Vad hände egentligen med tillgången på halvledare?

Innan vi går vidare, låt oss faktiskt titta på definitionen av ordet ”brist”. Brist definieras av Svenska Akademins ordbok som ”ett tillstånd av otillräcklig tillgång eller mängd.”

Med denna definition i åtanke finns argument för att hävda att den brist vi idag upplever faktiskt började långt innan pandemin gjorde entré.

Den nuvarande bristen innefattar inte enbart brist på produktionskapacitet för 300-mm kiselskivor från mogen processteknik, utan även 200-mm skivor i synnerhet. Som TrendForce påpekar började bristen på produktionskapacitet för kiselskivor på 200-mm att puttra tillbaka redan under andra halvan av 2019. Detta skedde främst på grund av strukturella förändringar inom halvledarindustrin, där efterfrågan från områden som 5G och elektrifierade fordon växte lavinartat.

Samtidigt har trycket på själva produktionskapaciteten också ökat under de senaste åren som ett resultat av dessa strukturella förändringar; TrendForce förväntar sig även att efterfrågan på produktionskapacitet från nya applikationer kommer att fortsätta att öka under de kommande åren.

Kontraktstillverkare som TSMC, UMC och SMIC ökar dock sina investeringar inom mogna processteknologier, och på grund av dessa investeringar räknar TrendForce med att branschens totala kapacitet för 200-mm kiselskivor kommer att växa med 3-5% (CAGR) från 2019 till 2023, och kapaciteten för 300-mm kiselskivor förväntas öka med 11-13% (CAGR) under samma period.

Men låt oss backa bandet och återgå till händelserna som ledde oss hit. Vi har avklarat den första delen, en brist på produktionskapacitet. Den andra delen – som faktiskt kan vara den första delen beroende på hur man väljer att se på det – är handelskrig. Handelskriget mellan USA och Kina och handeln mellan Japan och Sydkorea bidrog till problemen och skapade även oro över hur geopolitiska konflikter skulle kunna påverka tillverkning och distribution. I mer praktiska termer ledde handelskrigen till ökade ledtider, högre priser och begränsade flöden av råvaror. Det skapades helt enkelt flaskhalsar som tidigare inte fanns.

Handelskriget mellan USA och Kina kan delas in i faser, och som rapporterats av The Wall Street Journal, drabbade den första vågen av tullar – som hade en direkt inverkan på halvledartillverkningen – kinesisk import redan 2018. Dessa var inriktade på råvaror som till exempel kisel och produkter till produktionsutrustningen för kiselskivor. Dessa tullar har sedan haft något av en dominoeffekt och är en av huvudfaktorerna till bristen på 200-mm kiselskivor under Q3 2019 – som vi fortfarande upplever än idag. Under 2019 började Japan införa exportrestriktioner för råvaror som används för att tillverka chip mot Sydkorea.

Och så har vi 2020 med pandemin. Där industrier stängdes ner, städer gick in lockdown och halvledartillverkarna skiftade produktionen från en sektor till en annan. Men det var inte allt, logistik och transport var också en mardröm, så även när produktionen faktiskt kom igång igen var frakten av produkterna ett problem i sig.

Den europeiska bilindustrin tog emot hårda smällar av pandemin och stängdes delvis ned. Vad som följde var att många halvledarföretag flyttade uppmärksamheten mot andra sektorer som var mycket mer levande och tågade på. Det faktum att fler människor än någonsin nu arbetade hemifrån hade lett till en ökat tryck på hemelektroniksektorn. Återhämtningen inom fordonsindustrin pågår fortfarande och har visat sig gå i vågor.

Utöver detta har det även skett ett antal andra händelser som drabbat industrin och har påverkat utbudet. Under hösten 2020 bröt en brand ut vid Asahi Kasei Microdevices (AKM) halvledarfabrik i Nobeoka, Japan. Branden tog tre dagar att släcka och företaget jobbar än idag med demontering och borttagning av skräp. Det har heller inte tagits något beslut om återuppbyggnad av anläggningen.

Det svåra vintervädret som drabbade Austin, Texas i februari 2021 orsakade problem för flera halvledartillverkare i staden, då Austin Energy beslutade att stänga av strömmen till företagen. Samsung, NXP och Infineon påverkades alla av strömförlusten som stängde ner produktionslinorna.

En månad senare stängde Japanska Renesas ner sin 300-mm-lina vid Naka-fabriken då en del av byggnaden fattat eld. Branden släcktes samma dag den 19 mars 2021 – men det tog det japanska företaget 100 dagar att komma tillbaka på rätt spår och åter komma igång med produktionen.

Vi får heller inte glömma effekterna av den torka som Taiwan drabbades av – vilket försenade marknadsåterhämtningen och förvärrade bristsituationen under det andra kvartalet 2021. Och som Fusion WorldWide påpekar, utöver torkan, hanterade Taiwan också en annan våg av Covid-19 samtidigt som det fanns vissa geopolitiska spänningar. Taiwan står för 63 procent av tillverkningen på den globala halvledarmarknaden, enligt data från European Institute for Asian Studies (EIAS). Nästan 75 procent av den globala tillverkningskapaciteten för halvledare är koncentrerad till Östasien; så när storskaliga Covid-19-utbrott började rapporteras under andra kvartalet 2021 fanns det anledning till oro.

Under september 2021 stängde ett strömavbrott i tyska Dresden tillfälligt verksamheten vid Infineons, Boschs och GlobalFoundries anläggningar.

Om vi flyttar oss till 2022 har kriget i Ukraina också haft en påverkan på industrin. Landet är en stor leverantör av råmaterialgaser för halvledare, så som neon, argon, krypton och xenon.

Nära på 70 procent av världens kapacitet för neongas levereras från Ukraina. Andelen som används i processer halvledartillverkning är förvisso mindre än i andra industrier, men är tillräckligt stor för att påverka industrin om tillgången stryps under en längre tid, rapporterar Trendforce.

Och här är vi, och det finns få tecken på att ett slut på problematiken är nära. Men allt är inte bäcksvart; flera stora namn har annonserat stora – i vissa fall massiva – investeringar för att öka produktionskapaciteten. Det enda problemet är att vi inte kommer att se effekterna av dessa förrän som tidigast 2023.

Under Evertiq Expo Malmö kommer Dennis Dahlgren, chefredaktör för Evertiq, att ha en genomgång av de händelser som skapat den bristsituation vi nu befinner oss i, och samtidigt prata om utveckligen och de investeringar som görs för att förbättra situationen.