來源：半導體行業觀察
無法生產汽車、無法生產電腦、無法生產智能手機、無法生產游戲機，無法生產任何一種電子產品！
2021 年爆發的半導體供給不足問題幾乎波及了所有的領域，要說具體體現在哪些方面？在超長的交貨期（Lead Time）上體現的淋漓盡致。
CHENG TING-FANG and LAULY LI 等的 4 月 16 日的文章《How the chip shortage got so bad -- and why it's so hard to fi》中提到，一般情況下，大部分半導體的交貨期在四周一一八周，最近，功率 IC、MCU（即微控制器）的交貨期為 24 周一一 52 周（居然需要一年的時間！）。CPU 需要 12 周一一 16 周，存儲半導體需要 14 周一一 15 周，Wi-Fi（通信半導體等）需要 24 周一一 30 周等（如下圖 1）。
圖 1：各種半導體、材料、封裝的交貨期。（圖片出自：CHENG TING-FANG and LAULY LI, Nikkei staff writers, "How the chip shortage got so bad -- and why it's so hard to fix", Nikkei Asia, APRIL 16, 2021。）
此外，液晶顯示屏（LCD）、基板材料、封裝服務等的交貨期也都在加長。晶圓以及后段工序的印刷線路板等基板材料的正常交貨期是 12 周，而如今的交貨期為 20 周一一 52 周（最長為一年）。
為什么會發生以上這種全球性的半導體供給不足問題？這與 2016 年一一 2018 年發生的所謂的 " 超級周期（Super Cycle，即存儲半導體泡沫）" 有何不同？如今的 " 瘋狂 " 狀態是 " 泡沫 " 嗎？此外，如今的這種供給不足問題會持續到何時？會以怎樣的結局結束？本文就此展開論述。
全球半導體市場動向
下圖 2 是 2015 年一一 2021 年第一季度（Q1）的全球半導體出貨金額和出貨數量的推移表。2016 年第一季度以后，半導體市場大幅度增長，出貨金額和出貨數量也大幅度增長。2018 年第三季度的出貨金額為 1,249 億美元（約人民幣 8,118.5 億元），出貨數量約為 2,658 億個，后來從此處的峰值開始下跌，半導體陷入了不景氣時代，這被人們稱為 " 超級周期（Super Cycle）"。
圖 2：全球半導體出貨金額和出貨數量（2015 年第一季度一一 2021 年第一季度）。（圖片出自：筆者根據 WSTS 的數據制作了此圖。）
半導體的不景氣在 2019 年第二季度觸底，后來開始逐步恢復，由于 2020 年年初發生了新冠疫情，半導體出貨數量和出貨金額再度跌落。然而，同年第三季度以后，又迅速恢復，2021 年第一季度的出貨金額達到了 1,231 億美元（約人民幣 8,001.5 億元），金額幾乎要趕上存儲半導體泡沫時的峰值，出貨數量卻超過了峰值，為史上季度最高值（約 2,748 億個）。
從新冠疫情中迅速恢復的原因和半導體供給不足的原因
從新冠疫情中迅速恢復的原因和半導體供給不足的原因主要有以下幾點：
由于新冠疫情，遠程辦公在全球范圍內普及，電腦需求劇增。
此外，新冠疫情迫使人們 " 宅在家中 "，因此游戲機、各種電子產品的需求猛增。
遠程辦公的普及、居家辦公帶動了網絡購物的迅猛增長，因此數據傳輸量大幅度增加，云廠家（Cloud Maker）加快了對數字中心（Data Center）的投資。
由于美國加強制裁華為，2020 年第三季度華為采購量大幅度增長。
在智能手機市場上，同年第四季度，蘋果、三星電子、vivo、小米等廠家為了填補華為的空缺，開始增產。
由于美國也對中國的中芯國際進行制裁，諸多 Fabless 公司紛紛將代工廠家轉為 TSMC、UMC 等公司，因此這些臺灣的代工廠家的產能達到了極限（但是，據說如今就連中芯國際的產能也是逼近了極限）。
2020 年 2 月一一 8 月受到新冠疫情的影響，汽車產業大幅度減產，同年九月以后，又迅速恢復。瑞薩電子等車載半導體廠家將 40 納米以后的尖端半導體都外包給 TSMC 生產，但是，基于 "Just In Time（準時制）" 的生產方式，因此一度取消訂單又重下訂單。然而，TSMC 用其他半導體填補了被取消的車載半導體的空缺。因此，車載半導體供給不足問題在 2021 年越來越顯著，日本、美國、德國等各國政府競相向中國臺灣當局提出了增產車載半導體的要求。TSMC 雖然增產了車載半導體，原本產能就滿負荷，因此影響到了其他半導體的生產。
至此，半導體供給不足的主要原因如下：新冠疫情是 " 導火索 "、美國對華為和中芯國際展開制裁、汽車廠家的 Just In Time（準時制）的生產方式。
下面進行定量分析。
各種半導體的市場動向
下圖 3 是各種半導體的季度出貨金額的推移表。MosMemory（包括 DRAM 和 NAND）在 2018 年第三季度達到峰值，為 441 億美元（約人民幣 2,866.5 億元）。我們只能感慨說此時的頂峰值真是非同一般 !
