Πώς σας επηρεάζει η έλλειψη ημιαγωγών;

Υπό το πρίσμα της πανδημίας, οι ελλείψεις και τα ζητήματα της εφοδιαστικής αλυσίδας έχουν φράξει σχεδόν κάθε κλάδο, από τη μεταποίηση έως τις μεταφορές.Ένα σημαντικό προϊόν που επηρεάζεται είναι οι ημιαγωγοί, κάτι που χρησιμοποιείτε όλη την ημέρα σας, ακόμα κι αν δεν το καταλαβαίνετε.Αν και είναι εύκολο να αγνοήσετε αυτούς τους λόξυγκας του κλάδου, η έλλειψη ημιαγωγών σας επηρεάζει με περισσότερους τρόπους από ό,τι θα περιμένατε.

Τι είναι ο ημιαγωγός και πώς κατασκευάζεται;

Οι ημιαγωγοί, γνωστοί και ως τσιπ ή μικροτσίπ, είναι μικροσκοπικά κομμάτια ηλεκτρονικών που φιλοξενούν δισεκατομμύρια τρανζίστορ μέσα τους.Τα τρανζίστορ επιτρέπουν ή δεν επιτρέπουν στα ηλεκτρόνια να περάσουν μέσα από αυτά.Τα τσιπ βρίσκονται σε χιλιάδες προϊόντα όπως τηλέφωνα, πλυντήρια πιάτων, ιατρικό εξοπλισμό, διαστημόπλοια και αυτοκίνητα.Λειτουργούν ως ο «εγκέφαλος» των ηλεκτρονικών μας μέσω της λειτουργίας λογισμικού, του χειρισμού δεδομένων και του ελέγχου λειτουργιών.
Για να κατασκευαστεί, ένα τσιπ ξοδεύει πάνω από τρεις μήνες στην παραγωγή, περιλαμβάνει πάνω από χίλια βήματα και απαιτεί γιγάντια εργοστάσια, δωμάτια χωρίς σκόνη, μηχανήματα εκατομμυρίων δολαρίων, λιωμένο κασσίτερο και λέιζερ.Αυτή η διαδικασία είναι και εξαιρετικά κουραστική και δαπανηρή.Για παράδειγμα, για να τοποθετηθεί ακόμη και το πυρίτιο σε μια μηχανή κατασκευής τσιπ, χρειάζεται ένας καθαρός χώρος—τόσο καθαρός που ένα κομμάτι σκόνης μπορεί να προκαλέσει χαμένη προσπάθεια εκατομμυρίων δολαρίων.Τα εργοστάσια τσιπ λειτουργούν 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα και κοστίζει περίπου 15 δισεκατομμύρια δολάρια για την κατασκευή ενός εργοστασίου αρχικού επιπέδου λόγω του εξειδικευμένου εξοπλισμού που απαιτείται.Για να αποφευχθεί η απώλεια χρημάτων, οι κατασκευαστές τσιπ πρέπει να αποφέρουν κέρδη 3 δισεκατομμυρίων δολαρίων από κάθε εργοστάσιο.

Καθαρό δωμάτιο ημιαγωγών με προστατευτικό πορτοκαλί φως LED.Φωτογραφία: REUTERS

Γιατί υπάρχει έλλειψη;

