芯片供應鏈，變了

在新冠疫情期間遭受芯片短缺打擊的公司正在將供應鏈規(guī)劃、二次采購和數(shù)字化轉(zhuǎn)型結(jié)合起來，以防未來出現(xiàn)問題。

芯片短缺曾給汽車制造商造成了2000億美元的損失，而且影響范圍更廣，在許多情況下持續(xù)數(shù)年之久。各行各業(yè)的公司都被迫加強數(shù)字化轉(zhuǎn)型，提高與供應商和客戶的可見度，并簽訂更多長期協(xié)議。

Emerson 旗下公司 NI 的S&OP 與供應鏈客戶體驗副總裁 Scott Studer 說：“毫無疑問，半導體原始設備制造商一直在改進彈性、計劃和管理流程方面進行投資。就在最近，Gartner指出，供應鏈規(guī)劃軟件的支出將在未來幾年內(nèi)翻一番，而這正是我們所處的趨勢?！?/p>

去年，SEMI啟動了供應鏈計劃，以匯集和分享旨在提高供應鏈敏捷性和彈性的最佳實踐?！安⒎敲總€人都在發(fā)生短缺時制定了風險管理計劃，這無疑是一個痛苦的警鐘?！?/p>

SEMI的參謀長兼企業(yè)戰(zhàn)略總監(jiān)Bettina Weiss說，“因此，實施最基本的風險監(jiān)控計劃非常有幫助，通過多層映射，可以了解您的供應基礎以及供應商的供應商，以便更快地做出更好的決策。同樣重要的是，要真正監(jiān)控關鍵指標，如領先指標和滯后指標、產(chǎn)能監(jiān)控和交貨時間。我們正在與我們的供應鏈咨詢委員會合作開發(fā)一個儀表板，以捕捉最重要的指標。”

短缺也證明了簽訂長期協(xié)議的價值，這在行業(yè)中是一把雙刃劍。SEMI和麥肯錫的一項研究顯示，半導體供應鏈中四分之三的公司與其供應商沒有長期協(xié)議（LTA），而確實存在的LTA通常不能滿足公司的大部分需求。

這種缺乏保證的原因在于芯片行業(yè)典型的繁榮和蕭條周期，其中晶圓廠似乎要么以高平均售價 （ASP） 滿負荷運行，要么需求滯后，平均銷售價格暴跌，這在內(nèi)存設備上表現(xiàn)得更為顯著。

在新冠疫情期間，加劇供應鏈中斷的一個因素是由于及時生產(chǎn)方式造成的庫存不足?！坝泻芏嚓P于轉(zhuǎn)向'以防萬一'庫存管理而不是'及時'庫存管理的討論?！?/p>

“人們愿意承擔更多的庫存作為緩沖?！癟echcet 總裁、首席執(zhí)行官兼創(chuàng)始人 Lita Shon-Roy 說。但芯片庫存的優(yōu)勢是有限的?！叭绻患夜緭碛懈嗟膸齑妫@是否會讓你無法轉(zhuǎn)向下一代芯片？”

半導體是全球第四大交易產(chǎn)品，雖然供應鏈中斷對行業(yè)來說并不新鮮，但在 2020 年至 2021 年期間，其同比增長了 88%。造成供應鏈中斷的原因多種多樣，從新冠疫情（這是造成近期短缺的主要原因之一）到工廠火災、港口中斷、勞資和貿(mào)易糾紛、戰(zhàn)爭、網(wǎng)絡攻擊、化學品泄漏、颶風、地震、洪水、停電等。

嚴重影響半導體生產(chǎn)水平和定價的一些最值得注意的事件包括：

● 1993年：住友環(huán)氧樹脂工廠發(fā)生爆炸，該工廠占全球環(huán)氧樹脂供應量的60%。● 1999 年：中國臺灣嘉義發(fā)生 7.7 級地震，導致新竹工廠停工 6 天?！?2011 年：日本本州發(fā)生地震和海嘯，影響了硅晶圓和過氧化氫的供應。● 2020-2021 年：中國臺灣一家封裝基板工廠發(fā)生火災，造成更多中斷?！?持續(xù)：俄烏沖突使全球超過50%的霓虹燈產(chǎn)量岌岌可危。

