芯片短缺迫使工程師設(shè)計各種備用方案

供應(yīng)鏈斷裂導(dǎo)致企業(yè)重新設(shè)計產(chǎn)品。

在發(fā)達(dá)國家的所有消費品市場，全球芯片短缺對現(xiàn)有產(chǎn)品的影響是很明顯的：汽車經(jīng)銷商場地有一半是空的，汽車生產(chǎn)線也關(guān)停了。很多人將其歸因于新冠疫情，但這樣的指責(zé)也無濟于事。事實上，半導(dǎo)體市場供需長期失衡是基本日常生活所需的電子產(chǎn)品劇增造成的。可惜的是，短缺何時結(jié)束尚不清楚。全球最大的芯片合約制造商臺積電的研發(fā)總監(jiān)米玉杰最近告訴本刊，他認(rèn)為需要兩到三年時間，有足夠的新芯片生產(chǎn)設(shè)施上線，才能適當(dāng)緩解短缺問題。

因此，芯片短缺不僅僅影響目前電子產(chǎn)品的可得性，而且正在刺激并改變未來產(chǎn)品的設(shè)計，推遲下一代設(shè)備出現(xiàn)。安富利公司的一項最新調(diào)查表明，芯片短缺還在迫使工程師設(shè)計各種備用方案。

參與研究調(diào)查的全球工程師中，有64%表示，其公司越來越多地根據(jù)元器件的可得性而非性能來進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計。該結(jié)果和其他發(fā)現(xiàn)表明，在未來幾年，芯片短缺將改變技術(shù)，甚至改變技術(shù)職業(yè)工作?！熬拖瘢夹g(shù)專家）必須考慮可生產(chǎn)性和可測試性一樣，我們需要開始考慮‘可獲得性’了?！泵绹习⒗婉R大學(xué)的電氣工程副教授塞繆爾?羅斯（Samuel Russ）說，“工程師必須考慮這個問題，我們必須要找到更好的方法，變得更靈活?！绷_斯強調(diào)，技術(shù)工人在設(shè)計時，不應(yīng)將短缺視為需要解決的臨時性問題。短缺是真實世界的組成部分，正在從根本上改變技術(shù)專家、設(shè)計師和工程師的工作方式，而且可能會成為何人、何時、采用何種技術(shù)的基本要素?！斑^去，設(shè)計與采購是分離的。設(shè)計以技術(shù)為基礎(chǔ)，設(shè)計交給采購組織后，下一步就是投入生產(chǎn)了?！卑哺焕娜蜾N售支持和供應(yīng)商開發(fā)副總裁佩吉?卡里雷斯（Peggy Carrieres）說。她說：“如今，從設(shè)計的第一天開始就要考慮（組件的）可得性?！卑哺焕l(fā)現(xiàn)，微控制器（即微控制單元，MCU）的可得性特別低（見圖4）。羅斯指出，中央處理器行業(yè)有英特爾和超微半導(dǎo)體公司（AMD），還有一些“看風(fēng)景”的公司，微控制器行業(yè)則不同，該行業(yè)有十幾家規(guī)模大致相當(dāng)?shù)墓?。“問題在于，微控制器不是一兩個部件，而是涉及大約100多個不同的部件，而且都是小批量生產(chǎn)的。”羅斯說，“因此，要保持庫存很困難，特別是在生產(chǎn)線啟動時，就必須決定如何分配部件。很顯然，生產(chǎn)線要用大批量生產(chǎn)的部件。”

供需不平衡大幅推升了微控制器的成本，但這并不是其價格高漲的唯一原因?？ɡ锢姿怪赋?，影響經(jīng)濟的宏觀因素也在起作用，例如通貨膨脹、勞動力成本升高、間歇的停工和元材料價格的飆升，例如，2022年3月，鈀金的價格達(dá)到每盎司3000美元。

“重新平衡整個供應(yīng)鏈需要一段時間，我們看到這個大趨勢正在到來?！笨ɡ锢姿寡a充道，“需求越來越大，制造成本不斷上升，這都反映在銷售價格上。”當(dāng)涉及設(shè)計和生成產(chǎn)品路線圖時，工程師不得不被迫改變“行為”?？ɡ锢姿拐f：“他們正在推遲下一代項目，延長正在生產(chǎn)產(chǎn)品的市場周期，因為他們可能已有前期生產(chǎn)所需的元材料組合（采購方案）。他們推出新增加的改動或被迫放棄現(xiàn)有生產(chǎn)周期的功能，那是因為他們必須專注于解決‘我們還能生產(chǎn)什么？’的問題。”面對諸多不利因素，設(shè)計工程師的替代方案很有限。“沒有一個選擇是最好的，如果能找到一模一樣的替代品，那是最簡單的。但這可能有，也可能沒有?！绷_斯說，“要么重新設(shè)計電路板，要么尋找某種適配器。你必須開始考慮：重新設(shè)計電路板的難易程度如何？這種電路板的產(chǎn)量如何？”

羅斯還說：“在這種情況下，行業(yè)把球拋給你。你必須360度全方位考慮你的產(chǎn)品。是否可以生產(chǎn)？是否能得到？對成本有何影響？對性能有什么影響？（技術(shù)設(shè)計師和工程師）需要讓采購組織和生產(chǎn)組織保持高速運轉(zhuǎn)?！?/p>

雖然工程師總是需要在某種程度上具有戰(zhàn)略眼光，但卡里雷斯指出：“目前起作用的力量非常復(fù)雜。因此，在開始設(shè)計時，即便是從頭開始，（也必須）關(guān)注到電路板以外的因素。雖然深入研究設(shè)計并專注于技術(shù)很有誘惑力，但最終要取得成功，必須要考慮電路板之外的問題?！?/p>