Πολλοί παράγοντες τον τελευταίο ενάμιση χρόνο συνδυάστηκαν για να προκαλέσουν αυτήν την έλλειψη.Η περίπλοκη και δαπανηρή διαδικασία κατασκευής τσιπ είναι μία από τις κύριες αιτίες της έλλειψης.Ως αποτέλεσμα, δεν υπάρχουν πολλά εργοστάσια κατασκευής τσιπ στον κόσμο, επομένως ένα πρόβλημα σε ένα εργοστάσιο προκαλεί ένα φαινόμενο κυματισμού σε όλη τη βιομηχανία.
Ωστόσο, η μεγαλύτερη αιτία της έλλειψης μπορεί να αποδοθεί στην πανδημία COVID-19.Πρώτα απ 'όλα, πολλά εργοστάσια έκλεισαν στην αρχή της πανδημίας, πράγμα που σημαίνει ότι οι προμήθειες που απαιτούνται για την κατασκευή τσιπ δεν ήταν διαθέσιμες για μερικούς μήνες.Πολλές βιομηχανίες που εμπλέκονται με τα τσιπ, όπως η ναυτιλία, η μεταποίηση και οι μεταφορές αντιμετώπισαν επίσης ελλείψεις εργατικού δυναμικού.Επιπλέον, περισσότεροι καταναλωτές επιθυμούσαν ηλεκτρονικά είδη υπό το πρίσμα των μέτρων παραμονής στο σπίτι και εργασίας από το σπίτι, με αποτέλεσμα να συσσωρεύονται παραγγελίες που απαιτούν τσιπ.
Επιπλέον, ο COVID προκάλεσε το κλείσιμο των λιμένων της Ασίας για μερικούς μήνες.Δεδομένου ότι το 90% των ηλεκτρονικών ειδών παγκοσμίως διέρχεται από το λιμάνι Yantian της Κίνας, αυτό το κλείσιμο προκάλεσε τεράστιο πρόβλημα στη μεταφορά ηλεκτρονικών ειδών και εξαρτημάτων που απαιτούνται για την κατασκευή τσιπ.

Οι συνέπειες της πυρκαγιάς του Renesas.Φωτογραφία: BBC
Αν όλα τα ζητήματα που σχετίζονται με τον COVID δεν ήταν αρκετά, διάφορα καιρικά προβλήματα έχουν εμποδίσει επίσης την παραγωγή.Το εργοστάσιο Renesas της Ιαπωνίας, το οποίο δημιουργεί περίπου το ⅓ των τσιπ που χρησιμοποιούνται στα αυτοκίνητα, υπέστη σοβαρές ζημιές από μια πυρκαγιά τον Μάρτιο του 2021 και οι εργασίες επανήλθαν στο κανονικό μέχρι τον Ιούλιο.Οι χειμερινές καταιγίδες στο Τέξας στα τέλη του 2020 ανάγκασαν ορισμένες από τις ήδη μικρό αριθμό εργοστασίων τσιπ της Αμερικής να σταματήσουν την παραγωγή.Τέλος, οι έντονες ξηρασίες στην Ταϊβάν στις αρχές του 2021, την κορυφαία χώρα παραγωγής τσιπ, προκάλεσαν επιβράδυνση της παραγωγής καθώς η παραγωγή τσιπ απαιτεί πολύ νερό.

Πώς σας επηρεάζει η έλλειψη;

Η τεράστια ποσότητα καταναλωτικών προϊόντων που περιέχουν τσιπ ημιαγωγών που χρησιμοποιούνται καθημερινά καθιστά σαφή τη σοβαρότητα της έλλειψης.Οι τιμές των συσκευών πιθανότατα θα αυξηθούν και άλλα προϊόντα θα καθυστερήσουν.Υπάρχουν εκτιμήσεις ότι οι κατασκευαστές των ΗΠΑ θα κατασκευάσουν τουλάχιστον 1,5 έως 5 εκατομμύρια λιγότερα αυτοκίνητα φέτος.Για παράδειγμα, η Nissan ανακοίνωσε ότι θα κατασκευάσει 500.000 λιγότερα οχήματα λόγω της έλλειψης chip.Η General Motors έκλεισε ακόμη και προσωρινά και τα τρία εργοστάσιά της στη Βόρεια Αμερική στις αρχές του 2021, σταθμεύοντας χιλιάδες οχήματα που έχουν ολοκληρωθεί εκτός από τα απαραίτητα τσιπ.

