芯片供应链，变了

原创芯世相 2024-05-25 09:01 953浏览 0评论 0点赞

案例解析打通芯片/系统验证"任督二脉" 即开即用：IC云仿真极简方案

在新冠疫情期间遭受芯片短缺打击的公司正在将供应链规划、二次采购和数字化转型结合起来，以防未来出现问题。

芯片短缺曾给汽车制造商造成了2000亿美元的损失，而且影响范围更广，在许多情况下持续数年之久。各行各业的公司都被迫加强数字化转型，提高与供应商和客户的可见度，并签订更多长期协议。

Emerson 旗下公司 NI 的S&OP 与供应链客户体验副总裁 Scott Studer 说：“毫无疑问，半导体原始设备制造商一直在改进弹性、计划和管理流程方面进行投资。就在最近，Gartner指出，供应链规划软件的支出将在未来几年内翻一番，而这正是我们所处的趋势。”

去年，SEMI启动了供应链计划，以汇集和分享旨在提高供应链敏捷性和弹性的最佳实践。“并非每个人都在发生短缺时制定了风险管理计划，这无疑是一个痛苦的警钟。”

SEMI的参谋长兼企业战略总监Bettina Weiss说，“因此，实施最基本的风险监控计划非常有帮助，通过多层映射，可以了解您的供应基础以及供应商的供应商，以便更快地做出更好的决策。同样重要的是，要真正监控关键指标，如领先指标和滞后指标、产能监控和交货时间。我们正在与我们的供应链咨询委员会合作开发一个仪表板，以捕捉最重要的指标。”

图1：大多数行业参与者不签订长期协议。资料来源：SEMI半导体短缺调查，2022 年春季

短缺也证明了签订长期协议的价值，这在行业中是一把双刃剑。SEMI和麦肯锡的一项研究显示，半导体供应链中四分之三的公司与其供应商没有长期协议（LTA），而确实存在的LTA通常不能满足公司的大部分需求（见图1）。

这种缺乏保证的原因在于芯片行业典型的繁荣和萧条周期，其中晶圆厂似乎要么以高平均售价（ASP）满负荷运行，要么需求滞后，平均销售价格暴跌，这在内存设备上表现得更为显著。

在新冠疫情期间，加剧供应链中断的一个因素是由于及时生产方式造成的库存不足。“有很多关于转向'以防万一'库存管理而不是'及时'库存管理的讨论。”

“人们愿意承担更多的库存作为缓冲。“Techcet 总裁、首席执行官兼创始人 Lita Shon-Roy 说。但芯片库存的优势是有限的。“如果一家公司拥有更多的库存，这是否会让你无法转向下一代芯片？”

半导体是全球第四大交易产品，虽然供应链中断对行业来说并不新鲜，但在 2020 年至 2021 年期间，其同比增长了 88%。造成供应链中断的原因多种多样，从新冠疫情（这是造成近期短缺的主要原因之一）到工厂火灾、港口中断、劳资和贸易纠纷、战争、网络攻击、化学品泄漏、飓风、地震、洪水、停电等。

严重影响半导体生产水平和定价的一些最值得注意的事件包括：

● 1993年：住友环氧树脂工厂发生爆炸，该工厂占全球环氧树脂供应量的60%。
● 1999 年：中国台湾嘉义发生 7.7 级地震，导致新竹工厂停工 6 天。
● 2011 年：日本本州发生地震和海啸，影响了硅晶圆和过氧化氢的供应。
● 2020-2021 年：中国台湾一家封装基板工厂发生火灾，造成更多中断。
● 持续：俄乌冲突使全球超过50%的霓虹灯产量岌岌可危。

面对各种不确定性，企业必须做好共同解决问题的准备。

“整个供应链的协作正变得至关重要。在整个供应链中共享数据使公司能够更快地解决问题、预测潜在故障、做出数据驱动的决策并推动创新。“Brewer Science 质量工程总监 Meredith Green 说。“共享特定缺陷类型的数据可以快速消除缺陷，并提高产量。高级分析和人工智能的引入只会进一步支持这一趋势。

