Kaip jus veikia puslaidininkių trūkumas?

Atsižvelgiant į pandemiją, trūkumas ir tiekimo grandinės problemos užkimšo beveik visas pramonės šakas – nuo ​​gamybos iki transporto.Vienas iš pagrindinių paveiktų produktų yra puslaidininkiai, kuriuos naudojate visą dieną, net jei to nesuvokiate.Nors lengva nepaisyti šių pramonės kliūčių, puslaidininkių trūkumas paveikia jus labiau, nei galite tikėtis.

Kas yra puslaidininkis ir kaip jis gaminamas?

Puslaidininkiai, taip pat žinomi kaip lustai arba mikroschemos, yra mažos elektronikos dalys, kuriose yra milijardai tranzistorių.Tranzistoriai leidžia arba neleidžia elektronams praeiti pro juos.Lustų yra tūkstančiuose gaminių, tokių kaip telefonai, indaplovės, medicinos įranga, erdvėlaiviai ir automobiliai.Jie veikia kaip mūsų elektronikos „smegenys“, paleisdami programinę įrangą, manipuliuodami duomenimis ir valdydami funkcijas.
Norint pagaminti vieną lustą, gamyboje praleidžiama daugiau nei tris mėnesius, reikia atlikti daugiau nei tūkstantį žingsnių ir tam reikia milžiniškų gamyklų, patalpų be dulkių, milijonų dolerių kainuojančių mašinų, išlydyto alavo ir lazerių.Šis procesas yra labai varginantis ir brangus.Pavyzdžiui, norint net įdėti silicį į drožlių gamybos mašiną, reikalinga švari patalpa – tokia švari, kad dėl dulkių dėmės gali būti išleista milijonai dolerių.Lustų gamyklos veikia 24 valandas per parą, 7 dienas per savaitę, o pradinio lygio gamyklos statyba kainuoja apie 15 milijardų JAV dolerių dėl reikalingos specializuotos įrangos.Kad neprarastų pinigų, lustų gamintojai iš kiekvienos gamyklos turi uždirbti 3 milijardus dolerių pelno.

Puslaidininkinė švari patalpa su apsaugine LED gintaro šviesa.Nuotraukų kreditas: REUTERS

Kodėl trūksta?

Daugelis veiksnių per pastaruosius pusantrų metų lėmė šį trūkumą.Sudėtingas ir brangus lustų gamybos procesas yra viena iš pagrindinių trūkumo priežasčių.Dėl to pasaulyje nėra daug lustų gamybos įmonių, todėl vienos gamyklos problema sukelia bangavimo efektą visoje pramonėje.
Tačiau didžiausia trūkumo priežastis gali būti COVID-19 pandemija.Visų pirma, daugelis gamyklų buvo uždarytos pandemijos pradžioje, o tai reiškia, kad lustų gamybai reikalingų atsargų keletą mėnesių nebuvo galima gauti.Kelios pramonės šakos, susijusios su lustais, pavyzdžiui, laivyba, gamyba ir transportavimas, taip pat susidūrė su darbo jėgos trūkumu.Be to, daugiau vartotojų norėjo elektronikos, atsižvelgdami į buvimo namuose ir darbo iš namų priemones, todėl užsakymai, kuriems reikia lustų, kaupiasi.
Be to, dėl COVID Azijos uostai buvo uždaryti keliems mėnesiams.Kadangi 90% pasaulio elektronikos eina per Kinijos Yantian uostą, šis uždarymas sukėlė didžiulę problemą gabenant elektroniką ir dalis, reikalingas lustų gamybai.

Reneso gaisro pasekmės.Nuotraukų kreditas: BBC
Jei visų su COVID susijusių problemų nepakaktų, gamybą stabdė ir įvairios oro problemos.Japonijos „Renesas“ gamykla, gaminanti apie trečdalį automobiliuose naudojamų lustų, buvo smarkiai apgadinta 2021 m. kovo mėn. gaisro, o veikla normalizavosi tik liepos mėn.Žiemos audros Teksase 2020 m. pabaigoje privertė kai kurias ir taip negausias drožlių gamyklas Amerikoje sustabdyti gamybą.Galiausiai dėl didelių sausrų 2021 m. pradžioje Taivane, pirmaujančioje traškučių gamybos šalyje, gamyba sulėtėjo, nes skiedrų gamybai reikia daug vandens.