圖 3：每個季度的各種半導體的出貨金額（一一 2021 年第一季度）。（圖片出自：筆者根據 WSTS 的數據制作了此圖。）
我們即使做出以上感慨也無濟于事，下面開始分析。下圖 4 是對 2015 年第一季度以后的出貨金額進行了特寫，2016 年第一季度以后，雖然 MosMemory 市場急劇擴大，但邏輯半導體、Mos Micro（MPU、MCU 等）、模擬半導體緩慢增長。2018 年第三季度和第四季度整個市場出現萎縮，又在 2019 年第一季度恢復。
圖 4：各種半導體在各季度的出貨金額（2015 年第一季度一一 2021 年第一季度）。（圖片出自：筆者根據 WSTS 的數據制作了此圖。）
進入 2020 年，由于新冠疫情的緣故，邏輯半導體、Mos Micro、模擬半導體等下滑，僅有 Mos Memory 保持增長，又在同年第季度下滑、后又恢復。另一方面，邏輯半導體、Mos Micro、模擬半導體在同年第三季度觸底反彈。
在 2021 年第一季度，邏輯半導體銷售額達到 340 億美元（約人民幣 2,210 億元），Mos Micro 為 183 億美元（約人民幣 1,189.5 億元），模擬半導體達到 167 億美元（約人民幣 1,085.5 億元），分別達到季度最高值。Mos Memory 也在 2018 年的第三季度達到頂峰，為 319 億美元（約人民幣 2,073.5 億元）。
與過去的 " 存儲半導體泡沫 " 有何不同？
下面我們來看看各種半導體的季度出貨數量推移（下圖 5）。2016 年一一 2018 年第三季度，模擬半導體、邏輯半導體、Mos Micro 的出貨數量保持增長，僅有 Mos Memory 的出貨數量相對平穩。雖然是存儲半導體泡沫，但存儲半導體的出貨數量幾乎沒有增長。
圖 5：每個季度的各種半導體的出貨數量（2015 年第一季度一一 2021 年第一季度）。（圖片出自：筆者根據 WSTS 的數據制作了此圖。）
為什么在圖 3 和圖 4 中 Mos Memory 的出貨金額突然增加呢？原因在于價格高昂的存儲半導體（如下圖 6）。就大宗交易價格而言，8G 的 DDR4 DRAM 的從 3 美元上漲到 8.2 美元，128G 的 NAND 從 3 美元上漲到 5.8 美元，二者都出現了上漲。這就是 2018 年第三季度的令人驚嘆的存儲半導體泡沫的真實現象。
圖 6：DRAM（DDR，8G）、NAND（128G）的大宗交易價格推移。（圖片出自：筆者根據 DRAMeXchange 的數據制作了此圖。）
另一方面，進入 2021 年以來，即使半導體供給不足問題愈演愈烈，也沒有出現像存儲半導體泡沫時期的高價。正如筆者之前發布的文章《價格高漲的 DRAM 和價格平穩的 NAND》中提到的一樣，出現了傳統型 DRAM 現貨價格（Spot Price）高漲的現象。推測原因是各種電子產品需求擴大。
下面我們再回過頭來看看圖 5，2018 年第三季度存儲半導體泡沫破裂，各種半導體出貨數量紛紛下跌。且在 2019 年第一季度觸底，后又恢復。此外，進入 2020 年，出現了新冠疫情，所有的半導體出貨數量都下滑。但是，同年第二季度以后，又出現了大幅度的增長，在 2021 年第一季度，模擬半導體出貨數量約為 491 億個，邏輯半導體為 202 億個，Mos Memory 為 124 億個，分別都刷新了季度的最高值。此外，在 2018 年的第二季度 Mos Micro 沒有達到 77 億個，為 75 億個。
基于以上信息，從本質上來講，當下發生的半導體供給不足問題與之前的存儲半導體泡沫是不一樣的現象。簡單來說，過去的存儲半導體泡沫的原因在于存儲半導體本身高昂的價格，而如今各種半導體的出貨數量都出現了大幅度增長，真的是陷入了 " 無論生產多少都不夠用 " 的狀態了。
邏輯半導體的出貨數量的推移
在上圖 5 中，筆者尤其在意的是從 2020 年第一季度的 148 億個驟增至 2021 年第一季度的 202 億個，針對邏輯半導體的出貨數量，筆者基于各種用途方向，統計了 ASIC（Application Specific Integrated Circuit）的出貨數量，如下圖 7。