Η General Motors έκλεισε λόγω έλλειψης ημιαγωγών
Φωτογραφία: GM
Οι εταιρείες ηλεκτρονικών καταναλωτών συσσώρευσαν τσιπ νωρίς στην πανδημία χωρίς προσοχή.Ωστόσο, τον Ιούλιο, ο διευθύνων σύμβουλος της Apple, Tim Cook, ανακοίνωσε ότι η έλλειψη chip πιθανότατα θα καθυστερήσει την παραγωγή iPhone και έχει ήδη επηρεάσει τις πωλήσεις iPad και Mac.Η Sony αναγνώρισε επίσης ότι δεν μπορεί να συμβαδίσει με τη ζήτηση για το νέο PS5.
Οι οικιακές συσκευές, όπως φούρνοι μικροκυμάτων, πλυντήρια πιάτων και πλυντήρια ρούχων, είναι ήδη πιο δύσκολες στην αγορά.Πολλές εταιρείες οικιακών συσκευών όπως η Electrolux δεν μπορούν να καλύψουν τη ζήτηση για όλα τα προϊόντα τους.Οι έξυπνες οικιακές συσκευές, όπως τα κουδούνια βίντεο, κινδυνεύουν εξίσου.
Καθώς η περίοδος των γιορτών πλησιάζει, υπάρχει προσοχή να μην περιμένουμε τη μεγάλη ποικιλία ηλεκτρονικών επιλογών που έχουμε συνηθίσει τα τυπικά χρόνια—οι προειδοποιήσεις «εκτός αποθέματος» μπορεί να είναι όλο και πιο συχνές.Υπάρχει μια παρόρμηση να προγραμματίσετε εκ των προτέρων και να μην περιμένετε να παραγγείλετε και να λάβετε προϊόντα αμέσως.

Ποιο είναι το μέλλον της έλλειψης;

Υπάρχει ένα φως στο τέλος του τούνελ με την έλλειψη ημιαγωγών.Πρώτα απ 'όλα, το κλείσιμο εργοστασίων COVID-19 και οι ελλείψεις εργατικού δυναμικού αρχίζουν να αμβλύνονται.Μεγάλες εταιρείες όπως η TSMC και η Samsung έχουν επίσης υποσχεθεί δισεκατομμύρια δολάρια μαζί για να επενδύσουν σε χωρητικότητα για την αλυσίδα εφοδιασμού και κίνητρα για τους κατασκευαστές τσιπ.
Μια σημαντική συνειδητοποίηση από αυτήν την έλλειψη είναι το γεγονός ότι πρέπει να μειωθεί η εξάρτηση από την Ταϊβάν και τη Νότια Κορέα.Επί του παρόντος, η Αμερική παράγει μόνο το 10% περίπου των τσιπ που χρησιμοποιεί, αυξάνοντας το κόστος αποστολής και τον χρόνο με τις μάρκες από το εξωτερικό.Για να αντιμετωπίσει αυτό το ζήτημα, ο Τζο Μπάιντεν δεσμεύτηκε να υποστηρίξει τον τομέα των ημιαγωγών με ένα νομοσχέδιο χρηματοδότησης τεχνολογίας που εισήχθη τον Ιούνιο, το οποίο αφιερώνει 52 δισεκατομμύρια δολάρια για την παραγωγή τσιπ στις ΗΠΑ.Η Intel ξοδεύει 20 δισεκατομμύρια δολάρια σε δύο νέα εργοστάσια στην Αριζόνα.Ο κατασκευαστής στρατιωτικών και διαστημικών ημιαγωγών CAES αναμένει να επεκτείνει σημαντικά το εργατικό δυναμικό της κατά τη διάρκεια του επόμενου έτους, με έμφαση στη λήψη τσιπ και από εργοστάσια των ΗΠΑ.
Αυτή η έλλειψη σόκαρε τη βιομηχανία, αλλά και την προειδοποίησε για μελλοντικά προβλήματα με την αυξημένη ζήτηση για είδη που απαιτούν πολλούς ημιαγωγούς όπως έξυπνα σπίτια και ηλεκτρικά οχήματα.Ας ελπίσουμε ότι θα λάβει υπόψη ένα είδος προειδοποίησης για τη βιομηχανία παραγωγής τσιπ, αποτρέποντας μελλοντικά προβλήματα αυτού του διαμετρήματος.
Για να ανακαλύψετε περισσότερα σχετικά με την παραγωγή ημιαγωγών, μεταδώστε το "Semiconductors in Space" του Tomorrow's World Today στο SCIGo και το Discovery GO.
Εξερευνήστε τον κόσμο της παραγωγής και ανακαλύψτε την επιστήμη πίσω από τα τρενάκια του λούνα παρκ, όσα πρέπει να γνωρίζετε για την ηλεκτρονική ανακύκλωση και ρίξτε μια ματιά στο μέλλον της εξόρυξης.