“Beigas nav redzamas”: viss, kas jāzina par lielo mikročipu trūkumu
Kopš pagājušā gada beigām ir bijis nopietns mikroshēmu trūkums, kas tagad ietekmē nozares visā pasaulē
Cik slikts ir trūkums? Nekad neko tādu neesmu redzējis, pagājušajā mēnesī tviterī ierakstīja Teslas pārstāvis Īlons Masks. Kopš 2020. gada beigām pasaule ir saskārusies ar negaidītu mikroshēmu trūkumu — tās mazās integrālās shēmas, kas mūsdienās ir atrodamas praktiski visās ražotajās ierīcēs ar akumulatoru vai kontaktdakšu — no tosteriem līdz televizoriem, gaisa spilveniem un kaujas lidmašīnām.
Trūkums pirmo reizi tika novērots izsmalcinātajā plaša patēriņa elektronikā: spēļu konsolēm, piemēram, PlayStation 5 un jaunajam Xbox, ir bijis liels pasūtījumu skaits; Datoru grafisko karšu cenas ir uzkāpušas. Taču, tā kā pusvadītāju mikroshēmas ir tik visuresošas, tas ir ietekmējis daudzas nozares.
Automobiļu rūpniecība ir cietusi vissmagāk. Mūsdienu automašīnās viegli var būt 3000 mikroshēmu, un deficīts ir palēninājis transportlīdzekļu montāžas līnijas visā pasaulē: globālā produkcija šogad samazināsies par četriem miljoniem automašīnu jeb gandrīz par 5%.
Kāpēc tas notiek?
Labākajā laikā mikroshēmu piegādes ķēdes ir grūti uzturēt: tā ir nozare, kurai ir tendence uz pārpilnību un deficītu. Uzlabotu mikroshēmu ražošanas rūpnīcas (fabs) ir vienas no pasaulē sarežģītākajām ražošanas iekārtām, kuru celtniecība izmaksā desmitiem miljardu dolāru. Lāzeri izdrukā miljardiem tranzistoru uz maziem silīcija plāksnīšu laukumiem; var paiet trīs līdz četri mēneši, lai no lielas silīcija vafeles pārvērstu par izmantojamu mikroshēmu partiju.
Tāpēc nozarei ir tendence svārstīties starp nepietiekamu piedāvājumu un pārprodukciju, kā ekonomisti uzskata kallapork ciklu: tāpat kā vaislas cūku gadījumā, ražošanā ir nobīdes. Ražotāji iegulda līdzekļus, kad cenas ir augstas, un atklāj, ka viņiem ir pārāk liela jauda, kad tas beidzot tiek ieviests. Tomēr šobrīd nozarē valda nenožēlojama paplašināšanās: zaļās tehnoloģijas, mākoņdatošana, 5G, mākslīgais intelekts, kriptovalūta, robotika – visas šīs izaugsmes jomas apēd mikroshēmas. Un pandēmija ir palīdzējusi radīt perfektu vētru.
Kādas sekas bija pandēmijai?
Tas uz laiku slēdza daudzas ražotnes. Tajā pašā laikā lielais darba no mājām pieaugums un pieprasījuma pieaugums pēc mājas izklaides radīja pieprasījuma pieaugumu pēc elektronikas. Pagājušajā gadā datoru pārdošanas apjoms pieauga par 13%. Ņujorkā vien Izglītības departaments iegādājās 350 000 iPad. Videozvani nozīmēja, ka datu centriem bija nepieciešama lielāka jauda.
Un pandēmijas sliktākajā laikā automašīnu iegādes apjoms samazinājās. Tātad, kamēr elektronikas uzņēmumi uzpirka visu pieejamo ražošanas jaudu, automašīnu ražotāji atcēla savus pasūtījumus. Taču vēlāk, kad autoražotāji bija gatavi atkal palielināt ražošanu, viņi atradās rindas aizmugurē: mikroshēmu izgatavotājiem var paiet pat seši mēneši, lai atsāktu noteiktu veidu mikroshēmu ražošanu.
Kā tas mūs ietekmē?
Apvienotās Karalistes automobiļu dīleris Pendragon pagājušajā nedēļā brīdināja, ka pārdošanai paredzēto automašīnu piegāde tiks ierobežota šī gada beigās deficīta dēļ. Pārdodot mazāk automašīnu, cenas pieaugs; un tiek atteiktas augstākās klases elektroniskās funkcijas, piemēram, navigācijas sistēmas vai papildu ekrāni, lai vēl vairāk paplašinātu mikroshēmu piegādi.
Elektronikas jomā datoru atmiņas tirdzniecības cenas kopš 2020. gada sākuma ir pieaugušas par aptuveni 30%, tādējādi palielinot tādu preču kā klēpjdatoru un printeru izmaksas. HP gada laikā ir paaugstinājusi patēriņa datoru cenas par 8%, bet printeriem - par vairāk nekā 20%. Šķiet, ka pieaugs arī televizoru, viedtālruņu un sadzīves tehnikas cenas. Arī valdības ir nobažījušās par mikroshēmu trūkumu.
Kāpēc valdības uztraucas?
Tagad mikroshēmas ir tik ļoti svarīga sastāvdaļa daudzās stratēģiskajās tehnoloģijās — no aizsardzības sistēmām līdz kiberdrošībai un beidzot ar atjaunojamo enerģiju —, ka to ražošana ir kļuvusi par lielu ģeopolitisku problēmu: politikas veidotāji saka, ka mikroshēmas ir jaunā eļļa. Tie tika izgudroti ASV, un liela daļa visprogresīvākā dizaina joprojām tiek ražoti tur, bet aptuveni 80% produkcijas tagad notiek Āzijā, jo izmaksas ir zemākas: galvenokārt Taivānā, Dienvidkorejā un Ķīnā.
