美国官方披露：这些芯片最缺-半导体新闻-摩尔芯球

来源：本文由半导体行业观察编译自美国商务部文件。

美国商务部长雷蒙多日前发文表示：

在过去的一年里，美国人开始认识到半导体在我们日常生活中所扮演的重要角色。COVID大流行造成了包括半导体在内的许多行业供不应求。

尽管私营部门在整理供应链方面仍有工作要做，但我们已经看到了一些关于半导体的令人鼓舞的公告：

上周，英特尔宣布计划建造世界上最大的半导体工厂，投资 200 亿美元，创造 10,000 多个工作岗位。
我很高兴能在白宫与拜登总统和俄亥俄州州长德温一起宣布这项投资，并与英特尔首席执行官帕特·盖尔辛格一起宣布这项投资。
福特和 Global Foundries 宣布建立合作伙伴关系，以确定合作创新未来芯片的方法。这一点至关重要，因为电动汽车需要多达 2,000 个半导体——比配备内燃机的汽车要多得多。
通用汽车最近宣布与 7 家不同的半导体生产商建立类似的合作伙伴关系。

这些公告表明，芯片消费者和生产商正在齐心协力解决他们的供应链问题。这对汽车工人和美国消费者来说是个好消息。我们很高兴这些公司一直在寻找创造性的解决方案，因为私营部门最适合解决瓶颈问题。但半导体供应链仍然脆弱，国会必须迅速采取行动，尽快通过总统提议的 520 亿美元芯片资金。

虽然我们预计不会因为Omicron而导致供应链长期中断，但任何中断都会产生连锁反应。

2021 年，汽车价格推动了所有通胀的三分之一，主要是因为我们没有足够的芯片。去年汽车制造商的汽车产量比预期少了近 800 万辆，一些分析师认为这导致超过 2100 亿美元的收入损失。

解决这场危机是经济和国家安全的当务之急。

去年，商务部发布了一份自愿信息请求，以帮助我们识别全球芯片供应链中的瓶颈。

今天，我们正在确定一些关键发现：

超过 150 家公司做出了回应，其中包括几乎所有的主要半导体生产商和主要汽车制造商。我们非常感谢他们的参与。
对芯片的需求非常高，比 2019 年的需求高出 20%。业界预计未来六个月需求将超过供应。
绝大多数晶圆厂的利用率都在 90% 以上，这意味着我们需要让更多晶圆厂投入运营。
芯片库存中位数已从 2019 年的 40 天降至不到 5 天。这些库存在关键行业甚至更小。这意味着，如果COVID爆发、自然灾害或政治动荡仅在几周内扰乱外国半导体工厂，它就有可能关闭美国的制造工厂，使美国工人及其家人处于危险之中。

我们了解到，瓶颈集中在几种特定类型的半导体输入和应用中：

汽车、医疗设备和其他产品中使用的传统逻辑芯片面临着最严重的短缺。
用于电源管理、图像传感器、射频和其他应用的模拟芯片需求量非常大，而且供不应求。
基板的供应，以及与芯片一起用于组装电子设备的二极管、电容器和其他组件，都面临着重大挑战。
一些公司提到通过代理出售的半导体价格异常高昂。商务部正在调查这个问题。
我们还听说了晶圆产能，它没有任何明显的短期解决方案。

这就是为什么国内半导体资金极为紧迫。众议院正准备推出他们的美国创新与竞争法案 (USICA)，其中包括 520 亿美元的国内半导体资金，以帮助我们制定长期解决方案。参议院已经通过了该法案的版本，得到了两党的大力支持。

我每天都与两边的成员进行接触，以完成这项工作。

我们等待的每一天都是我们落后的一天。但如果我们通过这项法案并解决这个问题，我们可以创造良好的就业机会，重建美国制造业，并在未来几十年加强我们在国内的供应链。

半导体供应链信息索取结果

过去一年，拜登政府与私营部门合作，了解和解决全球半导体短缺问题。这些计算机芯片是越来越多产品的重要组成部分，从您的手机和汽车到医疗设备等其他关键商品。

半导体短缺被描述为是由一系列“完美风暴”造成的。在 2020 年之前，获得生产投入已经存在困难，包括用于制造旧品种芯片的半导体制造设备，以及用于电子组装的组件，如二极管、电容器和基板。随着行业转向更多半导体密集型产品（例如电动汽车、5G），对芯片的需求也出现了潜在增长。大流行通过急剧增加对需要各种半导体的产品的需求而加剧了这些趋势。同时，供应因工厂火灾、冬季风暴、能源短缺和与 COVID-19 相关的停工等一系列黑天鹅事件而中断。

