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2023.10.18產業相關訊息

全球為何都在搶晶片?半導體就像空氣無所不在

有無數例子和軼聞證明供應鏈危機的嚴重程度。儘管如此,有兩個行業比其他行業更關鍵,因為它們影響了許多供應鏈,這兩個行業是半導體和汽車。在進一步探討供應鏈診斷和列出全球供應鏈崩潰的原因清單之前,我們將先詳細考量這兩個行業。

半導體是稱為晶片的小型化積體電路,由數十億個電晶體、電容器和電阻器組成,分層舖在矽上。半導體不只是其他設備的零件,它們是我們使用的大多數實體和數位系統的心臟、大腦和肺。電腦和智慧手機是半導體最明顯的用途,但它們還只是整體用途的表面。你的洗衣機、烘乾機和洗碗機都有內嵌晶片,可以調節溫度、週期和時間。你的咖啡機、冰箱、家庭警報系統、跑步機和恆溫器也是如此。最重要的是,如果沒有由半導體控制的訊號和感測器,你的汽車將無法行駛。工業設備和機器人技術靠半導體運行,這些和其他更多應用都被納入物聯網(IoT)的大項下。這些裝置不但在你使用它們時與你互動,它們還會與設備製造商進行通訊。這就是為什麼你會定期收到電子郵件或簡訊,詢問你是否需要更換印表機墨水匣、汽車機油或新濾水器的原因。裝置已經知道答案並提示你採取行動。在一個暗藏凶險的趨勢中,這些裝置還可以互通訊息。社區中的一組Alexa監聽裝置可以相互通知被認為不尋常的事情。我們距離Alexa打電話給員警—或聯邦調查局—只有一步之遙。

半導體不只是無所不在;它們構成了全球經濟的龐大部分。全球GDP的二二%以上是由半導體推動的數位經濟活動組成。半導體是世界上第四大的貿易產品。智慧手機和電腦中使用的晶片嵌入事先設計的功能,包括中央處理單元和圖像處理內核。智慧手機、個人電腦、伺服器和記憶體佔整體半導體應用市場的六○%。剩下的四○%屬於工業電子、消費電子、汽車和無線基礎設施應用。我們生活在智慧家庭,並在智慧廚房中做飯。一輛典型的汽車有超過一千四百個半導體,用於處理從安全帶警告燈到引擎轉速各系統的資訊。你的汽車是有輪子的電腦。半導體就像空氣—它們無所不在,沒有它們你就無法生存。

這意味著全球供應鏈與全球半導體供應鏈是一體的。即使是像紡織品和有機農產品這種軟商品,也是使用半導體的設備製造和運輸。不幸的是,全球半導體行業高度集中在源頭。二○二○年年全球半導體製造業收入的六○%以上來自一個國家—台灣。超過五四%的全球營收由一家公司創造—台灣積體電路製造(tsmc)。全球半導體製造業營收佔比超過一○%的唯一另一個國家是南韓,佔比達一八%;幾乎所有佔比都由三星(Samsung)創造。台積電和三星的重要性不只是它們的市場份額,也是因為它們生產幾乎所有最先進的晶片(現在是五奈米級,很快將達到三奈米級)。共產中國是一個相對較小的參與者(約佔全球產量的二五%),且幾乎沒有最先進的晶片產能。這種高度集中的來源對任何製造業投入來說,都違背供應鏈風險管理人的建議。多樣的採購來源可以在發生中斷時保持韌性。但高度集中是現實。

現在,這種集中正以供應鏈瓶頸的形式付出代價。二○二一年十月二十八日《華爾街日報》報導:

全球半導體短缺正在惡化,等待時間拉長了,買家紛紛囤積產品,要想結束這種短缺可能到明年才會實現。需求沒有一如預期那樣放緩。供應路線發生堵塞。無法預測的生產問題,打擊已經全能運轉的工廠。

結果就是製造商和買家都普遍面臨困惑。為企業尋找晶片的電子零件經銷商Princeps電子公司營運總監渥克(Ian Walker)表示,一些嘗試下新訂單的買家得到的交貨日期是在二○二四年。