圖 7：各種 ASIC（Application Specific Integrated Circuit）在各個季度的出貨數量（一一 2021 年第一季度）。（圖片出自：筆者根據 WSTS 的數據制作了此圖。）
Consumer（包括游戲機、各類電子設備）、Communication（智能手機處理器 AP、通信半導體）、Computer（包括用于人工智能 AI 的 GPU）、作為車載的 Automotive 這四項雖然有類似的地方，但是難以匯總說明。
尤其引人注目的是進入 2020 年，Consumer 驟增，在 2021 年第一季度達到 48.2 億個，為歷史最高值。可以想象的是這才真正反映了居家辦公的需求。
此外，在 2020 年第二季度驟減的 Automotive 也出現了 "V 字型 " 恢復，遠遠超過了疫情之前的水平，在 2021 年第一季度，達到了歷史最高值，為 8.3 億個。此外，Computer 也刷新了歷史最高值，為 19.2 億個。
另一方面，僅有 Communication 未受到新冠疫情的影響，且在 2020 一整年都出現了大幅度增長。主要原因是受到美國制裁的華為的大批量提前備貨、以及其他智能手機廠家為了填補華為的空缺而進行的 " 擴產之戰 "。但是，最終在 2021 年第一季度出現了驟減。
ASIC 出貨數量與上年相比較
此處可以考慮的因素是 ASIC 受到季節性變動因素的影響，針對 2019 年一一 2021 年第一季度的出貨數量與上年同期的對比，筆者制作了下圖 8。上年同比大于 "1"、即為增長，小于 "1"、即為下跌。
圖 8：季度的各種 ASIC 的出貨數量（上年同期比）。（圖片出自：筆者根據 WSTS 的數據制作了此圖。）
從上圖 8 中可以看出，自 2020 年第四季度以后，新冠肺炎導致人們宅在家中，因此 Consumer 大幅度增長，數據中心投資也擴大。其中，Consumer 的增長尤其顯著。
其次，就 Communication 而言，可以看出在 2019 年出現了低迷。全球智能手機出貨數量在 2016 年達到頂峰，為 14.73 億部，后開始下滑（如下圖 9），因此在 2017 年以后的 " 上年同比 " 必然會低于 "1"。
圖 9：全球智能手機出貨數量。（圖片出自：筆者根據 IDC 的數據制作了此圖。）
然而，在 2020 年的第二季度一一第四季度卻超過了 "1"。第二季度一一第三季度是由于華為的原因（受美國制裁）。此外，同年第四季度可以推測的理由如下：蘋果、三星、小米、OPPO、vivo 想要奪取華為的市場份額。
由于美國的制裁，2015 年以后，原屬于前三的華為的出貨數量在 2021 年第一季度下跌至 TOP6，為 3,220 萬部（下圖 10）。另一方面，排名第一的三星電子的出貨數量為 7,530 萬部，第二的蘋果為 5,520 萬部（2020 年第四季度為 9,010 萬部，排名第一），第三為小米，為 4,860 萬部，第四為 OPPO，為 3,750 萬部，第五為 vivo，為 3,490 萬部。尤其是中國的小米、OPPO、vivo 遠超華為，出貨數量出現猛增。
圖 10：各家企業智能手機出貨數量。（圖片出自：筆者根據 IDC 的數據制作了此圖。）
車載半導體的情況
下面再度回到圖 8 來看看，由于新冠疫情，Consumer、Computer、Communication 的上年同比都超過了 "1"，而 Automotive 卻低于 "1"。主要原因是：汽車減產、Just In Time（準時制）的生產方式。
TSMC 等代工廠（Foundry）的 Automotive 方向的 40 納米一一 20 納米產品被 Consumer 中的各種電子產品奪走了產能。此外，還可以做出如下推測：通過 5G 通信聯網的車載 7 納米一一 5 納米尖端邏輯半導體被 Communication、Computer、Consumer 中的高級游戲機奪走了產能。
