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被忽視的關鍵原料危機,正在半導體行業
被忽視的關鍵原料危機,正在半導體行業被忽視的關鍵原料危機,正在半導體行業
半導體工廠啟動延遲
新建半導體工廠的啟動涉及多個階段：設備交付、安裝、驗證、工藝調整和良率提升。每個階段都會消耗大量的特種氣體和材料。由於石腦油/PFAS污染導致的氦氣供應中斷和零部件及材料供應減少將產生以下影響：
設備安裝階段：由於 PFA 管道和 FFKM 密封件的供應延遲，設備啟動被推遲。
認證階段：供貨不穩定，蝕刻工藝不符合認證標准。
批量生產啟動階段：產量未達到計劃值，導致產能爬坡延遲。
特別是 Rapidus 的千歲半導體工廠、英特爾的俄亥俄州半導體工廠、台積電在中國台灣計劃新建 8 個 2nm 半導體工廠，以及台積電位於亞利桑那州和熊本 2 號的工廠（計劃新建 5 個 2nm 工廠），所有這些工廠的啟動階段都定於 2025-2027 年，這很可能與石腦油/PFAS/氦氣危機的高峰期重合。
尖端首先坍塌，而且坍塌程度最嚴重
設備制造商和芯片制造商的壹個共同特點是不對稱性，即“尖端是第壹個也是最嚴重受損的部位”。
每個節點的氦氣依賴性、石腦油/PFAS 依賴性及總體影響
傳統制程節點（28nm及以上）對氦氣的依賴性相對較低，對供應危機具有壹定的抵御能力。而先進制程節點（7nm及以下，尤其是5nm/3nm/2nm/1.4nm），人工智能半導體、高端邏輯芯片、寬帶內存（HBM）、先進DRAM和3D NAND等產品集中於此，對氦氣、石腦油和PFAS的依賴性極高，因此最容易受到供應危機的影響。
然而，對於“尖端技術與傳統技術”這種簡單的贰分法，有壹個重要的例外：汽車半導體。
傳統上，汽車半導體主要采用成熟的28nm或更高制程節點，優先考慮可靠性、長期供貨和模擬特性。然而，近年來，壹些應用，例如自動駕駛SoC，開始采用16nm或更低制程節點，其應用范圍也從先進節點擴展到超成熟的350nm節點，甚至包括分立元件。這種結構意味著汽車半導體同時面臨著先進節點固有的氦氣依賴風險和成熟節點固有的材料依賴風險（例如石腦油衍生材料和PFAS材料）。
此外，汽車半導體需要極高的質量標准（例如AEC-Q100）和長期可靠性，因此在供應危機的情況下，它們極有可能變成“可以制造但無法使用的半導體”。使用不符合可靠性認證的替代材料和組件制造的半導體不能用於汽車應用。這實際上相當於供應完全中斷。
如圖所示，影響程度隨工藝代數的變化而分階段遞減，從“災難性（3nm/2nm/1.4nm）”到“中等（28nm 及以上）”。然而，汽車半導體並不屬於這種層級結構，無論其是否處於工藝前沿，都會受到“相當嚴重”的影響。
汽車半導體對汽車行業的影響
此次危機將導致汽車半導體供應徹底中斷。因此，預計在日本、美國和德國這叁個以汽車產業為核心的國家，整車生產將難以為繼。
在2020年至2022年新冠疫情期間，“由於半導體短缺而無法生產汽車”的情況反復出現。然而，這次的情況與以往的那些情況有著本質的不同。
首先，除了中東和北非（卡塔爾、阿爾及利亞）這些氦氣供應中心外，作為石腦油供應關鍵樞紐的霍爾木茲海峽也直接處於地緣政治緊張局勢之下。鑒於目前中東局勢沒有緩和跡象，供應限制很可能持續更長時間。
其次，這場危機涉及監管驅動的結構性變化，因此即使地緣政治風險消退，結構性供應限制仍然存在。
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好新聞沒人評論怎麼行，我來說幾句
新建半導體工廠的啟動涉及多個階段：設備交付、安裝、驗證、工藝調整和良率提升。每個階段都會消耗大量的特種氣體和材料。由於石腦油/PFAS污染導致的氦氣供應中斷和零部件及材料供應減少將產生以下影響：
設備安裝階段：由於 PFA 管道和 FFKM 密封件的供應延遲，設備啟動被推遲。
認證階段：供貨不穩定，蝕刻工藝不符合認證標准。
批量生產啟動階段：產量未達到計劃值，導致產能爬坡延遲。
特別是 Rapidus 的千歲半導體工廠、英特爾的俄亥俄州半導體工廠、台積電在中國台灣計劃新建 8 個 2nm 半導體工廠，以及台積電位於亞利桑那州和熊本 2 號的工廠（計劃新建 5 個 2nm 工廠），所有這些工廠的啟動階段都定於 2025-2027 年，這很可能與石腦油/PFAS/氦氣危機的高峰期重合。
尖端首先坍塌，而且坍塌程度最嚴重
設備制造商和芯片制造商的壹個共同特點是不對稱性，即“尖端是第壹個也是最嚴重受損的部位”。
每個節點的氦氣依賴性、石腦油/PFAS 依賴性及總體影響
傳統制程節點（28nm及以上）對氦氣的依賴性相對較低，對供應危機具有壹定的抵御能力。而先進制程節點（7nm及以下，尤其是5nm/3nm/2nm/1.4nm），人工智能半導體、高端邏輯芯片、寬帶內存（HBM）、先進DRAM和3D NAND等產品集中於此，對氦氣、石腦油和PFAS的依賴性極高，因此最容易受到供應危機的影響。
然而，對於“尖端技術與傳統技術”這種簡單的贰分法，有壹個重要的例外：汽車半導體。
傳統上，汽車半導體主要采用成熟的28nm或更高制程節點，優先考慮可靠性、長期供貨和模擬特性。然而，近年來，壹些應用，例如自動駕駛SoC，開始采用16nm或更低制程節點，其應用范圍也從先進節點擴展到超成熟的350nm節點，甚至包括分立元件。這種結構意味著汽車半導體同時面臨著先進節點固有的氦氣依賴風險和成熟節點固有的材料依賴風險（例如石腦油衍生材料和PFAS材料）。
此外，汽車半導體需要極高的質量標准（例如AEC-Q100）和長期可靠性，因此在供應危機的情況下，它們極有可能變成“可以制造但無法使用的半導體”。使用不符合可靠性認證的替代材料和組件制造的半導體不能用於汽車應用。這實際上相當於供應完全中斷。
如圖所示，影響程度隨工藝代數的變化而分階段遞減，從“災難性（3nm/2nm/1.4nm）”到“中等（28nm 及以上）”。然而，汽車半導體並不屬於這種層級結構，無論其是否處於工藝前沿，都會受到“相當嚴重”的影響。
汽車半導體對汽車行業的影響
此次危機將導致汽車半導體供應徹底中斷。因此，預計在日本、美國和德國這叁個以汽車產業為核心的國家，整車生產將難以為繼。
在2020年至2022年新冠疫情期間，“由於半導體短缺而無法生產汽車”的情況反復出現。然而，這次的情況與以往的那些情況有著本質的不同。
首先，除了中東和北非（卡塔爾、阿爾及利亞）這些氦氣供應中心外，作為石腦油供應關鍵樞紐的霍爾木茲海峽也直接處於地緣政治緊張局勢之下。鑒於目前中東局勢沒有緩和跡象，供應限制很可能持續更長時間。
其次，這場危機涉及監管驅動的結構性變化，因此即使地緣政治風險消退，結構性供應限制仍然存在。
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