全球領先的半導體供應商正在努力克服長期以來的芯片短缺問題，因為該問題在最近半年正在嚴重影響著從家用電器到PC到汽車的各種生產。
芯片制造商正試圖通過改變制造工藝，向競爭對手開放備用產能，審核客戶訂單以防止囤積和交換生產線來爭取更多的供應。壞消息是，目前還沒有快速解決的方法，該行業的高管表示，短缺可能持續到明年。
除了需求激增之外，生產商還受到一系列連串奇特事件的困擾，這些事件導致供應中斷，而中美之間持續的政治摩擦和對長期短缺的擔憂促使一些制造商儲備了芯片。
當前的短缺包括先進的芯片，而業界最大的廠商一直在尋求更高利潤的尖端芯片。然而建設新的生產能力通常需要數年。
對于某些使用那些希望利用不斷增長的消費者支出的芯片的行業，這可能會減緩大流行后的復蘇。由于更高的芯片成本會刺激整個經濟體的價格，這也加劇了通貨膨脹的擔憂。
為了滿足訂單需求，總部位于加利福尼亞州圣塔克拉拉的GlobalFoundries Inc.正在派遣工程師尋找方法，以從美國、新加坡和德國工廠中擠出最小的額外產能。據了解，他們的解決方案包括：延遲某些維護任務，并以一小部分的速度加快晶圓沿著生產線移動的速度。
該公司首席執行官托馬斯·考菲爾德（Thomas Caulfield）說：“我們正在努力研究如何做得更多，建造更多。”
上周二，美國總統拜登在與汽車和技術主管舉行的會議上呼吁兩黨推動加強美國半導體產業。作為2.3萬億美元基礎設施計劃的一部分，他已預留500億美元來促進美國的半導體生產。行業團體半導體行業協會（Semiconductor Industry Association）的數據顯示，支出的增長預計不會太快：要使美國實現芯片的自給自足，在十年內將需要超過1.4萬億美元的投資和政府的激勵措施。
高管們說，芯片制造商只能增加現有工廠的產能增量。由于制造半導體所需的設備和空間的規模和復雜性，建造新的制造工廠可能要花費數年時間。
大型芯片制造商對5G和服務器等利潤更高的先進芯片進行了戰略性押注。當冠狀病毒使全球經濟陷入最嚴重的衰退之一，供應鏈和消費者支出格局不穩時，這種方法出現了小故障。這就使得芯片制造商沒有足夠的能力來應對在汽車，計算機顯示器，揚聲器和家用電器等產品中廣泛使用的陳舊，不太復雜的半導體的高需求，這些產品在大流行期間一直徘徊。
中美貿易緊張局勢加劇了供應緊縮，尤其是在過去的一年中，華盛頓逐漸限制企業向某些中國買家出售美國設計或制造的芯片。華為技術公司副董事長徐直軍表示，對制裁的擔心促使中國的科技公司儲備芯片并為最壞的情況做準備。這家中國公司在其電信產品和消費電子產品中使用了多種芯片，并且積極地庫存組件，以防止受到美國出口限制。
“現在（中國公司）的庫存時間為一個月，三個月甚至六個月，它們破壞了整個系統，”徐先生說。中國海關數據顯示，去年中國的半導體進口激增了15％，3月份達到創紀錄的359億美元。
芯片生產受到事件的干擾，包括日本的工廠大火和美國南部的冰凍天氣，臨時關閉了生產線，這也造成了影響。在臺灣，主要的芯片制造中心受到了干旱的威脅，這有可能進一步降低行業的產值，因為大量的水，在此過程中被使用。
使用大芯片的產品制造商正在加大生產，以期在大流行后經濟復蘇。芯片需求的激增推高了價格，并延長了歷史上漫長的等待時間。包括豐田汽車公司和通用汽車公司在內的汽車制造商被迫閑置或減少某些工廠的產量。
一些買家說，他們面臨半年或更長時間的延誤。“您在星期一問，這是12周的交貨時間。然后您在星期三問，這是27周的交貨期。”總部位于瑞士的空氣質量跟蹤設備制造商Kaiterra的首席執行官Liam Bates說。
在中國南部生產的Kaiterra正在加強應急計劃，以使其供應鏈“面向未來”。現在，專注于開發新產品的工程師會花大量時間來重新設計現有產品，以在不同芯片上運行，以防萬一所需的產品還沒到貨。最近，該公司決定庫存一些零件的一年庫存。
半導體是許多行業的命脈-排名世界的第四大貿易產品，僅次于原油，成品油和汽車。
多年來，全球最大的芯片制造商投入了大量資金來滿足下一代半導體的需求，并將重點從生產更基本的芯片上轉移了出去。
但是汽車和家用電子產品包含著許多更基本的組件。其中包括電源管理芯片，用于調節設備中電流流動的基本芯片以及微控制器（運行多種功能的主力軍）。
GlobalFoundries的考菲爾德說：“沒有一個沒有微控制器的電子設備。” “這普遍供不應求。”
即使是高級電子產品，也需要一些基本芯片才能運行，實際上，越來越多的人使用它們來運行更復雜的技術。根據研究公司Omdia的分析師Hui He的說法，一個典型的5G智能手機最多可以容納八塊電源管理芯片，而在4G手機中只有兩到三塊。
根據研究公司Gartner Inc.的數據，去年，在芯片制造設備上的所有支出中有27％用于制造業界最先進芯片的芯片，這些芯片通常用于智能手機，高端PC和數據中心。部分（約11％）用于設備來處理更多商品化的芯片。
全球最大的合同芯片制造商臺灣積體電路有限公司在1月份告訴投資者，它正在與客戶合作升級他們正在使用的某些芯片，以便可以在其更多的，更先進的生產線上構建它們產能。高管們周四告訴投資者，由于大流行和地緣政治局勢緊張，客戶一直在庫存更高水平的庫存。
將現有的生產線從制造一種芯片轉變為另一種芯片并不容易，因為不同類型的芯片需要制造不同的設備，盡管可能會有一些重疊。
