نگاهی کوتاه به بحران کمبود تراشه و قطعات نیمه هادی (بخش اول)

بحران کمبود تراشه و قطعات نیمه هادی که از چند فصل پیش شروع شده است، هر روز ابعاد گسترده و جدید تری به خود میگیرد و اخبار این حوزه از مرزهای محافل تخصصی الکترونیک و تولید بردهای الکترونیک عبور کرده و موضوع بحث رسانه های عمومی نیز قرار گرفته است، به طوری که هر روزه اخباری از تعطیلی خطوط خودرو سازها به دلیل کمبود برد های الکترونیکی مورد نیاز، تاخیر در عرضه محصولات 5G شرکت اپل، نایاب شدن کنسول بازی پلی استیشن 5 و … منتشر میشود. ولی داستان از چه قرار است؟

تاریخ گزارش 1400/01/26
زمان مورد نیاز برای مطالعه پنج دقیقه
نویسنده روزبه ناصری
انتشار با ذکر منبع بلامانع است …

از اواخر فصل دوم 2020 زمزمه ها و نشانه هایی از تاخیر در زمان تحویل در برخی از میکروپروسسورها و تراشه ها بروز کرد و با نزدیک شدن به پایان سال 2020 به سرعت ابعاد آن گسترش یافت و دامن گیر قطعات و تولیدکنندگان بیشتری شد و در نهایت با گذشت یک فصل از سال جدید، به بحرانی تمام عیار تبدیل شد و در حال حاضر مشکل در تامین طیف گسترده ای از تراشه های نیمه هادی از قطعات پیچیده همانند میکروپروسسور، میکروکنترلر، FPGA تا IC های ساده تر را متاثر کرده و حتی زمان تحویل قطعات گسسته نیز کمابیش افزایش یافته است. البته لازم به ذکر است شرایط برای قطعات و تولیدکنندگان مختلف متفاوت است و بستگی به پیچیدگی قطعه و میزان سابقه مصرف قطعات دارد.

در حال حاضر مشتریان برای دستیابی به قطعات مورد نیاز علاوه بر پرداخت هزینه بیشتر باید برای مدت طولانی (از چند ماه تا چند فصل) در صف انتظار باشند. شرایط برای مشتریان کوچک و متوسط دشوارتر نیز هست، این دست مشتریان معمولا به دلیل ظرفیت پایین تولید، امکان خرید مستقیم از تولیدکنندگان را ندارند و قطعات موردنیاز را از بازارهای واسط تهیه میکنند، در نتیجه دسترسی آنها بسیار محدود تر شده است و شاهد افزایش قیمت چند برابری هستند.

ریشه مشکل از کجاست؟

در گذشته هم صنعت نیمه هادی دچار مشکلاتی از این دست بوده است، نزدیک ترین آن در سال 2018 بوده ولی ابعاد تجربیات گذشته قابل قیاس با بحران حاضر نیست و پارامترهای چند گانه دخیل در بحران حاضر پیش بینی و تحلیل برون رفت از آن را پیچیده تر کرده است.

عوامل موثر اصلی:

  • جنگ تجاری آمریکا و چین، بطور اخص مناقشه نیمه هادی که با تحریم هواوی و CMIC از طرف آمریکا شروع شد.

  • تعطیلی های همه گیر و گسترده در اثر پاندمی کرونا در جهان

  • افزایش درخواست برای کالاهای الکترونیکی مصرفی خانگی اعم از لپ تاپ، تبلت، گجتها، کنسول گیم و … به دلیل حضور مردم در خانه در جریان قرنطینه

  • افزایش درخواست برای تجهیزات سخت افزاری شبکه بدلیل گسترش خدمات اینترنتی

حوادث نامترقبه موثر:

  • خاموشی گسترده ناشی از یخبندان زمستان در تگزاس که منجر به تعطیلی در کارخانه های تولید نیمه هادی تگزاس شد.

  • آتش سوزی کارخانه های رنساس در اثر وقوع زلزله در ژاپن که منجر به تاخیر گسترده در زنجیره تولید آن شرکت شد.

برای درک بهتر ابعاد این موضوع، بهتر است نگاهی اجمالی به کلیت پروسه تامین و تولید در صنعت نیمه هادی داشته باشیم:

با شروع روند جهانی سازی در ابتدای قرن 21، زنجیره تولید صنعت نیمه هادی همانند صنایع دیگر در سطح جهان گسترده تر شد، بطوریکه امروزه برای ساخت یک میکروپروسسور چرخه ای به وسعت غرب تا شرق جهان با عبور بیش از دهها مرز بین المللی نیاز است تا آماده تحویل به مشتری گردد.

