问题

最近在分析芯片短缺的影响,但是苦于还不明白目前市场上哪种制程的芯片较为短缺,能请教一下各位吗?

回答
这绝对是个好问题,而且确实是当下最棘手、最能影响我们生活的几个问题之一。芯片短缺这件事,说起来容易,但要弄清楚究竟是哪种制程的芯片在“闹饥荒”,那可就得费点心思了。

简单来说,目前的芯片短缺,最普遍、影响最广的,主要集中在成熟制程(Mature Nodes)的芯片上。

听起来有点拗口?别急,我来慢慢给你掰扯清楚。

什么是“制程”?

首先,咱们得弄明白“制程”这俩字。你可以把它想象成芯片制造的“精度”或者“工艺水平”。就像造房子,有盖高楼大厦的精密工艺,也有盖普通砖瓦房的成熟工艺。

先进制程(Advanced Nodes): 这是指那些最尖端、最细的制造工艺,比如我们常听到的 7nm、5nm、3nm 甚至更小的数字。这些工艺能让芯片集成更多的晶体管,所以性能更强、功耗更低。它们主要用在最需要算力的地方,比如高端智能手机的处理器、服务器的CPU、AI加速器等等。

成熟制程(Mature Nodes): 相反,成熟制程就是那些相对“老”一点、但经过多年打磨、技术非常稳定、良率极高的工艺。这些工艺的数字通常在 28nm、40nm、55nm、90nm,甚至还有更老的。它们虽然没有最尖端工艺那么极致的性能和低功耗,但优点是成本低、可靠性高、产能相对容易控制。

为什么是成熟制程的芯片短缺最严重?

这才是问题的核心,也是很多朋友感到困惑的地方。按理说,最先进的技术最抢手才对啊?其实不然,短缺的原因错综复杂,但成熟制程的“短板”效应尤其明显:

1. 它们“在哪儿都用得上”: 成熟制程的芯片,你别看它们名字不响亮,但它们是支撑我们日常生活中各种电子设备运转的“基石”。想想看:
汽车: 汽车里的控制单元,从发动机管理、刹车系统、车灯控制,到车载娱乐系统,很多很多地方都需要用到成熟制程的MCU(微控制器)和传感器芯片。比如一些负责控制油门、刹车、转向的芯片,一旦缺了,整个汽车生产线就可能停摆。
家电: 冰箱、洗衣机、空调、电视机,这些家电里也离不开各种控制芯片和电源管理芯片。
物联网设备(IoT): 智能家居、工业传感器、穿戴设备等等,它们很多都只需要基础的计算和控制功能,成熟制程就能完美胜任,而且成本低是关键。
电源管理IC(PMIC): 几乎所有电子设备都需要电源管理,从手机到电脑,再到汽车,PMIC都是必不可少的,而且很大一部分用的是成熟制程。
显示驱动IC: 手机屏幕、电视屏幕,还有很多工业显示屏,都需要显示驱动芯片,这些也很多是成熟制程。

所以,成熟制程芯片的应用领域极其广泛,需求基数庞大。

2. 产能扩张的“甜蜜点”错位:
投资回报周期: 建立一家最先进的晶圆厂,动辄投资数百亿美元,而且技术迭代快,回报周期长。而成熟制程的晶圆厂,投资相对较小,技术成熟稳定,投资回报更可预测、更容易收回。
老厂房的“不情愿”: 很多年前,大家都在疯狂追逐最先进的制程,投资重心也往那里倾斜。那些为成熟制程服务的晶圆厂,产能增加相对缓慢,甚至有些在过去因为利润不高而减少了投入。
新增产能的“新需求”: 新建的晶圆厂,更多是为了满足对最先进制程的需求,那些专门生产成熟制程的产线,新增产能的步伐就没有那么快。

3. 疫情的“意外催化”:
居家办公/学习: 疫情导致大家在家时间变长,对电脑、平板、游戏机等需求激增,这些设备里很多都用了成熟制程的周边芯片。
汽车行业的“误判”: 疫情初期,大家觉得汽车销量会暴跌,所以大幅削减了芯片订单。结果,汽车市场恢复得比预期快得多,但晶圆厂早就把产能转移给了其他行业,再临时调回来就没那么容易了。而且汽车对芯片的可靠性要求极高,不能随便换供应商,这也加剧了问题的复杂性。

4. 设计公司的“选择”: 很多芯片设计公司(Fabless)会选择在成本更低的成熟制程上生产产品,因为这样可以降低最终产品的售价,吸引更多的消费者。

所以,目前市场上短缺的,更多的是那些构成“电子产品骨架”和“基础功能”的成熟制程芯片。

你能看到很多新闻报道说“苹果、高通最先进的芯片缺货”,那是因为大家关注点都在尖端技术。但实际上,如果你是一家汽车制造商,或者一家家电厂,你真正让你生产线停摆的,往往是那些你根本不怎么注意,但一旦没货就万事皆休的、几年前甚至十几年前就已经成熟的制程芯片。

举个例子:

你可能在网上看到说,某某手机的最新款处理器(比如 4nm)供货紧张。这是真的,因为它的需求量大,而且生产难度高,良率波动也可能影响产量。
但同时,你可能也看到,因为缺了汽车里用于控制电动车门的那个简单(但关键)的MCU芯片,一堆新车只能堆在工厂里等。这个MCU很可能就是用 65nm 或者 90nm 的制程生产的。

总结一下:

不是最先进的制程不短缺,而是成熟制程因为其广泛的应用、固定的产能扩张节奏,以及在疫情中的“意外需求井喷”和行业的“误判”,成为了当前影响面最广、最让人头疼的短缺环节。

希望我这样解释,能让你更清楚当前芯片短缺的“重灾区”在哪儿。这是一个牵一发而动全身的局面,牵涉到全球的供应链、产业布局和技术发展,非常值得我们持续关注。

网友意见

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都缺。

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