Pasaulē lielākais ražotājs pēc apjoma ir TSMC Taivānā. Intel, kas atrodas Kalifornijā, ir lielākais pēc ieņēmumiem. Kopā ar Dienvidkorejas Samsung šie uzņēmumi dominē augstākās klases specializētās mikroshēmās. Taču Ķīnai ir iespēja kļūt par lielāko ražotāju līdz 2030. gadam: tās jaunākajā piecu gadu plānā ir noteikts mērķis līdz 2025. gadam apmierināt 70 % no tās pusvadītāju vajadzībām. Eiropa ražo mazāk nekā 10 % no pasaules mikroshēmu ražošanas.
Džo Baidens paceļ mikroshēmu, runājot tikšanās laikā ar Pārstāvju palātas un Senāta locekļiem par koronavīrusa izraisītiem piegādes ķēdes traucējumiem Ovālajā kabinetā 2021. gada februārī.
SAUL LOEB/AFP, izmantojot Getty Images
Ko valdības dara lietas labā?
Pagājušajā mēnesī ASV Senāts pieņēma Inovācijas un konkurences likumu, 250 miljardu dolāru likumprojektu, kas paredzēts, lai veicinātu ASV pusvadītāju ražošanu, kā arī zinātnisko izpēti un citas stratēģiskās tehnoloģijas.
Martā Eiropas Komisija izvirzīja vērienīgu plānu līdz 2030. gadam palielināt savu daļu pasaules pusvadītāju tirgū līdz 20% un atvēlēja 160 miljardus USD no sava Covid atjaunošanas fonda tehnoloģiju projektiem. Apvienotajai Karalistei jau sen ir bijusi spēcīga klātbūtne nozares dizaina pusē, taču ražotāju ir maz; Apvienotās Karalistes lielāko mikroshēmu ražotāju Newport Wafer Fab iegādājās Ķīnai piederošais uzņēmums Nexperia.
Cik ilgi turpināsies trūkums?
Gala nav redzama. Intel izpilddirektors Pats Dželsingers sacīja, ka, viņaprāt, varētu paiet divi gadi, līdz ražošana varēs palielināties. Trūkums, iespējams, turpināsies dažus gadus, sacīja Maikls Dells, Dell Technologies izpilddirektors, gada sākumā. Tādi kā TSMC, Samsung un Intel iegulda lielus ieguldījumus.
Bet pat tad, ja mikroshēmu rūpnīcas tiek būvētas visā pasaulē, tas prasa laiku, saka Dell. Daudzi uzņēmumi pārbauda savas piegādes ķēdes: Tesla apsver iespēju tieši iegādāties mikroshēmu ražotni. Augsto tehnoloģiju nozares, iespējams, vispirms atgūsies šā gada beigās. Automašīnām un sadzīves tehnikai, kas izmanto lētākas, vecākas mikroshēmas, būs nepieciešams ilgāks laiks: ražotājiem tie nav tik izdevīgi, tāpēc nav stimula investēt. Produktu aizkavēšanās un detaļu trūkums turpināsies kādu laiku.
Mikročipa triumfs
Mikroshēma ir no dažiem simtiem līdz desmitiem miljardu sīku shēmu kolekcija uz nelielas silīcija plāksnes. Silīcijs ir pusvadītājs – tas var vadīt elektrību vai satur to. Mikroshēmā silīcija tranzistori ir miniatūri slēdži, kurus var ieslēgt un izslēgt ar elektroniskiem signāliem. Datori darbojas, izmantojot bināro kodu. Tranzistori to atspoguļo: cipari 1 un 0, ko izmanto binārajā formā, apzīmē tranzistora ieslēgšanas un izslēgšanas stāvokļus. Būtībā mikroshēmas uzdevums ir pārvietot elektronus tādā veidā, kā to nosaka datora kods. Tādā veidā tiek glabāti un apstrādāti visi datoros esošie dati – cipari, attēli, mūzika, attēli.
Japānas mikroprocesoru ražotāja Renesas Electronics darbinieki 2021. gada jūnijā
KAZUHIRO NOGI/AFP via Getty Images
Šāda veida tranzistora izgudrojums Bell Labs Ņūdžersijā 1947. gadā un tā pieaugošā miniaturizācija ir mūsdienu elektronikas mugurkauls. Mūra likums, ko izstrādājis mikroshēmu pionieris Gordons Mūrs, nosaka, ka tranzistoru skaits mikroshēmā dubultojas ik pēc diviem gadiem, padarot datorus arvien jaudīgākus.
Mūsdienu uzlabotās mikroshēmas ir reibinoši sarežģītas: lāzeri iespiež ķēdes, kuru platums ir tikai 12 nanometri, un naga garums palielinās 12 sekundēs. Tiek uzskatīts, ka tranzistori ir visvairāk ražotie priekšmeti pasaules vēsturē. Aprīlī pasaulē pārdoto mikroshēmu skaits sasniedza rekordu - gandrīz 100 miljardus.
The Week Unwrapped: Modes noma, mikroshēmu trūkums un eitanāzija
Jūs varat abonēt The Week Unwrapped vietnē Globālais spēlētājs , Apple aplādes , SoundCloud vai jebkurā vietā, kur jūs saņemat, varat iegūt aplādes.