然而，即使取得了进步，也存在对标准化的担忧。利益相关者使用不同的格式和系统，并制定不同的专有规则。确保供应链数据的准确性和完整性对于数字线程的成功至关重要。”

”关于数据共享，我们看到设备和材料供应商与其直接供应商和供应商的供应商共享数据，但没有跨供应商共享数据。”SEMI 的 Weiss 解释说："因此，这实际上是对整个努力的次优化。单个公司得到了更好的强化，但如果他们不进行更多的共享，就真的失去了好处。"

迄今为止，芯片行业一直拒绝广泛的数据共享。"Green 说："总的来说，数据共享需要文化的转变。"原材料供应商对共享数据犹豫不决，因为这往往会导致他们被迫接受更苛刻的要求。这不仅成本高昂，而且会导致一些小型供应商在行业中失去竞争力。随着行业向这一方向发展，必须对目标和期望保持公开透明，使这一过程对参与各方都有利。”

但整个行业的公司都在分享数字化转型战略，这进一步加快了先进技术的应用。"受供应链危机的影响，NI 公司迅速用一流的云 MRP 取代了我们使用了二十年的内部 MRP 软件。我们改变了需求计划、统计预测、供应计划，甚至生产计划等等，"Studer 说。”据说，我们每个月都会被要求作为一流软件供应商的参考，这充分说明了市场对转型的需求。”

联华电子将企业风险管理政策作为其全面可持续发展计划的一部分（见图2）。该公司表示：“联华电子积极开展企业风险管理、危机前预防和实践演练，以促进对任何可能发生的危机的及时和适当的响应能力。其风险管理程序已纳入其所有设施和晶圆厂的日常运营中。企业风险管理委员会整合战略、运营、财务和危害领域的风险，评估其发生的可能性和严重性，确定风险项目的优先顺序和风险级别，并确定适当的应对行动。

图2：企业风险管理策略将风险与公司目标联系起来，包括操作程序、风险意识以及风险等级和潜在中断补救措施的沟通。来源：联电

相互依赖性、定价压力和市场集中在几个供应商手中，甚至是特定零件或材料的唯一供应商手中，导致供应链在发生中断时出现瓶颈。与此同时，正在加速建设的不成熟技术也可能供不应求。“有人告诉我，先进封装能力非常有限”，Techcet 的 Shon-Roy 说。

业务流程的数字化程度越来越高，这意味着要构建公司信任的系统。“在新冠疫情之前，人们已经做了很多数字化工作，以便他们能够了解库存水平。下一步是真正的数据共享，但很少有公司愿意在安全平台上进行大数据共享和可视化“，Shon-Roy说。"要让人们相信这一点还需要一些时间，但目前在产品质量方面，这种做法正在以有限的方式进行。

事实上，对全面供应链映射和全天候供应链中断检测的需求，促使 Resilinc 等第三方供应商提供安全、受保护的数据环境，专门用于多层次的供应链监控，并发出警报，以加快对中断的反应和恢复。

SEMI/麦肯锡供应链分析的主要发现之一是，80% 的供应链中断发生在 Tier 2 级和 Tier 3 。与芯片制造商本身（Tier 1）的距离越远，可视性通常就越差，因此，随着对上游和原材料供应商的深入，风险水平也会急剧增加，这是有道理的。

对于大型设备制造商来说，在晶圆厂附近拥有支持设施可以实现更紧密的合作。“我们的供应链植根于'贴近客户'的业务战略，”泛林集团供应链公司副总裁Peter Holland说。“通过与客户运营所在地区的供应商合作，我们可以建立抵御可能影响供应和运输的问题的弹性。通过投资有弹性的供应商网络和库存来确保备件和易损件的安全，从而进一步确保客户的连续性。

更好地绘制供应链地图

最近的供应链危机爆发后，企业重新评估了供应链风险和做法。有一项积极主动的措施可以让公司更好地应对下一次危机，那就是绘制供应链地图。绘制供应商、生产基地、零部件网络图，并提前确定面临风险的产品或材料，可以使公司在发生变化时处于更有利的位置。

