“芯片荒”席卷全球，半导体行业正积极应对挑战
来源：ASML阿斯麦光刻
芯片，我们在生活中时时刻刻接触到的科技产品里，都有这个小而强大的设备。无论是和朋友视频通话、还是等待医护人员从冰箱中取出新冠疫苗，芯片遍布在我们每一个人的日常生活，更不用说云技术、数据中心和互联网了，这些都归功于半导体技术的发展。
然而，除非你在科技行业工作，否则你不太可能去思考芯片对于日常生活的重要性，直到它们开始短缺了。
全球疫情、数字化转型以及各种新兴科技的迅速发展让人们的目光聚焦到半导体行业和那些推动数字化时代前进的科技企业上。
什么造成了全球芯片短缺？芯片短缺与其说是什么出了问题，倒不如说是我们做对了一些事情。智能手机问世以来，全球几乎每个人都可以访问互联网，将我们所做的大量事情搬到线上，导致社会对快速、稳定的互联网需求出现了爆炸性的增长，而5G、高性能运算、人工智能（AI）和物联网技术的发展加速了这个数字化进程，也提高了对芯片的需求。
2020年3月初开始，许多行业准备回撤，以应对新冠疫情即将对全球各国经济产生的冲击。许多汽车和电子公司决定暂停订单，其中就包括半导体的订单。
疫情下，远程办公提升了对数字设备的需求但与此同时，新冠疫情也引发了用户需求的变化。当世界陷入停滞，全国范围内的封锁要求人们呆在家里，导致网购数量急剧增加。人们为远程办公购买电脑，为保持健康购买电子健身产品，为孩子们的娱乐购买游戏设备。数码设备成为我们与外部世界联系的主要方式，使我们能够与同事、亲朋好友保持联系，并监测疫情的进展。这些都给云计算带来了巨大的压力，科技公司需要为他们的云计算中心扩容，这对芯片的需求产生了重大影响。
疫情为数字化的加速发展踩下了油门。当各行业意识到他们的产品需求只是暂时停滞，实际上却在加速，他们将调整原先的计划，在新的订单上全速前进。这时就遇到了一个小问题：半导体。
为什么半导体行业如此特别？芯片是一种特殊的产品。螺母和螺栓可以相对简单地生产，而即使是制造最简单的芯片上的每一层都是一个复杂的过程，世界上很少有公司能够掌握。
在这个过程中，从开始到成品需要几个月的时间，晶圆将在芯片制造商的工厂（晶圆厂）里经过几十台不同机器的处理，如化学处理设备、量测工具和光刻系统等。一个芯片的数十层都要依次经历这些步骤。因此，在离开制造厂并进入电子产品前，每个芯片都将在比外界空气清洁约一万倍的严苛环境里经历了3,000多个处理步骤。
疫情为数字化的加速发展踩下了油门。几十年来，复杂的芯片生产过程推动半导体行业发展成了一个全球化生态系统。这个生态系统包括专门的芯片设计公司、设备公司和基础设施供应商，以及芯片制造商本身，他们既相互协作，又处于激烈的竞争关系中。
因此，当企业因新冠疫情而决定暂停的芯片订单时，会引发半导体行业的连锁反应：ASML的客户，即芯片制造商，对这些需求的变化持谨慎态度，因此他们调整了从供应商那里的订单。反过来，ASML也调整了其供应链上的承诺。
ASML在“芯片荒”中处于什么位置？ASML的光刻系统利用光在晶圆上印制电路图案，这是芯片制造过程中的一个关键步骤。这些图案连接起来成为一个单一的集成电路，可以提供计算或存储功能。全世界主要的芯片制造公司的工厂里都可以看到这些光刻系统。
ASML的光刻系统只是涉及众多供应商和芯片设备过程中的一个环节。芯片制造中的每一步骤和每台机器都至关重要。例如，通过光刻技术印制在晶圆上的层还必须进行刻蚀，通过化学工艺去除多余的材料，以创造三维的（3D）电路图案，然后再添加新的层，整个过程再重新开始。这就是为什么所有的生产阶段和各种工具都必须保证完美对齐，以确保尽可能高的良率。
这种相互依存的关系是半导体行业如此独特的另一个原因。几十年来，不同国家、不同领域的科技公司共同协作，从而组成了这个全球半导体生态系统的一部分。从帮助我们理解、修正物理定律的学者，发现新的可能性的客户，到将我们的想法转化为产品和技术的供应商，我们一起通过合作不断地取得成功。现在，我们也正在一起为满足芯片需求而努力。
“芯片荒”之下， ASML能做什么？
疫情之下，解决全球芯片短缺问题并非易事，但ASML不惧挑战。新的光刻机器发货，支持快速安装，提高已安装系统的可用性和效率，是我们帮助客户应对芯片短缺的主要方式。
提高产能
为了帮助提高产能，我们首先着眼于安装基地的生产力升级。我们称之为 “生产力增强包”（Productivity enhancement package），可以快速安装，是提高产能的最有效和高效的方法，以便系统每小时可以生产更多的晶圆。通常情况下，产能升级包括软件升级和硬件创新。
硬件方面，例如用于光源的升级容器和用于提高晶圆良率的不同照明设置，也可以提高生产率。然而，这需要系统的停机来进行硬件升级，当客户无法制造足够晶圆的时候，这个解决方案并不理想。为了解决这一点，我们正在与我们的客户合作，优化他们的升级时间，并确保他们的生产线不易被淘汰。
制造和分配系统
应对这种短缺需要ASML的整个产品系列作出整体反应，其中包括DUV、量测和检测系统、软件和服务支持。ASML的光刻系统对满足激增的芯片生产需求至关重要，因此我们正在计划增加系统产出。我们还定期与客户沟通，及时解决他们的技术需求，帮助他们达到所需的晶圆产能。
“芯片荒”何时结束？要解决芯片短缺并非易事。“很显然半导体的需求会持续增长，而半导体行业的强大合作生态也将提高我们的能力，我们将不断创新，为数字未来提高动力。”ASML CEO Peter Wennink表示，“我们需要通过缩短周期、增加更多的从业人员、制造更多的机器并建造更多的厂房，来让我们能更快地把事情完成，从而扩大ASML的能力。”
“数字化是必然趋势。” Peter总结说，“几年内就会到来。”
*博客内容为网友个人发布，仅代表博主个人观点，如有侵权请联系工作人员删除。
