愈演愈烈的晶片短缺問題已經讓規模達到 4500 億美元的半導體行業陷入危機。為何局面會發展到如此地步？我們可以從一顆造價只有 1 美元的普通顯示驅動晶片的短缺中看出一絲端倪。
▲ 汽車行業一“芯”難求
全球晶片產業由數百種不同晶片組成，來自高通、英特爾的高階晶片售價便宜的要 100 美元，貴的甚至超過 1000 美元。這些晶片驅動著強大的計算機或者你口袋中的高階智慧機。
相比之下，一顆顯示驅動晶片卻顯得十分普通：它的唯一用途就是傳輸基本指令，點亮你的手機、顯示器或者導航系統上的螢幕，售價只有 1 美元。
1 美元晶片的大作用然而，晶片行業以及越來越多的科技領域之外的公司面臨的麻煩就是找不到足夠的顯示驅動晶片，汽車製造商就是很好的例子。顯示驅動晶片製造公司無法滿足飆升的需求，導致價格大漲，造成了液晶面板的供不應求和成本上漲。液晶面板是製造電視、膝上型電腦、汽車、飛機以及高階冰箱的必要元件。
“沒法湊合著生產。即便其他所有元件都已經到位，但是缺少顯示驅動晶片，你就沒法制造你的產品。”投行伯恩斯坦半導體行業分析師斯特希・拉斯貢 (Stacy Rasgon) 表示。
▲ 晶片交付週期越來越長
現在，少量看似微不足道的晶片的短缺正波及全球經濟。福特汽車、日產汽車、大眾汽車等汽車製造商已經削減了汽車產量。諮詢公司 AlixPartners 預計，晶片短缺將導致汽車製造商在今年第一季度損失逾 140 億美元收入，全年損失 610 億美元。
局面在扭轉前很可能會進一步惡化。美國得州遭遇的罕見冬季風暴嚴重衝擊了美國晶片生產。汽車晶片供應商瑞薩電子位於日本的一家關鍵工廠的大火導致該廠關閉一個月。三星電子警告稱，晶片行業的供需“嚴重失衡”。晶片代工巨頭臺積電表示，儘管工廠產能利用率已經超過 100%，但是依舊無法滿足需求。
“自我們公司建立以來的過去 20 年裡，我從未見過這樣的局面，”臺灣奇景光電 CEO 吳炳昌稱，該公司是行業領先的顯示驅動晶片供應商，“各種應用都缺乏晶片。”
疫情下的誤判晶片短缺危機源自去年新冠肺炎疫情暴發時的一場無可厚非的誤判。當新冠肺炎去年開始在全球蔓延時，許多公司預期人們會因為生活變得艱難削減支出。
“我下調了我的所有預期，我當時以金融危機為模型，”拉斯貢稱，“但是需求卻迅速反彈。”
▲ 奇景光電 CEO 吳炳昌 (左)
困在家中的人們開始購買技術，不斷購買。他們買了更好的電腦和更大的螢幕，這樣他們就能遠端工作。他們還為孩子購買了新膝上型電腦，以方便上網課。他們採購 4K 電視、遊戲主機、打奶器、空氣炸鍋、攪拌機來讓隔離下的生活變得更有味。疫情轉變成了一場延長版的黑色星期五網上購物狂歡節。
疫情令汽車製造商們感到措手不及，他們在封城期間關閉了工廠。由於沒有顧客光臨他們的展廳，需求大降。他們告知供應商，停止傳送元件，包括汽車越來越不可少的晶片。
接著在去年年底，需求開始恢復。人們想要外出，但又不想使用公共交通工具。汽車製造商重開工廠，向臺積電、三星等晶片製造商發出求助，收到的回應卻是“等著吧”。晶片製造商們已經無法以足夠快的速度生產晶片來滿足其傳統忠實客戶的需求。
