时间：2024-02-05 07:24:02 来源：江南体育网页版 已有 1 人关注
2020年，小小的芯片让汽车产量损失了数百万辆，汽车行业收入损失了数十亿美元。而最新的预测显示，到2022年上半年，这样的一个问题仍将挥之不去。
为什么缺芯问题会蔓延至明年？为什么全行业分秒必争地解决缺芯问题却收效甚微？要搞清楚这样一些问题，首先要弄明白芯片问题为何如此复杂。
意大利与法国合资的意法半导体（STMicroelectronics，简称STM）正在大力解决全球缺芯问题。该公司在欧洲是仅次于德国英飞凌（Infineon）的第二大芯片制造商，它在意大利米兰附近的意大利小城阿格拉泰（Agrate）投资了30亿美元建设一个新的晶圆厂。
但是半导体工厂的建设速度很缓慢、成本极高、运转复杂，且与其他汽车制造商熟知的大规模生产线相比产量并不高。阿格拉泰也不例外。
通常情况下，汽车工厂都是一天两班倒，一周工作5天，一共10班。当制造商需要提高产能时，会增加夜班和周末班，将班次增加至21。
而对比之下，如果STM的芯片厂未来顺利完工投入生产，将会是每天24小时，全年无休式的运转，就没有为提升产能留一点空间。
一个汽车工厂从破土动工到投入生产通常要2年，之后需要至少6个月的时间达到全负荷运转。而要走完同样的流程，一个芯片厂则需要5年。
一辆汽车的平均生产时间是15至30个小时，而一个芯片需要生产、包装、运输至汽车工厂，最后装到汽车上，整一个流程下来却需要5个月。
为了应对全球芯片短缺，芯片制造商已经加快步伐，为了赶上汽车行业的需求，不惜花费重金。
芯片危机的到来促成了芯片制造商与汽车制造商之间的直接对话，并表明了一种态度——晶圆厂应该满足电动车与互联汽车趋势下对于高端芯片的需求。
2021年6月，台积电（TSMC）开始在美国亚利桑那州建设芯片厂，计划总投资120亿美元，要等到2024年才能投入生产。
该公司承担着全球芯片市场近四分之一的供应量。据报道，台积电正在考虑在德国新建晶圆厂的可能性。
与此同时，韩国电子巨头三星正计划投资170亿美元在得克萨斯州建厂。美国的英特尔为了扩大产能，已经在9月份的时候投资200亿美元在亚利桑那州破土动工。
为了提升芯片供应能力，STM正在建造12英寸晶圆厂，能够承载更多数量的芯片，产能提升为原来的2.4倍。
STM的生产与质量总监奥里奥（Orio Bellezza）说：“新的晶圆厂将高度自动化，对员工的需求会大幅度降低。”
完工的芯片在技术上的含金量较低的工厂来测试和封装，主要是手工任务。这些工厂通常位于发展中国家。
嵌入在芯片上的内容是以纳米为单位的。一纳米是一毫米的百万分之一（一根人类头发的直径是一毫米的十分之一）。
每个芯片的成本从30美分到50美元或更高。大多数汽车应用处于低端，成本低于1美元。
一辆汽车的芯片数量从1000到4000不等。高级车型有更多的芯片，而且数量随着每一个功能的增加而增加，特别是高级驾驶辅助系统。
该公司最早于2018年开始投资新工厂，当时尚未被卷入芯片危机之中，为了迎合需求量开始上涨的预测，以及提高个人的生产效率，STM开始了这项工程。
新工厂的选址所在地需要先将现有的旧厂房迁移，而疫情给工程带来了一些麻烦，工期被延长。
即使在完工之后，新工厂将迎来第一批设备——无尘室，这是将硅晶圆变为芯片的地方。无尘室的面积相当于一个足球场那么大。
奥里奥说新工厂2022年第一季度末将生产出第一片晶圆，批量生产将于2022年末开始。芯片是在硅晶圆上批量产生的，单个晶圆片能承载1000个芯片。
从2024年开始，STM将对新晶圆厂进行扩建，根据未来的需求量，工厂面积将由8454平方米扩大近一倍至1.49万平方米。该公司预期扩建工作在2025或2026年完成。