在 2021 年第一季度之所以超過 "1"，是由于日本、美國、德國等各國政府通過臺灣當局向 TSMC 等廠家提出了增加車載半導體生產的要求。但是，這真的是 TSMC 通過緊急對應就可以克服的問題嗎？于是，TSMC 在中國南京的工廠投資約 3,100 億日元（約人民幣 183 億元），新建車載半導體產線，且計劃在 2023 年開始啟動，在此之前車載半導體應該繼續會供給不足。
小結
全球范圍內半導體的供給不足的 " 導火索 " 是新冠疫情，也和美國對華為和中芯國際的制裁有一定關系，汽車廠家的 Just In Time（準時制）的生產方式等因素匯集在一起，引起了當下的結果。
此外，如今的半導體供給不足問題，與因存儲半導體價格過高引起的 " 存儲半導體泡沫 " 完全不同，由于各種半導體的出貨數量在不斷增長，因此，可以說真的是 " 無論生產多少，都不夠用 "。
此外，從邏輯半導體的各種 ASIC 來看，由于新冠疫情，Consumer、Communication、Computer 的促使 ASIC 出貨數量增長，而采用了 Just In Time（準時制）的生產方式的 Automotive 的出貨數量卻下跌了。2021 年第一季度，由于政治因素，Automotive 雖然出現了出貨數量的增長，是一時的 " 緩兵之計 "，不會成為最終的解決方案。
對于未來的展望
各種半導體的供給不足問題會持續到什么時候？
" 供給不足 " 這種現象的意思是 " 對于需求而言，供給不夠充分 "。因此，在 " 供給 " 趕上 " 需求 " 之前，會存在 " 不足 " 的問題（這是理所當然的）。
TSMC 于 4 約 1 日公布稱，要在未來三年內，投資 1,000 億美元（約人民幣 6,500 億元），后來，又宣布，僅 2021 年的投資從原來的 280 億美元（約人民幣 1,820 億元）增至 300 億美元（約人民幣 1,950 億元）。
3 月 23 日，美國的英特爾宣布，要投資 200 億美元（約人民幣 1,300 億元）在美國亞利桑那州建設第二幢廠房。第一幢生產 CPU，據說第二幢用于 Foundry。此外，英特爾還計劃投資 35 億美元（約人民幣 227.5 億元）擴大位于新墨西哥州的工廠（日本經濟新聞 5 月 5 日）。業界認為此次投資是用于 3D 壓層的后段工序。
5 月 13 日，三星電子宣布，到 2030 年投資約 16 兆 5,000 億日元（約人民幣 9,735 億元），僅今年（2021 年）的投資就會超過兩兆日元（約人民幣 1,180 億元）。
如此巨額的投資真讓人眼花繚亂，但是，問題是即使立即進行巨額投資，也無法生產出半導體。首先，要建設工廠，導入龐大的設備，流動晶圓，再確立生產工藝。
此外，如文章開頭所述，如今的晶圓等材料的交貨周圍為 20 周 -52 周（最長為一年），在此之前，如果要進行如此龐大的巨額投資，僅前段工序就需要 " 搶購 " 十多種設備。此外，每款設備又由數千個零部件構成，因此可以想象的是如果零部件供給出現問題，將會直接影響設備的制造。這也是 2016 年一一 2018 年存儲半導體泡沫期間實際發生的情況。
是否會發生令人擔憂的情況？
客觀地來說，半導體供給不足問題至少會持續到 2023 年前后。此外，筆者認為屆時還會出現令人擔憂的情況。
筆者在上文中提到 " 此次的半導體供給不足問題與之前的存儲半導體泡沫問題有本質的不同 "，因此，此次的問題不是泡沫，TSMC、三星電子、英特爾等企業進行巨額投資，在競相爭奪設備、材料等的同時，進一步擴大產能。
于是，最終 " 供給 " 會趕上 " 需求 "，在超越的瞬間，供給不足問題得以解決。屆時，又會發生什么呢？
即，半導體價格大幅度下滑，別無其他。
至此，我們已經面臨了多次這種噩夢了（如下圖 11），2001 年 IT 泡沫破裂（因此筆者在 2002 年不得不離開了日立）。2008 年 " 雷曼沖擊 "（筆者在 2009 年放棄成立風投企業的念頭，陷入無業狀態）。此外，2018 年存儲半導體泡沫破裂（很幸運，筆者沒有受到影響）。
圖 11：全球半導體市場推移（2021 年以后為筆者預測）。（圖片出自：筆者根據 WSTS 的數據制作了此圖。）
那么，在 " 供給 " 趕上 " 需求 " 的 2023 年，將會發生什么呢？人們很容易認為明天還會繼續延續今天的狀態，但是，歷史證明并非如此。