供应链地图绘制涉及构成组织业务流程的关系和程序。这些地图非常详细，通常是与供应商合作绘制的。它们概述了供应商的地理位置、供应商的供应商，一直到原材料。通过绘制仓库、配送中心、生产地点和运输路线，公司可以更好地掌握交付周期。该地图通常包含每个地点所执行的活动、可执行相同操作的替代地点、装运频率、产品组合和数量、交付周期和供应商交付表现。

“作为一个数据驱动的组织，在一个系统下拥有用于管理供应链的所有数据，这是我们供应链所依赖的优势之一。客户需求、历史趋势、需求计划引擎、库存管理和供应商需求都在一个系统中，“Brewer Science 财务系统和采购总监 Kamal Malhotra 说。

“此外，数据完整性也同样重要。跨职能团队不断监控趋势，并根据未来预测调整系统，使数据具有相关性和准确性。任何物料需求计划（MRP）系统要想成功，都需要98%以上的库存准确率，我们通过定期的周期盘点和实物盘点计划不断努力实现这一目标。"

所有这些都与满足日益严格的质量水平齐头并进。“随着器件特征尺寸越来越小，一次故障的成本呈指数级增长，这就是为什么零缺陷思维在供应链中如此重要的原因，”Brewer Science 的 Green 说。“此外，先进封装正变得越来越普遍。这意味着整个供应链中的公司必须致力于质量，因为在每一步中，缺陷的成本都会被放大。”

供应链管理包括提供特定的产品和流程解决方案，以满足各种需求。“我们的供应链横跨六大洲和二十多个国家，”Lam's Holland说，“这是一个复杂的网络，需要强有力的监督和治理来管理。我们在供应商生命周期的每一步都与供应商密切合作，在供应商生命周期的每个阶段，从预选到入职及其他，我们都与供应商保持密切联系。我们的模式是任人唯贤，供应商根据业绩进行公平竞争，以确保客户的需求得到满足。”

二次采购，协调性更好

其次，半导体设备和材料的采购提供了更高水平的供应链弹性。然而，芯片制造商需要时间来鉴定新材料或工具，而当晶圆厂接近满负荷运行时，这段时间可能会很昂贵。

Techcet 的 Shon-Roy 说："对于业务连续性规划来说，拥有第二家供应商一直是一条很好的经验法则，但当产量非常小时，就很难证明这一点，而且你可能在其他任何地方都找不到这种供应商。"当需求爆发时，晶圆厂不愿意开始尝试新的订单，因为会中断部分工艺流程。这样一来，你就有可能向客户提供关键批量产品。”

第二家供应商必须满足第一家的所有严格资格要求，同时还要从第一家获得一定的货量。这反过来又会影响定价。"她说："在新冠疫情期间，大家以有限的方式对那些他们认为出现此类问题的风险较低的材料进行了一些紧急认证。”

一些最难获得第二来源的材料包括光刻胶、CMP 浆料和专门的清洁化学品，这些材料可能由材料供应商工程师与晶圆厂工艺工程师在几个月或几年的时间内共同开发。

除了寻找替代品外，有时公司还会扩展自己的能力。“除了第二和第三合格的来源外，我们还在最有意义的垂直整合方面投入了更多资金。随着质量要求的不断提高，可能需要通过将供应链引入内部来控制自己的命运“，Brewer Science 制造和物流执行董事 Mike Mathews 说。

NI的Studer强调了芯片制造商采用的三种策略。"首先，他们正在加快产品生命周期管理的速度和广度，淘汰在最近危机期间对他们特别具有挑战性的旧技术，转而采用性能更高、外形更小的技术。

其次，他们要求客户提供更长期限的预测。危机前，60 到 90 天的预测就足够了，但现在我们发现客户希望提前一年进行预测，尽管所要求的信心和承诺程度各不相同。

最后，特别是在最大的原始设备制造商那里，我们看到了主动与供应商建立关系的愿望。所不同的是，这种参与是由供应商而不是客户启动的。”

