Ključni vzroki za pomanjkanje polprevodnikov

Nekaj največjih distributerjev in proizvajalcev polprevodnikov smo povprašali o vzrokih za njihovo pomanjkanje ter seveda o tem, kdaj lahko pričakujemo umirjanje krize.

Covid 19 je povzročil marsikatero krizo. Tudi gospodarsko, ki se je še posebej močno pokazala na področju polprevodnikov. Ker so ti neločljivo povezani z našo civilizacijo, se njihovo pomanjkanje pozna praktično povsod. Kroži veliko tez, zakaj je do te krize prišlo, verjetno pa lahko o njej največ povedo neposredno udeleženi. O vzrokih zanjo smo povprašali nekatere največje svetovne distributerje in proizvajalce polprevodnikov.

Jurij Mikeln 

Je diplomirani inženir elektrotehnike in urednik revij Svet elektronike, Svet mehatronike in glasila Zveze radioamaterjev Slovenije CQ ZRS. Organizira tudi strokovno konferenco IKTEM in radioamatersko informativno srečanje RIS. Poleg tega je avtor in urednik večjega števila knjig s področja programiranja mikrokrmilnikov, tako v angleškem kot tudi slovenskem jeziku.

Kot je razbrati iz odgovorov nekaterih naših sogovornikov, se je kriza v dobavi polprevodnikov nakazovala že pred izbruhom covida 19. Trg je izredno hitro rastel, dodatno so zahteve večali projekti za 5G, električne avtomobile in IoT. Covid 19 je bil le eden izmed prožilnikov trenutne krize. Naslednji dejavnik je bila ameriška politična odločitev, da giganti, med njimi tudi Intel in Apple , polprevodnikov za svoje izdelke niso več smeli naročati na Kitajskem. V iskanju dobaviteljev so se naslonili na proizvajalce v Tajvanu in na Japonskem, kjer pa je bila proizvodnja že dokaj zasedena. Dodatna velika naročila so zato zakasnila vsa naročila manjših kupcev. In kot da to še ni bilo dovolj, so svoje naredile še nepredvidljive okoliščine: požar v japonski tovarni Renesas in huda suša v Tajvanu. Verjetno si težko predstavljamo, kako lahko suša zmanjša proizvodnjo polprevodnikov, zato le primer – največji tajvanski proizvajalec polprevodnikov TSMC porabi 63 ton vode za čiščenje polprevodnikov in svojo proizvodnjo. In to na dan! Pika na i sta bila delo in šolanje od doma, kar je prodajo računalnikov in igralnih konzol pognalo v nebo. Ogromno polprevodnikov je bilo ravno zaradi tega iz avtomobilske industrije (ki je začasno ustavila proizvodnjo) preusmerjenih v proizvodnjo prenosnikov in igralnih konzol.

Kateri so ključni vzroki za pomanjkanje polprevodnikov?

V podjetju Arrow so omenili, da je trg izjemno rastel že pred krizo zaradi »digitalizacije vsega«. Rasli so podatkovni centri, proizvodnja električnih avtomobilov, hkrati se vse več podjetij digitalizira.

V podjetju Digi-Key so temu dodali še rast tržišča medicinske elektronike in proizvodnjo računalnikov, hkrati pa so omenili, da je pandemija povzročila zaprtje nekaterih proizvajalcev polprevodnikov. V času lockdowna so hkrati opazili izjemno rast razvoja novih projektov – očitno je večina razvojnikov v tem obdobju delala s polno paro. H krizi sta dodatno prispevala pomanjkanje ladijskih zabojnikov v Aziji in začasno zaprtje Sueškega prekopa (zaradi ladje Ever Given). Če temu dodamo višje cene surovin, potrebnih za polprevodnike, kot so mangan, antimon, volfram in ferovanadij, ter povečane stroške prevoza, vidimo, da je situacija resna.

V podjetju EBV Elektronik so omenili splošno hitro »elektronifikacijo vsega« v smislu »Alexa, prižgi luč« ali »mobilni telefon, odpelji me do točke X«. Pametna mesta in umetna inteligenca – vse to deluje na podlagi polprevodnikov. V podjetju EBV Elektronik so postavili tezo, da so polprevodniški čipi nova »nafta« svetovnega gospodarstva v 21. stoletju in se vprašali, kako bi bil videti svet brez čipov.