面對各種不確定性，企業(yè)必須做好共同解決問題的準備。

“整個供應鏈的協(xié)作正變得至關重要。在整個供應鏈中共享數(shù)據(jù)使公司能夠更快地解決問題、預測潛在故障、做出數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策并推動創(chuàng)新?！癇rewer Science 質(zhì)量工程總監(jiān) Meredith Green 說?！肮蚕硖囟ㄈ毕蓊愋偷臄?shù)據(jù)可以快速消除缺陷，并提高產(chǎn)量。高級分析和人工智能的引入只會進一步支持這一趨勢。

然而，即使取得了進步，也存在對標準化的擔憂。利益相關者使用不同的格式和系統(tǒng)，并制定不同的專有規(guī)則。確保供應鏈數(shù)據(jù)的準確性和完整性對于數(shù)字線程的成功至關重要?！?/p>

”關于數(shù)據(jù)共享，我們看到設備和材料供應商與其直接供應商和供應商的供應商共享數(shù)據(jù)，但沒有跨供應商共享數(shù)據(jù)?！盨EMI 的 Weiss 解釋說："因此，這實際上是對整個努力的次優(yōu)化。單個公司得到了更好的強化，但如果他們不進行更多的共享，就真的失去了好處。"

迄今為止，芯片行業(yè)一直拒絕廣泛的數(shù)據(jù)共享。"Green 說："總的來說，數(shù)據(jù)共享需要文化的轉(zhuǎn)變。"原材料供應商對共享數(shù)據(jù)猶豫不決，因為這往往會導致他們被迫接受更苛刻的要求。這不僅成本高昂，而且會導致一些小型供應商在行業(yè)中失去競爭力。隨著行業(yè)向這一方向發(fā)展，必須對目標和期望保持公開透明，使這一過程對參與各方都有利?！?/p>

但整個行業(yè)的公司都在分享數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略，這進一步加快了先進技術的應用。"受供應鏈危機的影響，NI 公司迅速用一流的云 MRP 取代了我們使用了二十年的內(nèi)部 MRP 軟件。我們改變了需求計劃、統(tǒng)計預測、供應計劃，甚至生產(chǎn)計劃等等，"Studer 說。”據(jù)說，我們每個月都會被要求作為一流軟件供應商的參考，這充分說明了市場對轉(zhuǎn)型的需求。”

聯(lián)華電子將企業(yè)風險管理政策作為其全面可持續(xù)發(fā)展計劃的一部分（見圖2）。該公司表示：“聯(lián)華電子積極開展企業(yè)風險管理、危機前預防和實踐演練，以促進對任何可能發(fā)生的危機的及時和適當?shù)捻憫芰ΑＦ滹L險管理程序已納入其所有設施和晶圓廠的日常運營中。企業(yè)風險管理委員會整合戰(zhàn)略、運營、財務和危害領域的風險，評估其發(fā)生的可能性和嚴重性，確定風險項目的優(yōu)先順序和風險級別，并確定適當?shù)膽獙π袆印?/p>

圖：企業(yè)風險管理策略將風險與公司目標聯(lián)系起來，包括操作程序、風險意識以及風險等級和潛在中斷補救措施的溝通。來源：聯(lián)電

相互依賴性、定價壓力和市場集中在幾個供應商手中，甚至是特定零件或材料的唯一供應商手中，導致供應鏈在發(fā)生中斷時出現(xiàn)瓶頸。與此同時，正在加速建設的不成熟技術也可能供不應求。“有人告訴我，先進封裝能力非常有限”，Techcet 的 Shon-Roy 說。

