Miten puolijohdepula vaikuttaa sinuun?

Pandemian valossa pula ja toimitusketjuun liittyvät ongelmat ovat tukkineet käytännössä kaikki teollisuudenalat valmistuksesta kuljetuksiin.Yksi merkittävä tuote, johon tämä vaikuttaa, ovat puolijohteet, joita käytät koko päivän, vaikka et sitä ymmärtäisikään.Vaikka on helppo jättää huomioimatta nämä alan vaikeudet, puolijohteiden puute vaikuttaa sinuun enemmän kuin odotatkaan.

Mikä on puolijohde ja miten se valmistetaan?

Puolijohteet, jotka tunnetaan myös nimellä sirut tai mikrosirut, ovat pieniä elektroniikan kappaleita, joissa on miljardeja transistoreita.Transistorit sallivat tai estävät elektronien kulkemisen niiden läpi.Siruja löytyy tuhansista tuotteista, kuten puhelimista, astianpesukoneista, lääketieteellisistä laitteista, avaruusaluksista ja autoista.Ne toimivat elektroniikkamme "aivoina" suorittamalla ohjelmistoja, käsittelemällä tietoja ja ohjaamalla toimintoja.
Yhden sirun valmistukseen kuluu yli kolme kuukautta tuotannossa, se käsittää yli tuhat vaihetta ja vaatii jättimäisiä tehtaita, pölyttömiä huoneita, miljoonan dollarin koneita, sulaa tinaa ja lasereita.Tämä prosessi on sekä erittäin työläs että kallis.Esimerkiksi piin sijoittamiseksi lastujen valmistuskoneeseen ylipäänsä tarvitaan puhdastila – niin puhdas, että pölyhiukkanen voi aiheuttaa miljoonien dollarien turhaa työtä.Sirutehtaat toimivat 24/7, ja lähtötason tehtaan rakentaminen maksaa noin 15 miljardia dollaria tarvittavien erikoislaitteiden vuoksi.Rahan menettämisen välttämiseksi sirujen valmistajien on tuotettava 3 miljardin dollarin voittoa jokaisesta tehtaasta.

Puolijohteinen puhdastila suojaavalla LED-keltaisella valolla.Kuvan luotto: REUTERS

Miksi on pulaa?

Monet tekijät viimeisen puolentoista vuoden aikana ovat yhdessä aiheuttaneet tämän puutteen.Sirujen valmistuksen monimutkainen ja kallis prosessi on yksi suurimmista syistä pulaan.Tämän seurauksena maailmassa ei ole montaa sirutehtaita, joten ongelma yhdessä tehtaassa aiheuttaa aaltoiluvaikutuksen koko toimialalle.
Suurin syy pulaan voidaan kuitenkin katsoa COVID-19-pandemiaksi.Ensinnäkin monet tehtaat suljettiin pandemian alussa, mikä tarkoittaa, että sirujen valmistukseen tarvittavat tarvikkeet eivät olleet saatavilla muutamaan kuukauteen.Useat sirujen käyttöön liittyvät teollisuudenalat, kuten merenkulku, valmistus ja kuljetus, kohtasivat myös työvoimapulaa.Lisäksi yhä useammat kuluttajat halusivat elektroniikkaa kotona oleskelun ja etätyön vuoksi, mikä aiheutti siruja vaativien tilausten kasaantumista.
Lisäksi COVID aiheutti Aasian satamien sulkemisen muutamaksi kuukaudeksi.Koska 90 % maailman elektroniikasta kulkee Kiinan Yantianin sataman kautta, tämä sulkeminen aiheutti valtavan ongelman sirujen valmistukseen tarvittavien elektroniikan ja osien toimituksessa.

Renesasin tulipalon jälki.Kuvan luotto: BBC
Jos kaikki COVID-ongelmat eivät olisi riittäneet, myös erilaiset sääongelmat ovat estäneet tuotantoa.Japanin Renesasin tehdas, joka tuottaa noin ⅓ autoissa käytetyistä lastuista, vaurioitui pahoin tulipalossa maaliskuussa 2021, ja toiminta palautui normaaliksi vasta heinäkuussa.Teksasin talvimyrskyt vuoden 2020 lopulla pakottivat osan Amerikan jo ennestään pienestä määrästä haketehtaita keskeyttämään tuotannon.Lopuksi, vuoden 2021 alun kova kuivuus Taiwanissa, johtavassa lastutuotannossa, hidasti tuotantoa, koska haketuotanto vaatii paljon vettä.