成熟晶片工藝的產能限制吳炳昌在 2001 年與他的哥哥吳炳昇創辦了奇景光電，吳炳昇現在擔任董事長。他們一開始為膝上型電腦、顯示器生產驅動晶片，這也是他們在行業成名的業務。奇景光電在 2006 年上市，並伴隨計算機行業一起成長，擴張到了智慧機、平板電腦以及觸控式螢幕領域。他們的晶片現在被用於幾十種產品中，從手機、電視機到汽車。
吳炳昌解釋稱，他無法透過讓工人們加班加點的方式提高顯示驅動晶片產量。奇景光電設計顯示驅動晶片，然後把它們交給臺積電、聯電等代工商生產。他的晶片使用的是所謂的“成熟工藝”，裝置所用技術至少比尖端工藝落後兩代。這些機器按照 16 奈米或更高的寬度在矽基片上蝕刻電路，而高階晶片則採用的是 5 奈米工藝。
▲ 8 英寸晶圓可製造的晶片更少
眼下的瓶頸是，這些成熟工藝生產線已經在滿負荷運轉。吳炳昌指出，疫情推動了這波強勁需求，導致製造合作伙伴無法生產出足夠的顯示驅動晶片供面板使用。這些面板被用於電腦、電視機、遊戲主機以及所有需要搭載螢幕的新產品。例如冰箱、智慧溫度計以及車載娛樂系統。
車載系統的驅動晶片產量更是捉襟見肘，因為它們通常使用的是 8 英寸矽晶圓進行生產，而不是更為先進的 12 英寸晶圓。全球第二大矽晶圓製造商 Sumco Corp 報告的去年 8 英寸裝置生產線的晶圓產能大約為每月 5000 片，低於 2017 年的水平。
沒有人會建立更多的成熟工藝生產線，原因是這不具備經濟效益。現有生產線已經全部折舊完畢，並進行了微調以實現近乎完美的良率。這意味著，基本顯示驅動晶片的生產成本不到 1 美元，更先進版本也不會高出太多。對於工廠來說，購買新裝置，然後以更低的良率重新開始意味著更高的成本。
“建立新產能造價太昂貴了。”吳炳昌表示。臺灣聯詠科技等奇景光電的同行也面臨同樣的限制。
液晶屏價格大漲顯示驅動晶片的短缺導致了液晶面板價格的飆升。去年 1 月到今年 3 月，一塊 50 英寸液晶電視面板的售價增長了一倍。彭博行業研究分析師馬修・坎特曼 (Matthew Kanterman) 預計，液晶面板價格將不斷上漲，一直持續到今年第三季度。他指出，顯示驅動晶片遭遇了“可怕的短缺”。
▲ 液晶電視價格飆升
玻璃的短缺讓情況進一步惡化。主要玻璃製造商已經報告他們的生產工廠出現了事故，包括日本電氣硝子工廠在去年 12 月的停電、日本旭硝子 (Asahi Glass) 子公司 AGC 韓國工廠在 1 月份的爆炸。顯示面板諮詢機構 DSCC 聯合創始人田村義雄 (Yoshio Tamura) 表示，至少在今年夏季前，玻璃生產很可能依舊受限。
4 月 1 日，日本主要電腦外設製造商 I-O Data Device 將 26 英寸液晶顯示器的售價平均上調了 5000 日元，這是該公司自 20 年前開始銷售顯示器以來的最大幅度漲價。I-O Data Device 發言人稱，由於元件成本上漲，公司不漲價將無法賺錢。
看不到曙光對於奇景光電的業務來說，這一切都是恩惠。奇景光電的銷售額正在飆升，其股價自去年 11 月以來已經增長兩倍。
但是，吳炳昌並未對此感到歡欣鼓舞。他的所有業務都建立在滿足客戶需求上，因此在這種關鍵時刻無法滿足客戶的需求令人沮喪。他並不預期這種晶片短缺危機會很快結束，尤其是汽車晶片。
“我們還未到達能夠看到曙光的境地。”他說。