奥里奥表示，到2024年，阿格拉泰工厂的一期工厂完工后，工厂的总投资将达到20亿美元。随着产能的扩大，后续还会依据市场需求追加投资。
新工厂全面自动化，一期将雇佣700-800名操作员，随着无尘室的增加也会相应的增加员工数量。
相比之下，STM现有晶圆厂雇佣了1400名操作员，总员工数2400名，包括质量、物流、维护和生产等工种。
升级到12英寸并不代表该公司放弃了8英寸的市场。STM现有8英寸晶圆厂将继续供应气囊、导航系统和无钥匙进入系统的芯片。
新工厂的产品将包括汽车模拟和射频产品所需的芯片，缓解因芯片短缺而积压的订单。
对于消费电子和PC行业，提升芯片产能的重要的条件是微型化，并提升生产效率。而对于汽车行业来说，重要的条件则变为了在极端环境下的抵抗力和耐久力。
这在某些特定的程度上解释了为什么欧洲的汽车芯片产量高于另外的地方，因为欧洲没有微芯片厂。微芯片指的是10纳米以下的，这一个数字越小越好，CPU晶体管之间的距离越短，工作速度越快。
STM最先进的工厂是一家生产28纳米芯片的晶圆厂，位于法国克罗尔市。主要供应汽车应用程序，包括Mobileye的视觉处理器和下一代微控制器。
STM的汽车客户不要求它建生产10纳米以下芯片的工厂，可这类芯片的需求却依然存在。目前，STM的欧洲本土市场还没有。
国际咨询公司科尔尼（Kearney）在一份市场展望报告中提到：“今天基于成熟节点技术的半导体会跟着时间的推移，向更先进的节点技术发展。因为更先进的节点技术能为所有应用程序带来优势。比如，耗电更低，能力密度更高等等。”
据科尔尼称，STM在2015年左右决定放弃内部生产微芯片，根本原因前期投资所需成本太大。一个5纳米晶圆厂每月可以生产35000块晶圆，前期投资所需成本高达200亿美元。
事实上，在美国、以色列、韩国和中国台湾，有10家左右这样的工厂在运转。这些地区也同时拥有10纳米及以下的晶圆厂。
行业协会数码欧洲（Digital Europe）表示，1998年，全球22%的半导体产自欧洲，到了2019年，这一个数字降为8%。
据科尔尼称，在欧洲建造一家5纳米晶圆厂的长期费用比韩国高出了33%，比中国台湾高出了43%。造成这一差距的根本原因是亚洲国家的补贴力度更大。
9月份，欧洲委员会（European Commission）介入，提出了“芯片法案”（Chips Act），以提升研发能力，提高本地产能，目标是让欧盟的半导体份额重回20%的水平。
但他们可能遇到一个这样的障碍：欧盟的竞争条例禁止在芯片生产阶段接受国家资助，只有研发和试验生产激励是允许的。
STM公司的CEO马尔科·蒙蒂（Marco Monti）透露，与此同时，行业中很多人在想各种办法解决产能危机。
越来越多的汽车制造商和一级供应商开始对汽车芯片重新设计，包括电子控制单元。以寻求更多灵活的解决方案，使它们能够在12英寸晶圆厂进行生产。
汽车制造商开始从芯片制造商手里直接购买芯片。这是一个大的转变。在过去，芯片制造商被严格定义为2级供应商，向1级供应商，如博世、法雷奥（Valeo）供货。1级供应商为汽车制造商生产更大的组件。
戴姆勒采购总监马库斯·谢弗（Markus Schäfer）说：“梅赛德斯-奔驰的母公司正在与芯片供应商直接对话，包括台积电。”大众集团CEO赫伯特·迪斯（Herbert Diess）说：“现在公司与亚洲的芯片制造商达成了战略伙伴关系。”
新的一年马上就要来临，采购、技术、芯片生产等发生的一系列变化，需要多久才能让整个行业松一口气？这是问题的关键。
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