“芯片荒”席卷全球，半導體行業正積極應對挑戰

平頭叔

2022年3月29日 17:21

芯片，我們在生活中時時刻刻接觸到的科技產品里，都有這個小而強大的設備。無論是和朋友視頻通話、還是等待醫護人員從冰箱中取出新冠疫苗，芯片遍布在我們每一個人的日常生活，更不用說云技術、數據中心和互聯網了，這些都歸功于半導體技術的發展。

然而，除非你在科技行業工作，否則你不太可能去思考芯片對于日常生活的重要性，直到它們開始短缺了。

全球疫情、數字化轉型以及各種新興科技的迅速發展讓人們的目光聚焦到半導體行業和那些推動數字化時代前進的科技企業上。

什么造成了全球芯片短缺？

芯片短缺與其說是什么出了問題，倒不如說是我們做對了一些事情。智能手機問世以來，全球幾乎每個人都可以訪問互聯網，將我們所做的大量事情搬到線上，導致社會對快速、穩定的互聯網需求出現了爆炸性的增長，而5G、高性能運算、人工智能（AI）和物聯網技術的發展加速了這個數字化進程，也提高了對芯片的需求。

2020年3月初開始，許多行業準備回撤，以應對新冠疫情即將對全球各國經濟產生的沖擊。許多汽車和電子公司決定暫停訂單，其中就包括半導體的訂單。

疫情下，遠程辦公提升了對數字設備的需求

但與此同時，新冠疫情也引發了用戶需求的變化。當世界陷入停滯，全國范圍內的封鎖要求人們呆在家里，導致網購數量急劇增加。人們為遠程辦公購買電腦，為保持健康購買電子健身產品，為孩子們的娛樂購買游戲設備。數碼設備成為我們與外部世界聯系的主要方式，使我們能夠與同事、親朋好友保持聯系，并監測疫情的進展。這些都給云計算帶來了巨大的壓力，科技公司需要為他們的云計算中心擴容，這對芯片的需求產生了重大影響。

疫情為數字化的加速發展踩下了油門。當各行業意識到他們的產品需求只是暫時停滯，實際上卻在加速，他們將調整原先的計劃，在新的訂單上全速前進。這時就遇到了一個小問題：半導體。

為什么半導體行業如此特別？

芯片是一種特殊的產品。螺母和螺栓可以相對簡單地生產，而即使是制造最簡單的芯片上的每一層都是一個復雜的過程，世界上很少有公司能夠掌握。

在這個過程中，從開始到成品需要幾個月的時間，晶圓將在芯片制造商的工廠（晶圓廠）里經過幾十臺不同機器的處理，如化學處理設備、量測工具和光刻系統等。一個芯片的數十層都要依次經歷這些步驟。因此，在離開制造廠并進入電子產品前，每個芯片都將在比外界空氣清潔約一萬倍的嚴苛環境里經歷了3,000多個處理步驟。

疫情為數字化的加速發展踩下了油門。幾十年來，復雜的芯片生產過程推動半導體行業發展成了一個全球化生態系統。這個生態系統包括專門的芯片設計公司、設備公司和基礎設施供應商，以及芯片制造商本身，他們既相互協作，又處于激烈的競爭關系中。

因此，當企業因新冠疫情而決定暫停的芯片訂單時，會引發半導體行業的連鎖反應：ASML的客戶，即芯片制造商，對這些需求的變化持謹慎態度，因此他們調整了從供應商那里的訂單。反過來，ASML也調整了其供應鏈上的承諾。

ASML在“芯片荒”中處于什么位置？

ASML的光刻系統利用光在晶圓上印制電路圖案，這是芯片制造過程中的一個關鍵步驟。這些圖案連接起來成為一個單一的集成電路，可以提供計算或存儲功能。全世界主要的芯片制造公司的工廠里都可以看到這些光刻系統。

ASML的光刻系統只是涉及眾多供應商和芯片設備過程中的一個環節。芯片制造中的每一步驟和每臺機器都至關重要。例如，通過光刻技術印制在晶圓上的層還必須進行刻蝕，通過化學工藝去除多余的材料，以創造三維的（3D）電路圖案，然后再添加新的層，整個過程再重新開始。這就是為什么所有的生產階段和各種工具都必須保證完美對齊，以確保盡可能高的良率。

這種相互依存的關系是半導體行業如此獨特的另一個原因。幾十年來，不同國家、不同領域的科技公司共同協作，從而組成了這個全球半導體生態系統的一部分。從幫助我們理解、修正物理定律的學者，發現新的可能性的客戶，到將我們的想法轉化為產品和技術的供應商，我們一起通過合作不斷地取得成功。現在，我們也正在一起為滿足芯片需求而努力。

“芯片荒”之下， ASML能做什么？

疫情之下，解決全球芯片短缺問題并非易事，但ASML不懼挑戰。新的光刻機器發貨，支持快速安裝，提高已安裝系統的可用性和效率，是我們幫助客戶應對芯片短缺的主要方式。

提高產能

芯片制造商希望提高他們的晶圓產量，而提高作為關鍵制造步驟的光刻技術顯然是實現這一目標的方法之一。

為了幫助提高產能，我們首先著眼于安裝基地的生產力升級。我們稱之為 “生產力增強包”（Productivity enhancement package），可以快速安裝，是提高產能的最有效和高效的方法，以便系統每小時可以生產更多的晶圓。通常情況下，產能升級包括軟件升級和硬件創新。

硬件方面，例如用于光源的升級容器和用于提高晶圓良率的不同照明設置，也可以提高生產率。然而，這需要系統的停機來進行硬件升級，當客戶無法制造足夠晶圓的時候，這個解決方案并不理想。為了解決這一點，我們正在與我們的客戶合作，優化他們的升級時間，并確保他們的生產線不易被淘汰。

制造和分配系統

應對這種短缺需要ASML的整個產品系列作出整體反應，其中包括DUV、量測和檢測系統、軟件和服務支持。

ASML的光刻系統對滿足激增的芯片生產需求至關重要，因此我們正在計劃增加系統產出。我們還定期與客戶溝通，及時解決他們的技術需求，幫助他們達到所需的晶圓產能。

“芯片荒”何時結束？

要解決芯片短缺并非易事。“很顯然半導體的需求會持續增長，而半導體行業的強大合作生態也將提高我們的能力，我們將不斷創新，為數字未來提高動力。”ASML CEO Peter Wennink表示，“我們需要通過縮短周期、增加更多的從業人員、制造更多的機器并建造更多的廠房，來讓我們能更快地把事情完成，從而擴大ASML的能力。”

“數字化是必然趨勢。” Peter總結說，“幾年內就會到來。”