芯片短缺，消息称佳能二手光刻设备已经炒到当年一手价格的 17 倍

据华尔街日报报道，我们通常将微型芯片与最新和最好的技术联系在一起，但事实证明我们使用的产品中的大多数芯片是用成熟工艺制成的。

科技咨询公司 CCS Insight 的研究主管 Wayne Lam 说，全球半导体行业收入的一半以上来自于这些成熟工艺芯片，尽管这些芯片单独来看比智能手机和笔记本电脑的高端处理器便宜得多。一个新的、先进的英特尔笔记本电脑处理器芯片要几百美元。相比之下，许多成熟工艺芯片的价格只有几美元，有些甚至只有几便士。

▲ 根据 Semiconductor Industry Association 和 World Semiconductor Trade Statistics 资料整理的 2011 年以来的半导体月度单位销售额。图源：华尔街日报

这些便宜的芯片永远不够用。它们被使用在手机和汽车的摄像头及其他传感器、电源处理电子器件、工厂设备的逻辑控制器以及无线通信中。这些芯片的短缺是导致汽车业停产和苹果无法满足最新款 iPhone 需求的根源。

新冠疫情大流行引发了当前的芯片短缺，导致了芯片厂的关闭以及对在家办公用品以及其他产品需求的激增。但这只是冰山一角。实际上，自 2016 年起，对新设备和二手设备的需求就一直在上升。

需求膨胀的一部分原因是过去五年里物联网的发展，安森美的首席执行官 Hassane El-Khoury 这样认为。不仅许多我们买的东西中有芯片，许多产品中的芯片数量也比原来更多了。对安森美来说，一辆配备驾驶员辅助系统的电动车中的芯片的价值为一辆没有这种系统的汽油车的 30 倍。

芯片制造商正通过承诺生产比现在更多的芯片来响应所有这些需求，但现在生产出能够满足这么多公司需要的芯片十分困难，甚至是不可能的，其中原因很多。

其一是对于那些制造微芯片的工厂来说，即使在最好的条件下，扩大产能也需要几个月的时间，其中的部分原因是制造芯片的过程十分复杂，即使对于成熟工艺芯片也是一样。

Flexciton 公司（一家制作帮助芯片制造商优化其产品制造计划的软件的初创公司）的首席执行官 Jamie Potter 说，在 12 英寸的晶圆上用尖端技术制造芯片需要非常精确的激光。这些激光可以在厚度只有 5 纳米或十亿分之一米的微型芯片上创建功能，这只比一个单链 DNA 的宽度略大。这些芯片，包括苹果和三星每次推出新机时的处理器在内，可能需要在一家芯片制造厂里从不同的机器里经过 1000 次工序。基于成熟工艺制造芯片要用到 8 英寸晶圆和芯片栅极宽度更宽，但仍需要在一种或另一种机器经过 300 次的工序。

这种复杂程度意味着即使一家初创的或经验不足的芯片制造商能够获得芯片制造设备，它也很难制造出足够好的芯片来盈利。即使是最好的芯片制造商平均也会抛弃掉其制造芯片的晶圆原料的 10%。

随着芯片短缺的加剧，对二手设备的竞购战也随之加剧。例如，佳能 FPA3000i4，一台用来蚀刻电路和芯片的 1995 年制造的光刻设备，在 2014 年 10 月只值 10 万美元，今天则值 170 万美元。

潜在的买家现在已经离场，因为如果他们想要扩大产能来生产成熟工艺芯片的话就会面临两难的选择：或者为二手设备支付过高的费用，前提是他们能找到一台这样的设备；或者等待新设备，等待时间通常长达六个月以上。

台积电正在通过在日本建新工厂的方式来扩大产能生产成熟工艺芯片。而英特尔数据中心集团的副总裁 Lisa Spelman 说英特尔没有计划扩大产能来制造成熟工艺芯片，而是会继续专注于制造最尖端的芯片。

继续建立更多的晶圆厂来生产最新一代芯片以扩大全球总体产能有助于缓解芯片短缺。但要利用这些新产能，则要求制造商将其芯片设计工艺从成熟工艺转移到新工艺，这既昂贵又耗费时间。例如，对汽车芯片制造商来说，每当他们推出新产品时，他们都必须验证芯片的寿命和安全性。英特尔已经成立了团队帮助汽车制造商向新的芯片工艺技术过渡。

在技术安全性和耐用性已被验证的产品中，成熟工艺芯片技术更受欢迎。即使是芯片生产厂也对芯片短缺无能为力。例如英飞凌，它有足够的产能生产电源处理芯片，但无法获得足够的其自身系统也需要的成熟工艺微控制器芯片，这种芯片它长期以来一直外包给第三方制造商，如台积电。