V podjetju Microchip je sogovornik ugotovil, da v svoji 40-letni karieri česa takega še ni doživel. Neravnovesje med ponudbo in povpraševanjem v industriji še nikoli ni bilo tako akutno in se je v zadnjih devetih mesecih le še poslabšalo. Zaradi coivda 19 so v Microchipu morali zelo zmanjšati proizvodnjo, nato pa od strank niso dobili signala, ki bi jih opozoril na nujen hiter ponovni začetek proizvodnje. Septembra 2020 se je povpraševanje spet začelo povečevati in ponovno so začeli krepiti proizvodne zmogljivosti, vendar je treba vedeti, da rast zmogljivosti običajno traja celoten proizvodni cikel, ki znaša približno šest mesecev.

Nekateri dobavitelji so uvedli pravilo: Nepreklicno naročite danes, mi pa vam bomo sporočili, kdaj in po kakšni ceni bo blago na razpolago. To je, kot kaže, nova realnost.

V podjetju Rutronik so povedali, da povpraševanje zelo presega ponudbo, ki je zaradi pomanjkanja surovin in omejenih zmogljivosti ni mogoče zagotoviti. Poleg tega so po celotnem svetu omejene transportne zmogljivosti.

Kako z vašimi strankami rešujete pomanjkanje polprevodnikov?

Vsi sogovorniki so imeli podobne odgovore – predlagajo uporabo alternativnih komponent. To seveda pomeni, da morajo razvojniki opraviti precej več dela, saj morajo svoja elektronska vezja nekako prilagoditi alternativnim komponentam. Znano je, na primer, da je ravno zato podjetje Tesla moralo krepko prilagoditi svojo programsko opremo v avtomobilih, v katere so vgradili komponente, ki so bile dobavljive.

V podjetju Digi-Key jim je uspelo še pravočasno zaznati veliko večje povpraševanje in napolniti svoja skladišča ter s tem zagotoviti dobavo svojim kupcem.

V podjetjih Arrow, EBV Elektronik in Rutronik svojim kupcem nudijo tehnično pomoč pri iskanju alternativnih komponent, ki so dobavljive v krajših rokih.

V podjetju Microchip so uvedli program prednostne dobave ali PSP, da strankam zagotovijo prednost pri dobavi šest mesecev po njihovem naročilu v zameno za najmanj 12 mesecev nepreklicnih naročil.

Kaj bi svetovali strankam, kako naj se lotijo novih izdelkov, da bi imele po končanem razvoju pri proizvodnji čim manj težav z dobavo?

Podjetje Arrow je znano po tem, da poleg distribucije komponent razvija tudi t. i. razvojne komplete. To so tiskana vezja, na katerih so že vgrajene ključne komponente za določen projekt. Na ta način pomagajo razvojnikom, da skrajšajo čas razvoja.

V podjetju Digi-Key so opazili, da jim razvojniki že pošiljajo spiske komponent, v katerih so dodane alternativne komponente, kar distributerju olajša dobavo.

V podjetju EBV Elektronik so priporočili osredotočenost na konkurenčnost, a ne le na stroške, bolj bi se morali posvetiti konkurenčnosti inovacij.

Podjetje Microchip je v tem kontekstu omenilo svoj program PSP, podjetje Rutronik pa priporoča dolgoročno načrtovanje in napovedovanje povpraševanja ter pravočasno naročanje.

Kdaj menite, bo težav z dobavo konec?

Večina podjetij je je bila v svojih napovedih o koncu krize zelo previdna – kar je razumljivo, saj je v tej situaciji težko karkoli napovedati. Vsi so se strinjali, da bo kriza verjetno trajala vse leto 2022 in se bo verjetno zavlekla še v 2023. Kot kažejo podatki ESIA (European Semiconductor Industry Association), bo trg v letu 2022 rastel z dvomestno številko, kar dodatno zaostruje situacijo. Pokazal pa se je že novi trend: veliki kupci, kot sta Tesla in Apple, naročajo že za leti 2024 in 2025. Druga anomalija je naročanje brez cene. Nekateri dobavitelji so uvedli pravilo: Nepreklicno naročite danes, mi pa vam bomo sporočili, kdaj in po kakšni ceni bo blago na razpolago. To je, kot kaže, nova realnost.

