半導體是手機、工廠、汽車、醫(yī)院和國防系統(tǒng)背后的安靜動力。幾十年來，生產(chǎn)它們的全球供應鏈在后臺悄悄運作。然而，過去幾年的大規(guī)模技術(shù)問題——包括普遍的芯片短缺——導致裝配線停頓，數(shù)字貨架空空如也。

供應鏈需要為問題做好準備，因為晶圓階段的沖擊可能會一直波及零售貨架和國家基礎(chǔ)設(shè)施。彈性不再是可有可無，而是當今數(shù)字經(jīng)濟的必需品。

半導體供應鏈中的常見漏洞

該系統(tǒng)的脆弱性源于數(shù)十年來對效率和成本的優(yōu)化，這造成了幾個核心漏洞。由于芯片生產(chǎn)是一個全球性且高度相互依存的過程，因此世界經(jīng)濟面臨重大且反復存在的風險。

地域集中和地緣政治風險

一個關(guān)鍵的弱點是制造業(yè)集中在一個領(lǐng)域，尤其是最現(xiàn)代的芯片。例如，臺灣制造了世界上 92% 的最先進的邏輯芯片。該國在制造業(yè)的主導地位意味著，如果緊張局勢加劇或發(fā)生自然災害，就會出現(xiàn)巨大的單點故障。2023 年 9 月，歐洲政策制定者正式表達了對《歐洲芯片法案》的擔憂，該法案旨在減少外部依賴并增加區(qū)域產(chǎn)能。

第二層風險尤其影響供應鏈下游的部門，包括信息和通信技術(shù)。半導體附加值約占其最終需求的 8%，這意味著芯片庫存可以迅速納入電子產(chǎn)品及其他領(lǐng)域。

復雜而漫長的生產(chǎn)周期

制造芯片涉及在幾個月內(nèi)使用高度定制的設(shè)備和配方的數(shù)百到數(shù)千個工藝步驟。這種漫長而復雜的流程意味著供應鏈無法對需求的突然變化做出快速反應。如果汽車制造商突然需要更多芯片，制造工廠無法在一夜之間增加產(chǎn)量。先進的邏輯制造還可能需要 1,000 多個步驟，這就是為什么瓶頸和不匹配錯誤可能會持續(xù)數(shù)周甚至數(shù)月的原因。

缺乏透明度和協(xié)調(diào)性

供應網(wǎng)絡需要實時的端到端可見性，以預測短缺或質(zhì)量問題。不同的供應商——比如一個國家的芯片設(shè)計商、另一個國家的材料供應商、第三個國家的制造商和第四個國家的封裝工廠——都必須共同努力。

供應鏈末端的公司通常不知道上游發(fā)生了什么，直到出現(xiàn)問題。這會放大任何小中斷的影響，將輕微的延誤變成重大的停工。為了解決這個問題，標準化工作正在興起。幸運的是，互聯(lián)網(wǎng)工程任務組的供應鏈完整性、透明度和信任工作組正在定義透明度的構(gòu)建塊，以便所有利益相關(guān)者都可以從頭到尾驗證來源。

半導體供應鏈彈性戰(zhàn)略

識別過程中的弱點是第一步，其次是實施長期戰(zhàn)略來加強鏈條。復原力可以通過私營企業(yè)、公私合作伙伴關(guān)系和政府實體之間的合作來實現(xiàn)。

制造的多樣化和區(qū)域化

對地理集中的最直接反應是在多個地點建立制造能力，也稱為區(qū)域化。政府在去風險化方面發(fā)揮著核心作用。例如，美國《芯片和科學法案》和《歐洲芯片法案》等政策為企業(yè)在北美和歐洲建設(shè)新的先進設(shè)施分配了政府資金激勵措施。

目標并不是讓每個國家都實現(xiàn)自給自足，因為這是不切實際的。相反，目標是深思熟慮的分區(qū)。可以調(diào)整一些包裝步驟或材料，以更好地適應需求，確保一個地區(qū)的危機不會破壞全球供應鏈的穩(wěn)定。

提高供應鏈可見性和敏捷性

企業(yè)需要實時信號——他們無法管理他們看不到的風險。作為回應，許多公司正在投資提供更好透明度和數(shù)據(jù)的技術(shù)。在這方面，數(shù)字工具至關(guān)重要。一些公司正在采用人工智能驅(qū)動的需求預測和數(shù)字孿生來模擬可能的中斷并測試他們的響應策略。

管理數(shù)以千計的合作伙伴關(guān)系也是敏捷性的關(guān)鍵。合同生命周期管理解決方案通過減少錯誤和提高合規(guī)性來幫助實現(xiàn)此流程的自動化。企業(yè)可以通過整合所有合同數(shù)據(jù)來更好地降低風險并確保其網(wǎng)絡平穩(wěn)運行。

投資研發(fā)和先進制造

當流程高效、靈活且資源密集度較低時，彈性就會增強。對研發(fā)的持續(xù)投資在壓力時期創(chuàng)造了選擇，包括設(shè)計新的芯片架構(gòu)或更先進的封裝方法，允許用戶將來自不同供應商的小芯片組合成一個強大的處理器。這種方法被稱為異構(gòu)集成，引入了靈活的采購，并減少了對來自一個先進設(shè)施的單個單片芯片的依賴。

加強勞動力發(fā)展

穩(wěn)固的供應鏈需要持久的人才管道來運營制造商、審查供應商、編寫過程控制軟件和安全數(shù)字孿生。為了確保專業(yè)知識的穩(wěn)定供應，行業(yè)可以在大學、社區(qū)學院和半導體公司之間建立新的合作伙伴關(guān)系，以開發(fā)專業(yè)課程和學位課程。

工人學徒和培訓計劃對于培養(yǎng)下一代管理關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的專業(yè)人員至關(guān)重要。美國國家科學基金會 （NSF） 和 CHIPS for America 研發(fā)部門簽署了一份備忘錄，共同投資勞動力發(fā)展。NSF 還開始資助電話和計劃，以在潔凈室和實驗室中播種實踐學習的種子。

半導體供應鏈的未來

未來將不再像一條單一的全球裝配線，而更像是一個先進的網(wǎng)絡，區(qū)域樞紐通過安全、可追溯性和可持續(xù)性的通用標準連接起來。對于科技和商業(yè)領(lǐng)域的領(lǐng)導者來說，隨時了解情況并努力實現(xiàn)長期合作可以建立一個更加穩(wěn)定和創(chuàng)新的未來。彈性可能代價高昂，但脆弱性的成本要高得多。