全球芯片短缺对DC/DC转换器客户的影响

近年来，由于全球供应链不稳定，半导体行业面临诸多挑战，消费者行为变化以及对电子产品的需求暴涨等因素加剧了目前的困境。阅读本系列文章的第一篇，详细了解半导体行业面临的挑战，以及 RECOM 正在采取哪些措施来化解危机，确保客户备有充足的 DC/DC 转换器并保持生产线的持续运行。

本文介绍了 DC/DC 转换器小批量用户所面临的困境，全球半导体供应链以及当前芯片短缺的原因。

半导体行业的动荡

半导体行业高度依赖复杂的全球供应链，涉及多个环节，包括原材料生产、芯片制造、组装和测试。供应链任何环节的中断，包括自然灾害、贸易战或物流限制等，都可能扰乱零部件的流动并影响工厂的产能。

在过去的几年里，半导体行业的困境始终占据世界各地新闻头条。也曾出现过供应中断的情况，主要是由于供需失衡所导致。新冠疫情又加剧了当前危机。

供应链中断：由于封控、旅行限制和边境关闭，新冠疫情扰乱了全球供应链。这导致原材料、零部件和成品的运输延误。半导体制造商在接收必要的来料和交付产品方面面临挑战，影响了生产和分销。

半导体工厂关闭：为了应对新冠疫情，许多半导体制造工厂不得不临时停产，以遵守健康和安全准则，另一个因素是市场需求减少。停产导致半导体的供应链中断并造成了工厂产能缺口。

除了这些直接影响因素外，一些间接因素也扰乱了市场供需平衡，从而导致芯片短缺的时间延长。

不可预见的汽车需求：疫情爆发之初，汽车行业需求突然下降，导致汽车制造商减少了半导体芯片订单。面对需求减少的市场前景，半导体晶圆厂将产能重新分配给其他客户。当消费者对汽车的需求反弹快于预期时，汽车制造商准备不足，导致生产延迟和产量减少。还记得所有那些几乎完工的车辆正在等待一个关键电子模块的照片吗？

对电子产品的需求增加：由于世界各地的消费者在封控期间被迫在家工作、学习和娱乐，对笔记本电脑、平板电脑、游戏机和家用电器等电子设备的需求激增。需求的突然增加给半导体制造商带来了额外的压力。

消费者行为的转变：疫情导致消费者行为发生转变，人们更加依赖电子商务、在线媒体和数字服务。这导致对数据中心、云计算基础设施和网络设备的需求增加，进而增加了对半导体产品的需求。

尽管 DC/DC 转换器供应链的多个环节都存在明显的短缺问题，但 RECOM 与供应商之间的长期协议确保了所有产品的充足库存。

半导体

尽管使用在 300mm 晶圆上制造的 10nm 以下节点的先进器件往往会引人注目，但这些器件并不适合电源应用。DC/DC 转换器和其他功率半导体器件倾向于使用 350nm 到 90nm 的成熟节点工艺，这些节点是在使用 200mm 晶圆的旧晶圆厂中制造的。

多年来，全球 200mm 晶圆厂产能一直紧张。制造商正在建设新的 200mm 晶圆厂，并将旧工艺从 200mm 生产迁移到 300mm 生产，但增加新产能是一个漫长的过程。一家大型制造商估计，建设一座新晶圆厂大约需要三年时间、6000 名建筑工人和 100 亿美元。当然，可以增加现有晶圆厂的产能，但这需要大量额外设备，例如探测机、抛光机和磨边机以及光刻设备。然而，在许多情况下，这类设备的制造商已经没有多余的产能。

预计各种设备类型的短缺情况将持续。在 DC/DC 转换器生产中至关重要的两种器件，即功率 MOSFET 和电源管理 IC (PMIC)，在过去几年中一直是面临严重供应短缺的成熟节点器件。

无源元器件

甚至在电阻器和电容器等无源元件制造商的员工因疫情居家之前，长期趋势就已经显示出对这些产品需求的显著增长。多层芯片电容器 (MLCC) 就是最好的证明。由于向电动汽车 (EV) 过渡和先进驾驶辅助系统 (ADAS) 等复杂功能的涌现，汽车正在以惊人的速度增加电容器的数量。一辆标准的燃油车使用的电容器数量在 2000 到 3000 之间。消费者需求和政府法规扩大了具有先进功能的电动汽车的市场份额，从而释放了巨大的市场潜能——一辆配备 ADAS 功能的电动汽车需要多达 22000 个 MLCC。

汽车并不是 MLCC 的最大市场。最大市场属于智能手机。全球每年生产约 15 亿部智能手机，其中旗舰型号每部最多可含有 1000 个电容器。随着电容器制造商将生产从电源应用所需的大容量电容器转向小容量元件，以满足智能手机日益增长的需求，DC/DC 转换器用户倍感压力。

原料

半导体制造中使用的关键原材料的制造商也同样受到工厂关闭和生产中断的影响。因此，原材料价格——对供需平衡极为敏感——在过去几年中呈现稳步上升趋势。自 2019 年初以来，铜价上涨约 80%，树脂价格上涨 18%。因为俄罗斯加大了对乌克兰的打击力度，2022 年的某个时间点，乌克兰两家半导体级氖气供应商一度停产，这两家供应商的产品占据全球大约一半的供应量，并威胁要提高产品价格，进而加剧了现有的短缺。

甚至连快递使用的纸箱也出现短缺。随着疫情的爆发和网上购物的激增，亚马逊等零售商开始囤积纸箱以满足需求，这使得许多小供应商无货可供。根据生产者价格指数和美国劳动力统计局的数据，2021 年初，纸箱价格达到了历史最高水平。

至少，这种短缺局面可能会结束。据行业贸易团体报道，2022 年第四季度美国箱包出货量下降了 8.4%，这可能标志着从供不应求向供过于求的转变。

审核编辑：刘清