Prek covida v leto 2023

Covid 19 je gotovo sprožil marsikateri plaz. Plaz težav z dobavo polprevodnikov se je nakazoval že pred njegovim izbruhom in nekateri naši sogovorniki so to dobro zaznali. Vendar pa to žal ne rešuje situacije. V tej krizi se je pokazalo, da bi Evropa nujno morala poskrbeti za vsaj del neodvisnosti od proizvodnje polprevodnikov. Vsega se seveda v Evropi ne bo dalo narediti, bi pa bilo strateško zelo dobro postaviti vsaj še eno zmogljivo tovarno polprevodnikov, če ne celo tovarno rezin silicija. To seveda ni mačji kašelj, saj se postavitev takšne tovarne meri v milijardah evrov in v vsaj 36 mesecih, preden lahko začne obratovati. Medtem ko Evropa na tem področju naredi premalo, Južna Koreja namenja 450 milijard dolarjev v proizvodne zmogljivosti polprevodnikov, ameriški proizvajalec surovin Entegris pa bo v Tajvanu svojo naložbo podvojil na 500 milijard dolarjev.

V vmesnem času pa se bo treba znati obrniti tako, da industrija ne bo preveč prizadeta. Treba bo uporabiti to, kar je na voljo, in hkrati naročati komponente več mesecev vnaprej, nekatere pa celo leta vnaprej. Nekaj vzrokov za trenutno krizo smo našteli, morda pa je v ozadju še kakšen špekulativni, ki ga v naših pogovorih nismo zasledili.

Mimogrede, v tem času so vzcveteli tudi sumljivi ponudniki komponent, ki dobavijo dobesedno prazen čip – v plastiki so zgolj priključne nožice in nič drugega. Toliko pomembneje je zato, da se resni proizvajalci naprav še bolj povežejo z zanesljivimi distributerji komponent.

In še to – med pisanjem sem pogledal na spletno stran enega od velikih spletnih trgovcev z elektronskimi komponentami. Prav neverjetno je, da ni na zalogi enostavnega tranzistorja MOSFET BSS138. Za nepoučene bralce naj povem, da je takšen tranzistor za elektronika nekaj tako vsakdanjega kot hlebec kruha.

Naši sogovorniki:

Jörg Strughold, podpredsednik prodaje komponent za področje EMEA v podjetju Arrow

Podjetje Arrow Electronics je globalni ponudnik elektronskih komponent in sodeluje z več kot 180.000 vodilnimi proizvajalci ter ponudniki storitev. Njihov široki portfelj zajema celotno tehnološko področje, v letu 2020 pa so imeli prihodke v višini 28,67 milijarde dolarjev.

David Stein, podpredsednik Digi-Keya za globalno dobavo

Ameriško podjetje Digi-Key je eno vodilnih na področju distribucije elektronskih komponent in izdelkov za avtomatizacijo po vsem svetu. Podjetje je bilo ustanovljeno leta 1972 in je bilo pionir v poslovanju s katalogi po pošti ter ključni vir za razvojne inženirje. Danes Digi-Key ponuja največjo izbiro elektronskih komponent na svetu.

Eyup Susler, direktor prodaje in marketinga v podjetju EBV Elektronik

Podjetje EBV Elektronik je bilo ustanovljeno leta 1969 in je eno vodilnih evropskih distributerjev polprevodnikov. EBV Elektronik je od leta 2000 član skupine Avnet.

Rocky Resnik, področni vodja prodaje podjetja Rutronik za Slovenijo in bivšo Jugoslavijo

Podjetje Rutronik je neodvisno družinsko podjetje iz Nemčije. Od leta 1973 se iz 'podjetja enega človeka' razvilo v enega vodilnih svetovnih distributerjev elektronskih komponent. V poslovnem letu 2020 je več kot 1.800 zaposlenih doseglo prodajo v višini 1,08 milijarde ameriških dolarjev.

Ganesh Moorthy, direktor podjetja Microchip Technology

Ameriško podjetje Microchip Technology je proizvajalec polprevodnikov in vodilni ponudnik pametno povezanih ter varno ugnezdenih krmilnih rešitev. Rešitve podjetja služijo več kot 120.000 strankam na industrijskih, avtomobilskih, potrošniških, letalskih in obrambnih, komunikacijskih ter računalniških trgih.