私营部门最有能力应对当前短缺带来的近期挑战，方法是增加产量、进行供应链管理以最大限度地减少中断，以及通过产品设计来优化半导体的使用。然而，鉴于半导体对美国经济安全的重要性，拜登政府正在尽其所能促进解决方案并克服在尾部风险时刻出现的高度协调挑战。

自去年春天以来，政府举办了半导体行业会议以促进合作，成立了供应链中断工作组以促进整个政府解决问题的方法，并启动了早期警报系统以监控半导体行业的生产中断。

政府与行业参与者合作，以提高供应链透明度并建立长期合作伙伴关系。这些措施有助于缓解导致汽车制造商等行业停产和让工人休假的紧迫危机。

但半导体供应链仍然脆弱。需求继续远远超过供应。

9 月，商务部发起了关于半导体供应链的信息请求（Request for Information或“RFI”），为复杂的全球半导体供应链提供了新的见解。该部门收到了 150 多份回复，其中包括来自几乎所有主要半导体生产商和多个消费行业公司的回复。

当中一些主要发现包括：

买家强调的芯片需求中位数在 2021 年比 2019 年高出 17%，而且买家没有看到他们收到的供应量相应增加。这是严重的供需错配。
买家强调的半导体产品库存中位数已从 2019 年的 40 天下降到 2021 年的不到 5 天（见图 2）。这些库存在关键行业甚至更小。
RFI 使我们能够查明供需不匹配最严重的特定节点，我们将努力向前推进与行业合作，以解决这些节点的瓶颈。
全面的主要瓶颈似乎是晶圆产能，这需要一个长期的解决方案。

在接下来的几周内，我们将利用这些新信息让行业参与解决节点特定问题。我们还将调查有关这些节点异常高价格的说法。

RFI 结果清楚地表明：美国需要生产更多的半导体。国会必须为国内半导体生产提供资金，例如美国创新和竞争法，以解决我们的长期供应挑战。

自 2021 年初以来的进展

利用率：

自 2020 年半导体短缺开始以来，半导体公司显着提高了现有产能的利用率。具体来说，从 2020 年第二季度到 2021 年，半导体工厂的利用率超过 90%，这对于需要定期维护和大量能源的生产过程来说是非常高的（见图 1）。

图 1：自半导体短缺开始以来，半导体生产利用率一直远高于典型水平

资料来源：半导体行业协会的 2021 年美国半导体行业状况报告。 [1]

投资：

半导体公司比以往任何时候都更快地投入更多资金来扩大产能。半导体行业协会在其 2021 年报告中预测，2021 年半导体行业资本支出 (capex) 将接近 1500 亿美元，2022 年将超过 1500 亿美元。相比之下，在 2021 年之前，该行业的年度资本支出从未超过 1150 亿美元. 这些数字反映了最近的公告，例如关于在俄亥俄州建立新的英特尔半导体工厂的公告以及来自 Global Foundries 的新闻，其中包括在纽约建立新工厂的计划。重要的是要注意这些投资需要时间才能转化为增加的产量。此前宣布的部分投资预计最早将于 2022 年下半年上线。

新的供应链合作伙伴关系：半导体生产商正以前所未有的创新方式与半导体客户合作。在白宫领导的行业会议之后，福特和 Global Foundries 最近宣布建立合作伙伴关系，以确定他们可以合作的方式，以创新未来的芯片并满足未来对汽车的需求。去年 11 月，通用汽车宣布与七家不同的半导体生产商建立类似的合作伙伴关系。这些公告表明，芯片消费者和生产商正齐心协力为供应链问题寻找创造性的解决方案。

COVID-19 监测：

与 COVID-19 相关的半导体生产中断在 2021 年普遍存在。这就是为什么美国政府针对与 COVID-19 相关的全球微电子制造停工设立了早期警报系统。该系统建立在三个支柱之上：早期发现、增强参与和透明度。商务部、国务院和疾病控制与预防中心 (CDC) 继续密切合作，主动监控通过该系统标记的关键制造设施，并与盟友和合作伙伴合作实施有助于限制病毒传播的安全协议并尽量减少对员工和全球供应链的干扰。最后，疫苗接种是最大程度地减少与大流行相关的干扰的最佳方式，这就是政府领导为全世界接种疫苗的原因，承诺分享12亿剂安全、有效的疫苗。迄今为止，美国已向 112 个国家运送了超过 3.85 亿剂疫苗。

我们从 RFI 中学到了什么

RFI 证实芯片的供需存在严重且持续的不匹配，受访者认为该问题在未来六个月内不会消失。对 RFI 做出回应的买家强调，2021 年对芯片的需求中位数比 2019 年高出 17%，而买家没有看到他们收到的供应量相应增加。

