【产业信息速递】原材料，全球芯片缺货根源！

（信息来源：半导体芯闻）

半导体芯片短缺的根本原因是什么？仅仅是芯片制造商没有足够的生产能力的问题，还是其他原因？

虽然半导体芯片通常被认为是日常电子产品的主要底层构建块，但这些芯片本身高度依赖于无数的“关键材料”——而这些材料也恰好供不应求。就像芯片对于制造我们的汽车、计算机和智能手机至关重要一样，制造芯片也需要专门的原材料（如化学品和气体、浆料和其他消耗品）。众所周知，当今的芯片短缺加剧了电子产品的许多供应链问题，但芯片生产的首要限制是这些关键材料的短缺。

材料短缺主要源于材料公司不愿在芯片制造商 (Fabs) 快速增长的需求之前投资增加产量。但以下事件加剧了这种情况：俄罗斯-乌克兰冲突、能源价格上涨、材料产能有限、原材料成本上涨以及 COVID-19 对消费者对电子产品和物流的需求的影响。由于这些事件（以及许多其他事件），半导体材料行业继续“追赶”以适应对芯片的持续高需求。

俄乌地区地缘政治问题进一步加剧了对原材料供应链的担忧。俄罗斯是金属、稀有气体和天然气（电力必需品）的主要全球出口国，每一种对芯片制造都至关重要。尤其是 C2F6，这是必不可少的半导体特种气体，但由于区域复杂性而受到限制。供应中断发生的一个原因是，在俄罗斯进入乌克兰后，主要进口商（如美国）对俄罗斯国有材料公司实施了制裁。此外，许多主要的乌克兰稀有气体制造商（氖气、氪气和氙气）也依赖俄罗斯，由于俄罗斯的军师行动，这一切不得不在今年停止运营。

图 1.除非其他地区增加，否则氦气供应将比俄罗斯短缺 24%

鉴于这些和其他材料供应的复杂性，TECHCET 和关键材料委员会一直在积极追踪供应链的来源，以及来自俄罗斯和其他地方的供应链中断的根本原因。俄罗斯和乌克兰地区的情况尤其令人担忧，因为这两个国家都是全球半导体级稀有气体的主要来源。从这个角度来看，TECHCET 估计全球 40%-50% 的半导体级氦气来自乌克兰。截至目前，美国的芯片公司还没有缺氦气，但俄罗斯和乌克兰供应的脆弱性导致供应分配和寻找替代来源，以防未来中断。美国氦气供应商也在寻求增加自己的产能，

氦气是另一种因俄乌战争而面临供应中断的稀有气体。在 COVID-19 大流行期间，氦气面临供应紧缩点，许多人希望新的俄罗斯生产来源可以缓解这一点。俄罗斯国有天然气和氦气供应商俄罗斯天然气工业股份公司 (Gazprom) 的建造就是为了解决这些供应问题，使俄罗斯有望最终生产出世界上三分之一的氦气。既然俄罗斯与乌克兰的冲突使得获得这些俄罗斯生产的材料变得困难，TECHCET 预测全球氦需求将很快超过供应，除非到 2026 年有更多来源进入市场。目前在美国，氦供应正以危险的速度接近需求导致更高的价格和更长的交货时间。如下图，在没有俄罗斯来源的情况下，

与俄罗斯类似，TECHCET 和CMC 委员会高度关注材料供应链问题和对来自中国的材料的依赖。由于对中国出口征收关税、COVID-19 带来的贸易物流复杂性以及零星的价格飙升，依赖来自中国的材料（主要是化学品和金属）变成越来越严峻的问题。例如，在过去，中国材料公司为了获得份额而出人意料地降低了价格，同时提高了原材料/起始材料的价格（如下图 2 所示）。

图 2.中国磷酸盐岩和磷酸 (H3PO4) 价格不稳定

（磷岩是一种用于制造磷酸的矿物。）

这通常会损害该领域其他公司的盈利能力和生存能力，导致芯片制造商更加依赖来自脆弱的中国市场的材料。今天，中国是关键材料制造（主要是稀土元素和湿化学原料）所需原材料的主要供应国，因为它支持着全球大部分原材料的生产。TECHCET 估计，中国化工厂供应了用于全球芯片制造的各种湿化学品和原料的约 45%。这引入了半导体材料行业当前的重点和需求之一——建立更多本地和分散的材料生产设施，以缩小材料供应商、芯片制造商和电子生产商之间的差距。

超高纯度 (UHP) 湿化学品是另一个脆弱的供应链，其起源于亚洲。目前，所有超高纯度硫酸和异丙醇的 100% 都从亚洲进口到美国 - 并且许多材料供应 -亚洲的连锁店依赖中国的原材料。对于所有半导体级湿化学品，TECHCET 估计美国对湿化学品的需求将在未来 4-5 年内增长高达 50%，以服务于美国的芯片扩张。迄今为止，美国化工公司几乎没有能力供应任何额外的超高压化学品，而且国内供应似乎还没有准备好支持预测的需求。建造生产工厂的成本可能从 1000 万美元到 1 亿美元不等，具体取决于是扩建现有工厂还是新建工厂。

图 3.超高压化学品进口需要翻倍才能跟上美国芯片的扩张步伐

图 3：材料供应链：漫长而复杂，具有无数的国际依赖关系

当今材料供应链复杂性的核心是过度依赖遥远的外国来源。当意想不到的问题发生时——战争、流行病、贸易并发症等——这些供应链就会紧张，无法成功满足所需的需求。考虑到芯片需求预计只会在 2024-2025 年持续增长，这尤其成问题。虽然 TECHCET 和 CMC 计划继续解决这些迫在眉睫的供应链问题，但一旦出现问题，就只能做这么多。幸运的是，通过更本地化的材料生产来稳定供应链来源，可以缓解大多数未来的问题。