Fusion Worldwide亞太地區銷售副總裁Marcus Chen表示，從來沒有一次短缺會同時影響到如此眾多類型和品牌的芯片，Fusion Worldwide是全球眾多中間商中的一位，該公司副總裁為買家提供電子元器件。
通常，至少要花費兩年的時間來建造和裝備稱為“晶圓廠”的半導體制造廠，這可能需要數十億美元。可以安裝在工廠中的最先進的機器的價格可能高達1億美元，而且如此之大，它們需要多達3架747才能交付。
晶圓廠建成后，芯片制造通常需要三個月的時間，而最先進的芯片則需要更長的時間。
半導體制造商必須決定是否要在新工廠建成投產之前持續或逐漸減少這種激增的賭注。許多人不愿根據可能是短暫的需求激增而改變長期支出計劃。
盡管如此，最大的半導體公司仍在撥出巨額資金以提高整體產能。臺積電本月初公布了該行業有史以來最大的一筆投資，在未來三年中撥款1000億美元以提高產能。然而，該公司大部分的短期支出將用于制造最先進的芯片。在美國， 英特爾公司 上個月承諾在亞利桑那州的兩個基地投資200億美元，并表示今年將進一步投資。韓國三星電子公司（ Samsung Electronics Co.） 已計劃在2030年之前投資1,160億美元，以使芯片生產多樣化。
在中國，他們多年來一直將國家在芯片等先進技術方面的獨立性作為國家優先事項。然而目標仍然遙不可及。美國出口管制限制了他們對先進芯片制造技術的使用，其他問題也受到阻礙。
中國最大的芯片制造商半導體制造國際公司（ Semiconductor Manufacturing International Corp. ）上月承諾與政府合作伙伴投資23.5億美元，建立一家專注于較舊芯片制造工藝的新工廠。該公司預計新工廠將于明年開始生產。但他們在二月份告訴投資者，推遲購買新的芯片制造設備是增加產量的障礙。
出售二手芯片制造設備的SurplusGlobal Inc.首席執行官布魯斯·金（Bruce Kim）說，芯片制造商看到制造半導體所需的機器的交貨時間翻了一番，甚至翻了兩番。
GlobalFoundries的Caulfield先生在表示，該公司計劃今年投資14億美元來擴大現有設施的產能，明年可能會將這一數字翻番。他說，他的一些客戶已承諾投資資本以確保未來的產能，占公司今年資本支出的30％。在大流行之前，該數字為零。
“您看到很多客戶在說，‘我不會再讓這種事情發生了，我的業務太重要了，’”考菲爾德先生說。
英特爾首席執行官帕特·基辛格（Pat Gelsinger）表示，該公司將使其部分生產能力可用于生產芯片，尤其是供不應求且汽車零部件制造商需要的芯片。蓋辛格在接受采訪時說，供應可能會在六到九個月內開始改善。
總部位于以色列的晶圓制造廠Tower Semiconductor Ltd.的首席戰略官Guy Eristoff表示， 在極少數情況下，通過對生產線進行分類，可以使芯片生產的速度提高到平時的3.5倍，從而使高優先級的芯片能夠快速通過。某些設備在進行預防性維護之前可以運行更長的時間，盡管這樣做可能會降低產量。
Eristoff說，這些措施總共意味著可以在通常的120天之內的30至40天之內生產出一些芯片。但是這樣做會增加其他芯片的整體生產時間。這些調整最多只能將一家晶圓廠的產能提高5％，并且最多只能維持六個月。
“您可以玩各種小事，”Eristoff先生說。“但是，如果不購買更多設備，就無法持續地運行比現在運行的設備更多的產能。”
供應商警惕需求的激增可能不會持續，因為恐慌的買家會增加訂單量或向多家公司下訂單。全球領先的芯片公司之一，總部位于加利福尼亞州圣何塞的 Broadcom Inc.試圖確保訂單能反映實際需求。該公司最近提醒投資者，不允許客戶取消芯片訂單以阻止一些買家出于擔心短缺而做出購買承諾。
首席執行官Hock Tan告訴投資者：“我們看到客戶加快了提早交貨的預訂，并試圖建立緩沖并造成供需失衡。” 該公司今年的預訂量接近90％。
汽車制造商是最受到芯片短缺影響的買家之一，因為汽車比以往任何時候都需要更多的半導體。根據咨詢公司德勤（Deloitte）的數據，2017年，電子產品占汽車總成本的40％以上，是2007年的兩倍。
預計它們的使用會隨著成本的增長而增長。德國汽車芯片制造商英飛凌科技公司（ Infineon Technologies AG） 表示，預計到2030年，自動駕駛汽車中的芯片成本將從目前“二級”汽車或部分自動駕駛汽車所需的約170美元躍升至約1200美元。
Nanoleaf是一家總部位于加拿大的智能照明制造商，主要在中國南方的東莞生產其產品。該公司表示，其接收芯片的交貨時間過去大約需要2到4個月。現在，供應商要求Nanoleaf下達預期于2022年1月或5月收到的訂單。
如今，金錢幾乎甚至不是問題。Nanoleaf的首席運營官Christian Yan說。他說，他不知道他的公司在今年下半年能獲得多少微芯片。他說：“你必須為之爭取。”
對于Tower Semiconductor，滿足客戶的需求已變成一種微妙的平衡行為，需要考慮諸如客戶的利潤率，訂單量，忠誠度和業務潛力等因素。
Eristoff說：“做出這個決定非常困難。” “某人的生意可能會受到傷害。”