渥克說:「我們真的感覺好像已經用光存貨了。」

這個瓶頸不只是半導體製造商造成的延誤。晶圓廠本身在採購自己的投入方面也遭遇了困難,包括基材(以細銅線連接晶片到電路板的樹脂面板),甚至是製造晶片的純矽所不可或缺的矽石。建造一座新的基材工廠可能需要長達兩年的時間。基材供應的延遲預計將持續到二○二三年或更晚。其他延誤因素是德州的惡劣天氣和相關能源短缺導致晶圓廠關閉,以及馬來西亞與疫情有相關的晶圓廠關閉所造成。即使是製造出來的晶片也會遇到影響交付的其他供應鏈瓶頸,包括全球運輸的延誤。在這類情況下,終端使用者往往訴諸過度訂購和囤積,導致情況更加惡化。這是很少單一事件能導致複雜系統故障的另一個例子:它通常是事件的匯聚—在這種情況下是投入、天氣、運輸和疫情等事件的匯聚。

半導體短缺的影響立即表現為汽車短缺。疫情促使紐約和洛杉磯等大城市的人口外逃到郊區和農村地區。這導致對新車的需求激增,因為那些習慣於公共交通或在城市中心散步的人現在開車上路了。通用汽車和福特等汽車製造商無法跟上新車的需求,原因是半導體短缺,而半導體是二十一世紀汽車的大腦。即使是生產出來的汽車也無法輕易運送到經銷商,因為鐵路公司僱用的人手不足和送貨的卡車司機短缺。疫情導致的封鎖和缺勤,也使經銷商本身無法為客戶提供全面服務。從半導體到汽車廠、從運輸物流到客戶服務的供應鏈全都陷於困境。而供應鏈困境再一次直接助長了通貨膨脹,導致二手車價格也大幅飆升。這些二手車可能有人用過,但至少你可以用一定的價格買到。對於那些需要汽車的人來說,它們是城裡唯一的選擇。

這些限制因素並不容易緩解。觀察家們審視卡車司機短缺的情況說:「只要僱用更多司機就能解決!」然而司機並不急著接受被許多人認為沒前途的工作(部分原因是機器人和無人駕駛車輛的出現),車隊運營商也不急於僱用更多司機,因為萬一瓶頸減輕,它們將不得不在六個月後解僱他們。當然,這些情況或多或少都確保了瓶頸不會減輕。

記者古德曼(Peter S. Goodman)描述一位卡車司機在汽車運送中心工作的情況:

皮涅加(Dave Pinegar)已經上路三個小時,他從堪薩斯州威奇托(Wichita)的家往西南方行駛近二百英里來到到這裡。

「早起的鳥兒有蟲吃,兄弟。」他說。

他滾動瀏覽選項。跑一趟俄克拉荷馬州的斷箭城(Broken Arrow)可以為他賺四百五十二美元,而跑更長途到阿肯色州馬耳威恩(Malvern)可以賺七百一十七美元。最長的路線—到俄亥俄州巴達維亞(Batavia)六百四十一英里的路程—可以賺九百二十九美元,但至少會讓他遠離妻子和兩個女兒一個晚上。

他選擇一趟可以回威奇托的行程,只能賺二百九十九美元。如果沒有任何意外,他將在中午回到家。皮涅加運送的貨物顯示出供應鏈的複雜性。

首先,他將在堪薩斯州恩波里亞(Emporia)的一家經銷商停留,卸下三輛在南韓工廠生產的雪佛蘭開拓者(Trailblazer)休旅車。然後他將繼續前往威奇托,載運兩輛費爾法克斯工廠生產的雪佛蘭Malibus,和兩輛凱迪拉克—一輛在密西根州蘭辛製造的CT5轎車,和一輛德州沃思堡附近生產的Escalade休旅車。最後還有一輛在墨西哥製造的藍色雪佛蘭Silverado皮卡車。

有時候他得面對憤怒的經銷商為汽車花了多久時間才送達而生氣。但近幾個月來因為晶片短缺讓汽車變成貴重商品,以至於他經常受到掌聲歡迎,甚至在他卸貨時有人為他錄影。

「我感覺自己像是聖誕老人。」他說。

早上六點鐘剛過,第一縷曙光從鉛色的天空中滲出時,皮涅加開始把分派給他的汽車開上他的拖車坡道,好像在馬戲團耍特技那樣。然後他把拖車開出大門,消失在州際公路上。

從這時候起如果出任何差錯,容錯的餘地就變得小多了。

在半導體和卡車運輸呈現的動態,也出現在紡織、飛機維修、採礦和許多其他行業。這些供應鏈有各自的瓶頸,但當一個供應鏈的產出是另一個供應鏈的投入時,或者一個運輸環節是多種產品的管道時,它們就會相互影響。這種相互依存的關係是供應鏈此種複雜動態系統的本質。

詹姆斯.瑞卡茲著《大缺貨:供應鏈斷裂、通膨飆升與地緣衝突如何拖垮全球經濟?》/ 工商時報 書房編輯

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