業(yè)務流程的數(shù)字化程度越來越高，這意味著要構(gòu)建公司信任的系統(tǒng)?！霸谛鹿谝咔橹埃藗円呀?jīng)做了很多數(shù)字化工作，以便他們能夠了解庫存水平。下一步是真正的數(shù)據(jù)共享，但很少有公司愿意在安全平臺上進行大數(shù)據(jù)共享和可視化“，Shon-Roy說。"要讓人們相信這一點還需要一些時間，但目前在產(chǎn)品質(zhì)量方面，這種做法正在以有限的方式進行。

事實上，對全面供應鏈映射和全天候供應鏈中斷檢測的需求，促使 Resilinc 等第三方供應商提供安全、受保護的數(shù)據(jù)環(huán)境，專門用于多層次的供應鏈監(jiān)控，并發(fā)出警報，以加快對中斷的反應和恢復。

SEMI/麥肯錫供應鏈分析的主要發(fā)現(xiàn)之一是，80% 的供應鏈中斷發(fā)生在 Tier 2 級和 Tier 3 。與芯片制造商本身（Tier 1）的距離越遠，可視性通常就越差，因此，隨著對上游和原材料供應商的深入，風險水平也會急劇增加，這是有道理的。

對于大型設備制造商來說，在晶圓廠附近擁有支持設施可以實現(xiàn)更緊密的合作?！拔覀兊墓溨哺?貼近客戶'的業(yè)務戰(zhàn)略，”泛林集團供應鏈公司副總裁Peter Holland說?！巴ㄟ^與客戶運營所在地區(qū)的供應商合作，我們可以建立抵御可能影響供應和運輸?shù)膯栴}的彈性。通過投資有彈性的供應商網(wǎng)絡和庫存來確保備件和易損件的安全，從而進一步確?？蛻舻倪B續(xù)性。

01、更好地繪制供應鏈地圖

最近的供應鏈危機爆發(fā)后，企業(yè)重新評估了供應鏈風險和做法。有一項積極主動的措施可以讓公司更好地應對下一次危機，那就是繪制供應鏈地圖。繪制供應商、生產(chǎn)基地、零部件網(wǎng)絡圖，并提前確定面臨風險的產(chǎn)品或材料，可以使公司在發(fā)生變化時處于更有利的位置。

供應鏈地圖繪制涉及構(gòu)成組織業(yè)務流程的關系和程序。這些地圖非常詳細，通常是與供應商合作繪制的。它們概述了供應商的地理位置、供應商的供應商，一直到原材料。通過繪制倉庫、配送中心、生產(chǎn)地點和運輸路線，公司可以更好地掌握交付周期。該地圖通常包含每個地點所執(zhí)行的活動、可執(zhí)行相同操作的替代地點、裝運頻率、產(chǎn)品組合和數(shù)量、交付周期和供應商交付表現(xiàn)。

“作為一個數(shù)據(jù)驅(qū)動的組織，在一個系統(tǒng)下?lián)碛杏糜诠芾砉湹乃袛?shù)據(jù)，這是我們供應鏈所依賴的優(yōu)勢之一?？蛻粜枨?、歷史趨勢、需求計劃引擎、庫存管理和供應商需求都在一個系統(tǒng)中，“Brewer Science 財務系統(tǒng)和采購總監(jiān) Kamal Malhotra 說。

“此外，數(shù)據(jù)完整性也同樣重要?？缏毮軋F隊不斷監(jiān)控趨勢，并根據(jù)未來預測調(diào)整系統(tǒng)，使數(shù)據(jù)具有相關性和準確性。任何物料需求計劃（MRP）系統(tǒng)要想成功，都需要98%以上的庫存準確率，我們通過定期的周期盤點和實物盤點計劃不斷努力實現(xiàn)這一目標。"