Miten puute vaikuttaa sinuun?

Puolijohdesiruja sisältävien kuluttajatuotteiden päivittäin käytetty suuri määrä tekee selväksi pulan vakavuuden.Laitteiden hinnat todennäköisesti nousevat ja muut tuotteet viivästyvät.On arvioitu, että yhdysvaltalaiset valmistajat valmistavat vähintään 1,5-5 miljoonaa vähemmän autoa tänä vuonna.Esimerkiksi Nissan ilmoitti valmistavansa 500 000 ajoneuvoa vähemmän sirupulan vuoksi.General Motors jopa sulki väliaikaisesti kaikki kolme Pohjois-Amerikan tehdasta vuoden 2021 alussa ja pysäköi tuhansia valmiita ajoneuvoja lukuun ottamatta tarvittavia siruja.

General Motors lopetti toimintansa puolijohteiden puutteen vuoksi
Kuvan luotto: GM
Kuluttajaelektroniikkayritykset varastoivat siruja pandemian alussa varovaisuudesta.Heinäkuussa Applen toimitusjohtaja Tim Cook ilmoitti kuitenkin, että sirupula todennäköisesti viivästyttää iPhonen tuotantoa ja on jo vaikuttanut iPadien ja Macien myyntiin.Sony myönsi myös, että he eivät pysty pysymään uuden PS5:n kysynnän tahdissa.
Kodinkoneet, kuten mikroaaltouunit, astianpesukoneet ja pesukoneet, ovat jo olleet vaikeampia ostaa.Monet kodinkonevalmistajat, kuten Electrolux, eivät pysty vastaamaan kaikkien tuotteidensa kysyntään.Älykkäät kodinkoneet, kuten video-ovikellot, ovat yhtä vaarassa.
Koska lomakausi on melkein edessä, on syytä olla odottamatta laajaa valikoimaa sähköisiä vaihtoehtoja, joihin olemme tottuneet tyypillisinä vuosina – "varastosta loppu" -varoitukset voivat olla yhä yleisempiä.On tarvetta suunnitella etukäteen eikä odottaa tilaavansa ja vastaanottavansa tuotteita välittömästi.

Mikä on pulan tulevaisuus?

Tunnelin päässä näkyy valoa puolijohteiden puutteessa.Ensinnäkin COVID-19-tehtaiden sulkemiset ja työvoimapula alkavat helpottaa.Suuret yritykset, kuten TSMC ja Samsung, ovat myös luvanneet yhdessä miljardeja dollareita investoidakseen toimitusketjun kapasiteettiin ja kannustimiin siruvalmistajille.
Tärkeä oivallus tästä puutteesta on se, että riippuvuutta Taiwanista ja Etelä-Koreasta on vähennettävä.Tällä hetkellä Amerikka valmistaa vain noin 10 % käyttämistään siruista, mikä lisää toimituskuluja ja lisää aikaa ulkomailta peräisin olevien sirujen kanssa.Tämän ongelman ratkaisemiseksi Joe Biden lupasi tukea puolijohdesektoria kesäkuussa esitellyllä teknologiarahoituksella, joka osoittaa 52 miljardia dollaria USA:n sirutuotantoon.Intel käyttää 20 miljardia dollaria kahteen uuteen tehtaaseen Arizonassa.Sotilas- ja avaruuspuolijohdevalmistaja CAES aikoo laajentaa merkittävästi työvoimaansa ensi vuoden aikana painottaen myös sirujen hankkimista Yhdysvaltojen tehtailta.
Tämä puute järkytti alaa, mutta varoitti sitä myös tulevista ongelmista, jotka liittyvät monien puolijohteita vaativien tuotteiden, kuten älykotien ja sähköajoneuvojen, lisääntyneeseen kysyntään.Se toivottavasti ottaa huomioon eräänlaisen sirutuotannon varoituksen, joka estää tämän kaliiperin tulevat ongelmat.
Saadaksesi lisätietoja puolijohteiden tuotannosta, suoratoista Tomorrow's World Today's "Semiconductors in Space" SCIGossa ja Discovery GO:ssa.
Tutustu tuotannon maailmaan ja tutustu vuoristoratojen takana olevaan tieteeseen, mitä sinun tulee tietää elektroniikkakierrätyksestä, ja kurkkaa kaivostoiminnan tulevaisuuteen.