电子元器件短缺对全球航天产业的冲击

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值此全球疫情大流行时期，当还有医疗电子等其他更立即的优先事项需要解决时，航天产业要求更多的芯片是否合适？44Zednc

2021年全球卫星制造产业总值为250亿美元，预估在未来十年内还会显著增加，从每年380颗新卫星增加至1,700颗。卫星与航天器需要大量的电子元器件，半导体业已在太空科技上促成许多新的应用。44Zednc

新冠肺炎(COVID-19)疫情使得原材料强制停产、在家办公(WFH)的商用装置诸如笔记本电脑、平板计算机以及路由器等等的需求飙升，加上太空科技市场持续成长，进而引发供应链问题，包括元器件短缺、交货时间延长、价格上涨导致推迟发射。44Zednc

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2021年全球半导体市场总值为4,500亿美元，预估到了2028年将增到接近 1 万亿美元；而全球太空微芯片业总值约21亿美元，预估到2028年将增加至33亿美元，年复合增长率(CAGR)为6.9%。所有元器件中约有20%都将用于发射器！但太空级芯片的销售额在整个半导体市场的比例小于1%。在此全球疫情盛行的时期，当还有其他更紧迫的优先事项需要解决时，航天产业界需要更多的芯片是否合适？44Zednc

以作为OEM的航天公司Spacechips为例，这家公司历经了交货时间延长以及元器件价格上涨的挑战。多家潜在客户在签约之前，都要求能够取得元器件的证明，以确保其太空电子产品能准时交付。最近在与世界各地多家不同制造商的讨论中，作者有机会进一步了解全球航天工业正在经历的供应链问题及其影响，并希望能与半导体代工厂、无晶圆厂IC提供公司、元器件供货商、元器件经销商以及卫星和子系统OEM分享来自航天级半导体制造商的反馈。44Zednc

几家拥有自家代工厂的航天级半导体制造商都宣称“原物料”采购延迟，诸如陶瓷封装以及引线框架等。这些物料通常都在亚洲制造，而COVID-19导致的强制封城的实施，对于取得这些物料造成了很多困难，进而使一部份符合航天规格的IC产品交货期变得更长。雪上加霜的是，一些制造商必须根据AS9100质量管理系统的进行生产，而其中一项审核就是按时交货。因此，材料成本一增加，然后就转嫁给了最终客户。44Zednc

但我不知道我们什么时候能看到降价的那一天，一旦供应链恢复正常，是否会出现零件过剩的情况？美国和欧洲一些太空级晶圆代工厂使用有利于辐射硬度特征的专业工艺制造特定应用的产品，例如绝缘层上覆硅(SOI)、低电荷收集收集和积累和硅锗(SiGe)等等。44Zednc

几家制造商目前已经能够通过储存材料以及晶圆库存来缓冲短缺了。为了实现快速采购零件，部份拥有自家代工厂的供货商，现在允许直接从其在线商店购买零件。这些网站能提供清晰的库存显示、日期编码、批次信息，如果您并非采购新的、没有提前预约的500个卫星星座，所订购的元器件将在几天内送达。44Zednc

有几家航天级IC供货商正在争夺晶圆以及代工厂的时间。这真的是一个惊喜吗？在这一产业中，我们所面临的问题是，虽然为了完全合格的元器件付出了更高的成本，但其实这个航天产业在全球半导体市场的占有率还不到1%，而同时还要与突然激增的在家工作和在家学习装置展开激烈竞争。随后，满足这种迫切需求带来的后果是制造成本的上升，导致太空载具制造商的元器件价位更高，交货时间也更长了。44Zednc

就在不久前，台积电(TSMC)公布了创纪录的季度利润报告，并计划在今年大幅增加投资。一家著名航天级半导体供货商对我说：“我们接到一张数百万美元合约的大单，真是令人雀跃不已；你知道我们的能耐？也知道我们的计划有多重要吧？问题是我们根本拿不到足够的芯片。”在此全球疫情大爆发之际，优先考虑生产的应该是迫切需要的救命医疗电子产品吧？这个问题又涉许多道德与人类的考虑！44Zednc

航天级元器件经销商过去时常会维持一定的库存，但这种趋势越来越少见了，更何况他们如今也面临更长的交货期以及更高的价格。经销商们一个重要看法是，以车规或工业级商用现货(COTS) 元器件为主的所谓“新太空“(New Space)企业预期都会历经延迟。对于那些投资者众的太空科技公司有帮助的做法取决于其采购能力，并能保留元器件在手，以便他们在准备建造的时候去使用，确保将来可以准时将产品交付给客户。44Zednc

根据与几家OEM的交流，那些动作快且愿意承担风险的厂商都已经掌握元器件落袋为安了。有些厂商是在2020年初即购买大量库存，目前库存状况健全，因此能按时交货。然而，商用现货以及工业与车规元器件难以取得的挑战在疫情爆发前就已经存在，这是因为部份太空载具制造商与来自其他产业的大量买家之间竞相购买元器件所致。有几家英国OEM提到，英国脱欧(BREXIT)使得欧盟(EU)和欧洲其他地区的出口管制要求变得复杂，进而拖延了交货期。44Zednc

处于这一产业的我们能做些什么，才能减轻供应链短缺、交货期延长以及价格上涨的冲击？44Zednc

许多卫星/太空载具制造商只在签订合约后才订购零件，这当然可以理解；然而，有鉴于目前的困境，就保证准时交货而言，这可能是一种冒险的做法。身处这个产业，我们必须提升预估未来销售的能力，并据以订定采购计划。为了增强在材料和晶圆取得的影响力与购买力，我认为经销商更能发挥主导作用，藉由结合多家OEM的采购需求，同时尊重个别的敏感度，直接与制造商/晶圆代工厂谈判。这其中还隐含着商机！我也看好代理机构、政府和产业加速器在这个议题的讨论上更能发挥正面的影响力，亦即可提供贷款或预付合约款，以加快早期采购进而缩短交货时间。44Zednc

量产智能型手机、平板计算机及笔记本电脑的制造商们能够更准确地预估未来的销售状况，然后据此订定采购计划，例如，他们手中握有明年有多少客户想升级手机的资料。这种确定性的优势让制造商敢下大量订单，而此时航天产业却还在采取更谨慎的风险规避做法。话虽如此，即使是苹果(Apple)也受到了影响，延后iPhone12的上市时间，甚至整个2021年的生产都受到影响；芯片短缺也影响了SpaceX的新用户终端。44Zednc

有些国家投资在地的新半导体代工厂以减少对外国晶圆厂的依赖，这已经引发了一波波政治与国家层面的回响。然而，建造新的代工厂需要时间，还得斥资数十亿美元，如今有几家航天产业的半导体供货商也已经开始这方面的投资了。44Zednc

虽然我认为目前的困境并不至于会更糟，但确实也预期这种情况还会持续2022年一整年。晶圆代工厂正倾全力挤压出更多的产能并提高产量，但这需要时间。44Zednc

您的航天项目是否受到交货期延长、元器件成本增加、进度延误或新品发布延期的影响？如果是，您如何因应这种情况？您认为航天产业能做些什么，才能有效的减缓当前短缺以及新品延迟发布的影响？我们应该如何规划未来？44Zednc

(参考原文：The impact of electronic component shortages on the global space industry，by Rajan Bedi；转载：Bowen Tan）44Zednc

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本文同步刊登于EDN Taiwan 2022年3月号杂志44Zednc