato težava v eni tovarni povzroči učinek valovanja v celotni industriji.
Največji vzrok za pomanjkanje pa lahko pripišemo pandemiji COVID-19.Prvič, številne tovarne so se zaprle na začetku pandemije, kar pomeni, da zaloge, potrebne za proizvodnjo čipov, nekaj mesecev niso bile na voljo.Številne industrije, povezane s čipi, kot so ladijski promet, proizvodnja in transport, so se prav tako soočale s pomanjkanjem delovne sile.Poleg tega si je več potrošnikov zaželelo elektronike v luči ukrepov ostanka doma in dela od doma, kar je povzročilo kopičenje naročil, ki zahtevajo čipe.
Poleg tega je COVID povzročil zaprtje azijskih pristanišč za nekaj mesecev.Ker gre 90 % svetovne elektronike skozi kitajsko pristanišče Yantian, je to zaprtje povzročilo velike težave pri pošiljanju elektronike in delov, potrebnih za proizvodnjo čipov.
Posledice požara Renesas.Avtorstvo fotografije: BBC
Če vse težave, povezane s COVID-om, niso bile dovolj, so različne vremenske težave zavirale tudi proizvodnjo.Japonsko tovarno Renesas, ki proizvede približno ⅓ čipov, ki se uporabljajo v avtomobilih, je marca 2021 močno poškodoval požar in delovanje se je normalno vrnilo šele julija.Zimske nevihte v Teksasu konec leta 2020 so prisilile nekatere od že tako majhnega števila ameriških tovarn čipov, da ustavijo proizvodnjo.Nazadnje je huda suša v Tajvanu v začetku leta 2021, vodilni državi po proizvodnji čipov, povzročila upočasnitev proizvodnje, saj proizvodnja čipov zahteva veliko vode.
Kako pomanjkanje vpliva na vas?
Zaradi velike količine potrošniških izdelkov, ki vsebujejo polprevodniške čipe, ki se uporabljajo vsak dan, je resnost pomanjkanja jasna.Cene naprav se bodo verjetno zvišale, drugi izdelki pa bodo odloženi.Obstajajo ocene, da bodo ameriški proizvajalci letos izdelali vsaj 1,5 do 5 milijonov avtomobilov manj.Nissan je na primer napovedal, da bo zaradi pomanjkanja čipov izdelal 500.000 vozil manj.General Motors je v začetku leta 2021 celo začasno zaprl vse tri svoje tovarne v Severni Ameriki, pri čemer je parkiral na tisoče vozil, ki so dokončana, razen potrebnih čipov.
General Motors se je zaprl zaradi pomanjkanja polprevodnikov
Avtorstvo fotografije: GM
Podjetja za potrošniško elektroniko so iz previdnosti kopičila čipe na začetku pandemije.Julija pa je izvršni direktor Appla Tim Cook napovedal, da bo pomanjkanje čipov verjetno upočasnilo proizvodnjo iPhona in je že vplivalo na prodajo iPadov in Macov.Sony je podobno priznal, da ne morejo slediti povpraševanju po novem PS5.
Gospodinjske aparate, kot so mikrovalovne pečice, pomivalni stroji in pralni stroji, je bilo že težje kupiti.Mnoga podjetja za gospodinjske aparate, kot je Electrolux, ne morejo zadovoljiti povpraševanja po vseh svojih izdelkih.Enako ogroženi so pametni gospodinjski aparati, kot so video zvonci.
Glede na to, da je praznična sezona skoraj pred nami, velja previdnost, da ne pričakujemo široke palete elektronskih možnosti, ki smo jih vajeni v običajnih letih – opozorila »ni na zalogi« so lahko vse pogostejša.Obstaja želja po načrtovanju vnaprej in ne pričakovati, da boste takoj naročili in prejeli izdelke.
Kakšna je prihodnost pomanjkanja?
S pomanjkanjem polprevodnikov je luč na koncu tunela.Prvič, zapiranje tovarn zaradi COVID-19 in pomanjkanje delovne sile se začenjajo blažiti.Večja podjetja, kot sta TSMC in Samsung, so prav tako skupaj obljubila milijarde dolarjev za naložbe v zmogljivosti dobavne verige in spodbude za proizvajalce čipov.
Glavno spoznanje tega pomanjkanja je dejstvo, da je treba zmanjšati odvisnost od Tajvana in Južne Koreje.Trenutno Amerika proizvede le približno 10 % čipov, ki jih uporablja, kar povečuje stroške pošiljanja in čas s čipi iz tujine.Da bi rešil to težavo, se je Joe Biden zavezal, da bo podprl sektor polprevodnikov z zakonom o financiranju tehnologije, predstavljenim junija, ki namenja 52 milijard dolarjev za proizvodnjo čipov v ZDA.Intel bo porabil 20 milijard dolarjev za dve novi tovarni v Arizoni.Proizvajalec vojaških in vesoljskih polprevodnikov CAES pričakuje, da bo v naslednjem letu močno povečal svojo delovno silo, s poudarkom na pridobivanju čipov tudi iz ameriških tovarn.
To pomanjkanje je šokiralo industrijo, a jo tudi opozorilo na prihodnje težave s povečanim povpraševanjem po predmetih, ki zahtevajo veliko polprevodnikov, kot so pametni domovi in električna vozila.Upajmo, da bo upošteval nekakšno opozorilo za industrijo proizvodnje čipov in preprečil prihodnje težave tega kalibra.
Če želite odkriti več o proizvodnji polprevodnikov, pretočno predvajajte Tomorrow's World Today's »Polprevodniki v vesolju« na SCIGo in Discovery GO.
Raziščite svet proizvodnje in odkrijte znanost v ozadju toboganov, kaj morate vedeti o elektronskem recikliranju in zazrite v prihodnost rudarjenja.
Čas objave: 28. julij 2022