制程越来越小 这才是芯片一直缺货的原因

日前，低调的蓝色巨头IBM宣布在芯片制造工艺上取得重大突破。

据他们说，已经打造出全球首个2nm芯片制造技术，与7nm芯片相比，计算速度快45%，能源效率搞75%，并且相比5nm芯片拥有更小的体积和更快的速度，有助于提升网络连接和数据处理速度，并提升自动驾驶汽车检测物体的反应时间。

但对于消费者而言，技术更先进只是个噱头，毕竟只要没有量产，谈什么都是虚的。现在更现实的问题是：什么都涨价了，而且都缺货。

无论是游戏玩家心心念念的游戏主机，还是搭载了AMD处理器的笔记本电脑，都是清一色的无货，哪怕是自己有厂的英特尔，今年在芯片的供应上也略显紧张。

那其他市场呢？也一样不好过，汽车市场大家都心知肚明，毕竟芯片供应荒最早就是汽车产业，家电市场也是如此，冰箱空调等家电也迎来了一波涨价。

而最让笔者苦笑不得的是，由于上游面板厂商涨价加上芯片供应不足，笔者前年买的显示器居然硬生生涨了500左右，实实在在的多米诺骨牌效应已经爆发了。

与半导体有关的所有产品，短期内都不见有下调价格的势头。

那么，到底是什么造成了芯片荒呢？只是新冠疫情吗？

在笔者看来，新冠疫情只是加剧了生产的难度，而造成这些的前提，正是越来越小的芯片制程。

众所周知，制造芯片是一个极其复杂的流程，大致可以分为高纯度单晶芯片生产-光刻-蚀刻-气相沉积和离子植入-研磨切割-封测-交付用户几个阶段。

所以，这一轮席卷全球的“芯片荒”的原因自然也要在芯片生产的过程中去寻找。

好巧不巧的是，2019年开始，三星和台积电这两家全球顶尖的芯片生产代工企业，展开了一轮“攻破芯片生产最小纳米数”的竞争。

当然，这背后也有着精细的算盘：由于芯片是一个投入巨大但产出极不稳定的行业，原本从设计到生产都由一家公司完成的生产模式逐渐向芯片需求方提供设计，第三方接单生产的代工模式生产，做代工的自然想多赚钱。

那么对于台积电这样的企业来说，为了保证能在生产芯片作为自己带来最多的优势，购买的光刻机等先进设备能最大范围的利用，从而把控成本。

自然就要想尽办法在同样大小的硅片上制作更多的芯片，或者在相同面积大小的硅片上增加晶体管的密度，从而提升芯片的效果和能力。

因此，各个芯片代工厂之间的竞争也从摩尔定律逐渐转移为“极致的纳米数竞争”。

也就是说，芯片制程的缩小，不仅是各家芯片工厂与代工厂之间的竞争，也是这次芯片荒的重要前提，因为在当时，恐怕没人想到疫情会如此严重，也不会想到在材料上会出大问题。

是的，用于生产芯片的晶圆也出现了问题。

上文已经说过，台积电等厂商更愿意把精力更多地放在面向7nm、5nm先进制程上，而这些先进制程使用的是12英寸晶圆，主要是为了降低成本。

在此之前，绝大多数代工厂最先进的生产线都是8英寸晶圆生产线，多用于做电源管理、逻辑芯片，例如家电、汽车等产业，但对代工厂来说，利润率却比较低。

代工厂打着做12英寸晶圆赚钱的小算盘，客观上造成了消费电子、工业市场和汽车厂商需要的8英寸圆晶产能减少，模拟IC、存储IC、PMIC、驱动IC、MOSFET等元器件的生产也随之受到影响。

另一方面，由于12英寸半导体的单晶硅需要改良的工艺和更高纯度的单晶硅材料，然而硅材料厂家中，能够突破技术难题的并没有多少，而且受限于产能，使得硅材料的供给量有所下降，进而导致了芯片的价格上升。

根据中国有色金属工业协会硅业分会的消息，在3月份国内硅材料的出厂价格已经上涨到10万元一吨，原料的涨价最终也影响到了芯片层面。

当然还有不得不提的新冠疫情，疫情导致了全球对电子产品需求激增，但厂商们对疫情后续需求预测保守，美国对部分国产企业的制裁引发大量备货，对整个芯片产业链而言，延续时间不短，其他厂商填补空缺也同样需要大量备货。

每一家在产品中使用芯片的公司都在恐慌购买以支撑其库存，多种因素交织下，造成芯片行业需求激增和满负荷运转，且没有备用产能，最终也反噬到了芯片市场。

在这个生活中处处离不开半导体和芯片的时代，可以预见的是今年的芯片荒可能影响的是两三年内半导体产品的价格，电子产品的涨价基本已是板上钉钉。

至于芯片荒还会持续到何时，到现在仍然是个未知数。