Studer指出，这种参与可能会也可能不会采取长期协议的形式。“长期协议肯定会改变游戏规则。然而，目前宏观经济基本面过于不稳定，因此长期协议对任何一方来说都不是双赢的。

事实上，SEMI和麦肯锡对半导体供应链中多个层级公司的调查显示，大多数晶圆厂客户提供四分之一到四分之三的需求可见性（见图3），而代工厂和集成设备制造商为其客户提供的供应可见性水平大致相同。

图 3：大多数晶圆代工厂、无晶圆厂设备制造商和 IDM 提供 1 到 2 个季度或更少的供需可见性。资料来源：SEMI 半导体短缺调查，2022 年春季

调查显示，半导体设备和材料供应商与他们的供应商之间的供需状况同样侧重于较短期的通知。约有 67% 的设备和材料供应商提供 3 至 9 个月的需求保证，但在供应通知方面，只有不到三分之一的供应商提供 3 至 9 个月的通知，另有大约三分之一的供应商只提供 1 至 3 个月的通知。

该调查谈到了所谓的牛鞭效应，即电子产品层面需求的微小波动会导致分销商、半导体晶圆厂、设备和材料的波动越来越大，最后是制造工艺工具的芯片、子组件和材料。

事实上，正是这种不断升级的影响催生了SEMI的供应链计划，该计划是在设备制造商无法获得制造晶圆加工设备所需的芯片时产生的。“在芯片短缺期间，动力确实来自设备供应商。他们无法获得制造工具所需的少量物联网芯片，“SEMI的Weiss说。谷歌、英特尔、默克、英飞凌和KLA这五家公司很早就联合起来，打破了半导体供应链问题，这一核心基础后来扩大到14家公司。

“该计划为竞争对手和同行、客户和最终客户提供了一个安全的空间，让他们聚集在一起，分享他们在自己的公司中实施的似乎有效的项目的最佳实践。我们正在共同构建一个最佳的工具包“，Weiss说。

该倡议正在解决该行业最棘手的问题，如网络安全。"Weiss说："我们有自己的防护栏。"这一切都受到反垄断指南的保护，并支持相关标准，因此个人可以自由发言，我们绝不会将任何事情归咎于某家公司。

我们有收集和汇总数据的安全方法，SEMI 不会看到这些数据，但公司可以报告调查结果[注：该报告由提供 SEMI 的《世界晶圆厂预测》和其他市场研究报告的同一家机构执行]。因此，他们喜欢这样的想法：不把客户拱手让人，而是为他们都需要的更广泛的全行业解决方案做出贡献。

网络安全是这种需求的一个很好的例子，因为虽然大型芯片制造商和设备制造商已经采取了强有力的网络安全措施，但中小型公司可能缺乏保护水平。供应链小组进一步与SEMI的网络安全和标准小组合作，以防止重复工作。

图4：多种能力会影响供应链效率。来源：SEMI 和 Resilinc

SEMI/麦肯锡白皮书指出了数字化转型、机器学习和神经网络、协作决策系统和自主流程等解决方案可能对半导体价值链产生的影响（见图 4）。"仅从减轻行政负担的角度来看，数字化转型，尤其是在供应链管理中应用 genAI，肯定会有所帮助。但同时，其他一些能力还包括内部文件创建和外部利益相关者协调，这实际上又回到了层级映射和可视性，以及真正对供应基地的严密控制、促进客户互动、报告和税务状态更新，因此任何可以自动化的东西都可以通过人工智能得到改善和加速，"Weiss 说。

结论

大规模的半导体短缺导致整个半导体供应链中的公司加强了其风险管理计划。“本地化、地缘政治趋势、贸易战、行业内整合、劳动力短缺和独立竞赛正在改变半导体行业的格局”，Brewer Science 的 Malhotra 说。“垂直整合以及通过对多个供应商进行资格认证来灵活地更换供应商将是未来的关键。风险缓解计划是另一个关键。”

-END-

我是芯片超人花姐，入行20年，经手10亿+RMB芯片采购。

原创写了7年文章，有40W+芯片行业粉丝。