I ljuset av pandemin har brister och problem med leveranskedjan täppt till praktiskt taget alla branscher, från tillverkning till transport.En stor produkt som påverkas är halvledare, något du använder under hela dagen, även om du inte inser det.Även om det är lätt att ignorera dessa branschhicka, påverkar halvledarbristen dig på fler sätt än du kanske förväntar dig.
Vad är en halvledare och hur tillverkas den?
Halvledare, även kända som chips eller mikrochips, är små bitar av elektronik som är värd för miljarder transistorer i dem.Transistorerna tillåter eller tillåter inte elektroner att passera genom dem.Chipsen finns i tusentals produkter som telefoner, diskmaskiner, medicinsk utrustning, rymdskepp och bilar.De fungerar som "hjärnan" i vår elektronik genom att köra programvara, manipulera data och kontrollera funktioner.
För att göra det tillbringar ett enda chip mer än tre månader i produktion, omfattar över tusen steg och kräver gigantiska fabriker, dammfria rum, maskiner för miljoner dollar, smält tenn och lasrar.Denna process är både extremt tråkig och dyr.Till exempel, för att ens placera kislet i en spåntillverkningsmaskin i första hand, behövs ett renrum – så rent att en dammfläck kan orsaka miljontals dollars bortkastade ansträngningar.Flisfabrikerna körs 24/7, och det kostar cirka 15 miljarder dollar att bygga en nybörjarfabrik på grund av den specialiserade utrustningen som behövs.För att undvika att förlora pengar måste chiptillverkarna generera 3 miljarder dollar i vinst från varje anläggning.
Halvledarrenrum med skyddande gult LED-ljus.Fotokredit: REUTERS
Varför är det brist?
Många faktorer under det senaste och ett halvt året har tillsammans orsakat denna brist.Den komplicerade och dyra processen för chiptillverkning är en av de främsta orsakerna till bristen.Som ett resultat finns det inte många spåntillverkningsanläggningar i världen, så ett problem i en fabrik orsakar en ringeffekt i hela industrin.
Den största orsaken till bristen kan dock tillskrivas covid-19-pandemin.Först och främst stängde många fabriker i början av pandemin, vilket innebar att förnödenheter som behövdes för chiptillverkning var otillgängliga under några månader.Flera industrier som är involverade i chipsen som frakt, tillverkning och transport mötte också brist på arbetskraft.Dessutom önskade fler konsumenter elektronik i ljuset av åtgärder för att stanna hemma och arbeta hemifrån, vilket gjorde att beställningar som kräver chips hopade sig.
Dessutom orsakade COVID att asiatiska hamnar stängdes under några månader.Eftersom 90 % av världens elektronik går genom Kinas Yantian-port, orsakade denna stängning ett enormt problem i frakten av elektronik och delar som krävs för chiptillverkning.
Efterdyningarna av Renesas-branden.Foto: BBC
Om alla covid-relaterade problem inte vore nog, har olika väderproblem också hämmat produktionen.Japans Renesas-fabrik, som skapar cirka ⅓ av chipsen som används i bilar, skadades allvarligt av en brand i mars 2021 och verksamheten återgick inte till det normala förrän i juli.Vinterstormar i Texas i slutet av 2020 tvingade några av USA:s redan få antal flisfabriker att stoppa produktionen.Slutligen, allvarlig torka i Taiwan i början av 2021, det ledande landet för flisproduktion, fick produktionen att sakta ner eftersom flisproduktionen kräver mycket vatten.
Hur påverkar bristen dig?
Den stora mängden konsumentprodukter som innehåller halvledarchips som används varje dag visar hur allvarlig bristen är.Enhetspriserna kommer sannolikt att stiga och andra produkter kommer att försenas.Det finns uppskattningar att amerikanska tillverkare kommer att tillverka minst 1,5 till 5 miljoner färre bilar i år.Till exempel meddelade Nissan att man kommer att tillverka 500 000 färre fordon på grund av chipbristen.General Motors stängde till och med tillfälligt ner alla sina tre nordamerikanska fabriker i början av 2021, och parkerade tusentals fordon som är färdigbyggda förutom deras nödvändiga chips.
General Motors stängdes av på grund av halvledarbrist
Fotokredit: GM
Konsumentelektronikföretag lagrade chips tidigt under pandemin av försiktighet.I juli meddelade dock Apples vd Tim Cook att chipbristen sannolikt kommer att försena produktionen av iPhone och redan har påverkat försäljningen av iPads och Macs.Sony erkände på samma sätt att de inte kan hänga med efterfrågan på nya PS5.
Hushållsapparater som mikrovågsugnar, diskmaskiner och tvättmaskiner har redan varit svårare att köpa.Många hushållsföretag som Electrolux kan inte möta efterfrågan på alla sina produkter.Smarta hushållsapparater som videodörrklockor är lika utsatta.
Med semesterperioden nästan framför oss, är det viktigt att man inte förväntar sig det stora utbudet av elektroniska alternativ som vi är vana vid under typiska år – varningar om "slut i lager" kan bli allt vanligare.Det finns ett behov av att planera i förväg och inte förvänta sig att beställa och ta emot produkter omedelbart.
Hur ser framtiden ut för bristen?
Det finns ett ljus i slutet av tunneln med halvledarbrist.Först och främst börjar stängningar av fabriker med covid-19 och brist på arbetskraft att lindra.Stora företag som TSMC och Samsung har också lovat miljarder dollar tillsammans för att investera i kapacitet för leveranskedjan och incitament för chiptillverkare.
En stor insikt från denna brist är det faktum att det måste finnas ett minskat beroende av Taiwan och Sydkorea.För närvarande tillverkar Amerika bara cirka 10 % av markerna som de använder, vilket ökar fraktkostnaderna och tiden med markerna från utlandet.För att ta itu med denna fråga lovade Joe Biden att stödja halvledarsektorn med en teknisk finansieringsproposition som infördes i juni och som avsätter 52 miljarder dollar till amerikansk chipproduktion.Intel spenderar 20 miljarder dollar på två nya fabriker i Arizona.Militär- och rymdhalvledartillverkaren CAES förväntar sig att utöka sin personalstyrka avsevärt under nästa år, med tonvikt på att få chips från amerikanska fabriker också.
Denna brist chockade branschen men gjorde den också uppmärksam på framtida problem med den ökade efterfrågan på artiklar som kräver många halvledare som smarta hem och elfordon.Det kommer förhoppningsvis att följa en slags varning för chipproduktionsindustrin, vilket förhindrar framtida problem av denna kaliber.
För att avslöja mer om produktionen av halvledare, streama Tomorrow's World Todays "Semiconductors in Space" på SCIGo och Discovery GO.
Utforska produktionens värld och upptäck vetenskapen bakom berg-och dalbanor, vad du behöver veta om elektronisk återvinning och få en glimt av framtiden för gruvdrift.
Posttid: 28 juli 2022