Kaip jus veikia trūkumas?

Dėl kasdien naudojamų plataus vartojimo produktų, kuriuose yra puslaidininkinių lustų, kiekis aiškiai parodo trūkumo rimtumą.Tikėtina, kad įrenginių kainos padidės, o kiti produktai vėluos.Skaičiuojama, kad šiais metais JAV gamintojai pagamins bent 1,5–5 mln. mažiau automobilių.Pavyzdžiui, „Nissan“ paskelbė, kad dėl mikroschemų trūkumo pagamins 500 000 automobilių mažiau.2021 m. pradžioje „General Motors“ netgi laikinai uždarė visas tris savo gamyklas Šiaurės Amerikoje ir pastatė tūkstančius užbaigtų transporto priemonių, išskyrus joms reikalingas mikroschemas.

„General Motors“ uždaryta dėl puslaidininkių trūkumo
Nuotraukų kreditas: GM
Buitinės elektronikos įmonės pandemijos pradžioje kaupė lustų atsargas iš atsargumo.Tačiau liepą Apple generalinis direktorius Timas Cookas paskelbė, kad mikroschemų trūkumas greičiausiai atitolins iPhone gamybą ir jau paveikė iPad ir Mac pardavimus.„Sony“ taip pat pripažino, kad negali neatsilikti nuo naujojo PS5 paklausos.
Buitinės technikos, tokios kaip mikrobangų krosnelės, indaplovės ir skalbimo mašinos, įsigyti jau buvo sunkiau.Daugelis buitinės technikos gamintojų, tokių kaip Electrolux, negali patenkinti visų savo gaminių paklausos.Išmaniesiems buitiniams prietaisams, pvz., vaizdo durų skambučiams, gresia lygiai toks pat pavojus.
Artėjant švenčių sezonui, reikia perspėti, kad nesitikėtų daugybės elektroninių parinkčių, prie kurių esame įpratę įprastais metais, – įspėjimai „išparduota“ gali būti vis dažnesni.Kyla noras planuoti iš anksto ir nesitikėti, kad prekes užsakysite ir gausite iš karto.

Kokia trūkumo ateitis?

Tunelio gale yra šviesa, kurioje trūksta puslaidininkių.Visų pirma, pradeda mažėti gamyklų uždarymas dėl COVID-19 ir darbo jėgos trūkumas.Didžiosios bendrovės, tokios kaip TSMC ir Samsung, taip pat įsipareigojo kartu investuoti į tiekimo grandinės pajėgumus ir paskatas lustų gamintojams.
Pagrindinis šio trūkumo suvokimas yra tai, kad turi būti sumažinta priklausomybė nuo Taivano ir Pietų Korėjos.Šiuo metu Amerika pagamina tik apie 10% naudojamų lustų, todėl pailgėja siuntimo išlaidos ir laikas su lustais iš užsienio.Siekdamas išspręsti šią problemą, Joe Bidenas pažadėjo paremti puslaidininkių sektorių birželio mėnesį pristatydamas technologijų finansavimo įstatymą, pagal kurį JAV lustų gamybai skiriama 52 mlrd.„Intel“ išleidžia 20 milijardų dolerių dviem naujoms gamykloms Arizonoje.Karinių ir kosminių puslaidininkių gamintojas CAES tikisi kitais metais gerokai išplėsti savo darbo jėgą, taip pat daug dėmesio skirdamas lustų gavimui iš JAV gamyklų.
Šis trūkumas sukrėtė pramonę, bet taip pat perspėjo apie būsimas problemas, susijusias su padidėjusia prekių, kurioms reikia daug puslaidininkių, pavyzdžiui, išmaniųjų namų ir elektrinių transporto priemonių, paklausos.Tikimasi, kad tai atsižvelgs į įspėjimą lustų gamybos pramonei, užkertant kelią tokio kalibro problemoms ateityje.
Norėdami sužinoti daugiau apie puslaidininkių gamybą, transliuokite Tomorrow's World Today's Semiconductors in Space per SCIGo ir Discovery GO.
Naršykite gamybos pasaulį ir atraskite mokslą, susijusį su kalneliais, ką reikia žinoti apie elektroninį perdirbimą, ir pažvelkite į kasybos ateitį.