所有這些都與滿足日益嚴格的質(zhì)量水平齊頭并進。“隨著器件特征尺寸越來越小，一次故障的成本呈指數(shù)級增長，這就是為什么零缺陷思維在供應鏈中如此重要的原因，”Brewer Science 的 Green 說?！按送猓冗M封裝正變得越來越普遍。這意味著整個供應鏈中的公司必須致力于質(zhì)量，因為在每一步中，缺陷的成本都會被放大?！?/p>

供應鏈管理包括提供特定的產(chǎn)品和流程解決方案，以滿足各種需求。“我們的供應鏈橫跨六大洲和二十多個國家，”Lam's Holland說，“這是一個復雜的網(wǎng)絡，需要強有力的監(jiān)督和治理來管理。我們在供應商生命周期的每一步都與供應商密切合作，在供應商生命周期的每個階段，從預選到入職及其他，我們都與供應商保持密切聯(lián)系。我們的模式是任人唯賢，供應商根據(jù)業(yè)績進行公平競爭，以確?？蛻舻男枨蟮玫綕M足?！?/p>

02、二次采購，協(xié)調(diào)性更好

其次，半導體設備和材料的采購提供了更高水平的供應鏈彈性。然而，芯片制造商需要時間來鑒定新材料或工具，而當晶圓廠接近滿負荷運行時，這段時間可能會很昂貴。

Techcet 的 Shon-Roy 說："對于業(yè)務連續(xù)性規(guī)劃來說，擁有第二家供應商一直是一條很好的經(jīng)驗法則，但當產(chǎn)量非常小時，就很難證明這一點，而且你可能在其他任何地方都找不到這種供應商。"當需求爆發(fā)時，晶圓廠不愿意開始嘗試新的訂單，因為會中斷部分工藝流程。這樣一來，你就有可能向客戶提供關鍵批量產(chǎn)品。”

第二家供應商必須滿足第一家的所有嚴格資格要求，同時還要從第一家獲得一定的貨量。這反過來又會影響定價。"她說："在新冠疫情期間，大家以有限的方式對那些他們認為出現(xiàn)此類問題的風險較低的材料進行了一些緊急認證?！?/p>

一些最難獲得第二來源的材料包括光刻膠、CMP 漿料和專門的清潔化學品，這些材料可能由材料供應商工程師與晶圓廠工藝工程師在幾個月或幾年的時間內(nèi)共同開發(fā)。

除了尋找替代品外，有時公司還會擴展自己的能力?！俺说诙偷谌细竦膩碓赐猓覀冞€在最有意義的垂直整合方面投入了更多資金。隨著質(zhì)量要求的不斷提高，可能需要通過將供應鏈引入內(nèi)部來控制自己的命運“，Brewer Science 制造和物流執(zhí)行董事 Mike Mathews 說。

NI的Studer強調(diào)了芯片制造商采用的三種策略。"首先，他們正在加快產(chǎn)品生命周期管理的速度和廣度，淘汰在最近危機期間對他們特別具有挑戰(zhàn)性的舊技術，轉(zhuǎn)而采用性能更高、外形更小的技術。

其次，他們要求客戶提供更長期限的預測。危機前，60 到 90 天的預測就足夠了，但現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)客戶希望提前一年進行預測，盡管所要求的信心和承諾程度各不相同。

最后，特別是在最大的原始設備制造商那里，我們看到了主動與供應商建立關系的愿望。所不同的是，這種參與是由供應商而不是客戶啟動的?！?/p>

Studer指出，這種參與可能會也可能不會采取長期協(xié)議的形式?！伴L期協(xié)議肯定會改變游戲規(guī)則。然而，目前宏觀經(jīng)濟基本面過于不穩(wěn)定，因此長期協(xié)議對任何一方來說都不是雙贏的。

事實上，SEMI和麥肯錫對半導體供應鏈中多個層級公司的調(diào)查顯示，大多數(shù)晶圓廠客戶提供四分之一到四分之三的需求可見性（見圖3），而代工廠和集成設備制造商為其客戶提供的供應可見性水平大致相同。