确定的主要瓶颈是需要额外的晶圆厂产能。此外，公司将材料和组装、测试和封装能力确定为瓶颈。

对于采购面临最大挑战的半导体产品，响应 RFI 的消费者的库存中位数已从 2019 年的 40 天下降到 2021 年的不到 5 天（见图 2）。这些库存在关键行业甚至更小。这意味着海外的中断可能会使一家半导体工厂关闭 2-3 周，如果该工厂只有 3-5 天的库存，则有可能使美国的制造工厂瘫痪并让工人休假。

图 2：对于响应 RFI 的芯片消费者而言，半导体产品的中位消费者库存是收购面临的最大挑战

资料来源：美国商务部，对半导体供应链风险公众意见征询的回应，2021.9发布

受访者还分享了他们对 2019 年至 2021 年半导体短缺的定性观点以及他们对 2022 年初短缺的预期。两个最大的主题是半导体需求高于最初的预测，以及外部因素，尤其是 COVID-19 -相关的停产，造成重大问题。

瞄准最具颠覆性的芯片

除了上述总体趋势外，我们了解到 RFI 受访者的瓶颈主要集中在少数特定类型的半导体输入和应用，包括传统逻辑芯片（用于医疗设备、汽车和其他产品）、模拟芯片（用于电源管理、图像传感器、射频和其他应用）和光电芯片（用于传感器和开关）。

重要的是要注意半导体并非都是平等的。有许多不同类型的半导体。一些利用刚刚发现的技术，另一些利用我们多年来拥有的技术。半导体“节点”标识了半导体的特定设计以及创建它所需的制造工艺。汽车等终端产品需要几个不同的特定半导体节点。这意味着不将半导体视为具有一个通用供应链的一种产品，而是将其视为许多不同产品的集合，每个产品都有自己的供应链，这些产品或多或少地存在严重的供需失配，这很有帮助。此外，不同的终端产品具有不同的约束条件（例如，芯片设计的约束条件、更长的产品生命周期）。

我们确定的存在严重半导体供需不匹配的特定类型产品被关键行业使用，包括医疗设备、宽带和汽车。他们包括：

主要由传统逻辑芯片制成的微控制器，例如 40、90、150、180 和 250 nm 节点。
模拟芯片包括，例如，40、130、160、180 和 800 nm 节点；和
包括例如 65、110 和 180 nm 节点的光电子芯片。

为什么透明度很重要以及 RFI 的作用

尽管自 2021 年初以来取得了进展，但半导体短缺仍然存在。这部分是由于半导体供应链的复杂性（见图 3）。生产者并不总是有明确的需求意识，芯片消费者并不总是知道他们需要的芯片来自哪里。这些障碍使开发解决方案变得更加困难。

这就是美国政府将整个行业聚集在一起并鼓励提高整个供应链透明度的原因。作为该努力的最新举措，商务部于 9 月启动了半导体 RFI，要求生产商和消费者提供信息，并广泛开展工作以确保行业对 RFI 做出回应。

图 3：半导体供应链的全球性和复杂性的说明性表示。

资料来源：国会研究服务报告“半导体：美国工业、全球竞争和联邦政策”，

2020.10 .26

对 RFI 的回复应在 11 月到期，我们收到了 150 多份回复，其中包括来自几乎所有主要半导体生产商和多个消费行业公司的回复。我们收到的信息的数量和质量都很高，图 4 提供了有关受访者的更多详细信息。

图 4 ：RFI 受访者按供应链中的角色细分，对于半导体消费者而言，按行业细分

资料来源：美国商务部，对半导体供应链风险公众意见征询的回应，2021.9发布

向前进

在接下来的几周内，我们将利用这些新信息让行业参与解决节点特定问题，我们将继续使用早期警报系统来监控与大流行相关的供应链中断并采取行动。

此外，我们正在与未对 RFI 做出回应的公司以及那些回应不如同行全面的公司进行接触，以确保我们最准确地了解导致供应链瓶颈的原因。我们相信我们会得到我们需要的信息。我们将继续使用我们掌握的工具来提高供应链的透明度，并确保公司不会利用短缺。

最后但并非最不重要的一点是，我们将继续支持总统提出的 520 亿美元以提高美国《创新与竞争法》中包含的国内半导体生产。这种半导体短缺是供需严重不匹配的结果，大流行进一步加剧了这种情况。RFI 中确定的第一个问题是晶圆厂产能不足，而这正是总统提案旨在加速的问题。

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