سیاستهای جهانی سازی در جستجوی کاهش هزینه ها و افزایش سودآوری، برون سپاری و تولید بدون کارخانه (Fabless) را به امری عادی در این صنعت بدل کرده است و در حال حاضر تعداد شرکتهای تولیدکننده تراشه (chip maker)  در جهان محدود و انگشت شمارند بطوریکه شرکت TSMC تایوان به تنهایی تولید نیمی از تراشه های دنیا را به عهده دارد.

در واقع بیشتر شرکتهای ارایه دهنده تراشه، شرکتهای طراح هستند و تمام مراحل ساخت در شرکتهای تولیدی مختلف از سازنده تراشه تا خدمات پکیج انجام میگیرد.

در قالب یک مثال فرضی، سیر این چرخه را می توان اینگونه تصویر کرد که طراحی یک تراشه در آمریکا تکمیل می شود، مقدمات تولید در تایوان چیده می شود، مواد اولیه ویفر از آلمان می آید، تجهیزات ساخت از اروپا تامین می شود، مواد شیمیایی از ژاپن حمل می شود و سرانجام پکیج تراشه در چین تکمیل می گردد.

نکته ظریف دیگر که باید مورد توجه قرار گیرد استراتژی تولید حاکم بر این زنجیره است، استراتژی معروف و محبوب PULL PRODUCTION در جهت بیشینه کردن بهره وری و کمینه کردن ضایعات تولید. به زبانی ساده استراتژی PULL PRODUCTION به معنای “تولید تنها در زمان درخواست” است و انبار مواد اولیه، کالاهای میانی و محصولات نهایی در حداقل ممکن مدیریت می شود، و خبری از انبارهای عظیم ذخیره سازی وجود ندارد، تنها انبارهای کوچک به عنوان بافر کوتاه مدت خط تولید حضور دارند. به بیانی دیگر با دریافت سفارش محصول نهایی از طرف مشتری، توسط تولید کننده، سیگنالهای سفارش و آماده سازی به تمام مراتب زنجیره تا ابتدای آن ارسال می گردد، تا مواد مورد نیاز طبق زمانبندی مطلوب در موعد مقرر به هر قسمت در زنجیره تولید برسد و کالا پس از ساخت با حداقل نیاز به انبار شدن به مرحله بعد انتقال یابد تا در پایان به دست مشتری برسد. در کنار نقاط قوت فراوان این استراتژی یک ضعف ذاتی در نهاد این استراتژی وجود دارد که در شرایط عادی بروز نمیکند. پاشنه آشیل این استراتژی همانا عدم وجود انبار کالا و مواد اولیه (در ابعاد بزرگ) است، در نتیجه هرگونه سفارش خارج از ظرفیت نرمال یا بروز هر اختلال  یا تاخیر در روند زنجیره تامین، کل پروسه تولید را زمین گیر می کند و زمانبندی تحویل کالا را با مشکل اساسی روبرو می کند.

سخن پایانی این که جنگ نیمه هادی آمریکا و چین برای ایجاد اختلال عامدانه در زنجیره تولید و فشار بر شرکتهای بزرگ تولید تراشه برای کوچ به داخل آمریکا، با تغییر موازنه تولید به نفع آمریکا در بلندمدت پی ریزی شده است. پاندمی کرونا خارج از انتظار و پیش بینی طی یک سال گذشته منجر به تعطیلی های طولانی در نقطه نقطه زنجیره تولید این صنعت شده است و سرانجام تغییر در الگوی مصرف مردم دنیا در اثر قرنطینه ها،  سیل عظیمی از درخواستها و سفارشهای خارج از ظرفیت را به وجود آورده است.  با توضیحات ارایه شده در بالا، میتوان به این نتیجه رسید که کمبودهای حاضر در بازار نیمه هادی، پیامد رخدادهایی است که هر یک به تنهایی توانایی ایجاد اختلال جدی در زنجیره تامین و تولید این صنعت را دارا بوده  است و همزمانی نابهنگام رخدادها وخامت اوضاع را تشدید کرده است.

در قسمت دوم تلاش خواهد شد در مورد پیش بینی آینده و چشم انداز برون رفت از بحران صحبت شود.

منابع:

bloomberg.com / newscientist.com / statista.com / MOTHERBOARD Tech by vice.com / techxplore.com / kanbanize.com / industryweek.com / theverge.com / techcentral.co.za / notebookcheck.net