調(diào)查顯示，半導體設備和材料供應商與他們的供應商之間的供需狀況同樣側(cè)重于較短期的通知。約有 67% 的設備和材料供應商提供 3 至 9 個月的需求保證，但在供應通知方面，只有不到三分之一的供應商提供 3 至 9 個月的通知，另有大約三分之一的供應商只提供 1 至 3 個月的通知。

該調(diào)查談到了所謂的牛鞭效應，即電子產(chǎn)品層面需求的微小波動會導致分銷商、半導體晶圓廠、設備和材料的波動越來越大，最后是制造工藝工具的芯片、子組件和材料。

事實上，正是這種不斷升級的影響催生了SEMI的供應鏈計劃，該計劃是在設備制造商無法獲得制造晶圓加工設備所需的芯片時產(chǎn)生的?！霸谛酒倘逼陂g，動力確實來自設備供應商。他們無法獲得制造工具所需的少量物聯(lián)網(wǎng)芯片，“SEMI的Weiss說。谷歌、英特爾、默克、英飛凌和KLA這五家公司很早就聯(lián)合起來，打破了半導體供應鏈問題，這一核心基礎后來擴大到14家公司。

“該計劃為競爭對手和同行、客戶和最終客戶提供了一個安全的空間，讓他們聚集在一起，分享他們在自己的公司中實施的似乎有效的項目的最佳實踐。我們正在共同構(gòu)建一個最佳的工具包“，Weiss說。

該倡議正在解決該行業(yè)最棘手的問題，如網(wǎng)絡安全。"Weiss說："我們有自己的防護欄。"這一切都受到反壟斷指南的保護，并支持相關標準，因此個人可以自由發(fā)言，我們絕不會將任何事情歸咎于某家公司。

我們有收集和匯總數(shù)據(jù)的安全方法，SEMI 不會看到這些數(shù)據(jù)，但公司可以報告調(diào)查結(jié)果[注：該報告由提供 SEMI 的《世界晶圓廠預測》和其他市場研究報告的同一家機構(gòu)執(zhí)行]。因此，他們喜歡這樣的想法：不把客戶拱手讓人，而是為他們都需要的更廣泛的全行業(yè)解決方案做出貢獻。

網(wǎng)絡安全是這種需求的一個很好的例子，因為雖然大型芯片制造商和設備制造商已經(jīng)采取了強有力的網(wǎng)絡安全措施，但中小型公司可能缺乏保護水平。供應鏈小組進一步與SEMI的網(wǎng)絡安全和標準小組合作，以防止重復工作。

SEMI/麥肯錫 白皮書指出了數(shù)字化轉(zhuǎn)型、機器學習和神經(jīng)網(wǎng)絡、協(xié)作決策系統(tǒng)和自主流程等解決方案可能對半導體價值鏈產(chǎn)生的影響（見圖 4）。"僅從減輕行政負擔的角度來看，數(shù)字化轉(zhuǎn)型，尤其是在供應鏈管理中應用 genAI，肯定會有所幫助。但同時，其他一些能力還包括內(nèi)部文件創(chuàng)建和外部利益相關者協(xié)調(diào)，這實際上又回到了層級映射和可視性，以及真正對供應基地的嚴密控制、促進客戶互動、報告和稅務狀態(tài)更新，因此任何可以自動化的東西都可以通過人工智能得到改善和加速，"Weiss 說。

03、結(jié)論

大規(guī)模的半導體短缺導致整個半導體供應鏈中的公司加強了其風險管理計劃。“本地化、地緣政治趨勢、貿(mào)易戰(zhàn)、行業(yè)內(nèi)整合、勞動力短缺和獨立競賽正在改變半導體行業(yè)的格局”，Brewer Science 的 Malhotra 說?！按怪闭弦约巴ㄟ^對多個供應商進行資格認證來靈活地更換供應商將是未來的關鍵。風險緩解計劃是另一個關鍵?！?/p>