加强半导体供应链

史蒂夫·索拉诺拍摄的照片基尔尼，芝加哥 巩固半导体供应链 鉴于行业复杂性的激增，能够改革其供应链的芯片制造商能够创造强大且可持续的竞争优势。 这是半导体行业的本质：过度需求和过度产能的周期。并且，在2023年和2024年初，我们处于过度产能的状况。对于制造商来说，当他们审视各自的晶圆厂时，情况变得更加复杂：一些产能仍然紧张，而另一些则未被充分利用。行业将会复苏，但确定何时以及多快复苏是一个相当大的挑战。 半导体产业是技术进步的核心，推动着从消费电子到自动驾驶汽车和人工智能等各个领域的创新。随着对更小、更快、更高效的半导体器件的需求不断增长，半导体晶圆厂面临着前所未有的挑战和机遇。它们成功的关键之一是一个经过良好优化和富有弹性的供应链。 在本文中，我们探讨了半导体晶圆厂在规划成功之路时需要考虑的三个领域： 需求多样性 半导体应用组合正在发生变化。该行业仍然依赖智能手机和个人电脑，半导体行业协会估计，需求中有超过60%将来自这两个细分市场。这些细分市场的需求下降在很大程度上导致了当前的产能过剩局面。但在新兴领域，如汽车、数据中心以及航空航天和国防的需求正在增加。事实上，汽车相关半导体增长率几乎达到30%。许多公司都在关注这种多样化的需求，以推动复苏，并有可能平滑未来的一些波动。 —行业的最大趋势，既有旧的（如周期性），也有新的（如需求多样化和地缘政治） —这些趋势将如何影响工厂运营 —半导体制造商将如何调整他们的供应链，特别是在他们与客户和供应商的关系方面 供应链过山车 2022年中期，芯片需求远超产能，导致行业估计损失了1万亿美元产出——其中仅汽车行业就损失了2000多亿美元。那年 ，在SEMICONWest上，我们提出了三个问题： —你认为情况在未来12个月内会改变吗？（大多数人觉得会。） —是不是因为新增产能而改变？（只有几个人举起了手。 ） —需求会下降，它会改变吗？（大多数人举起了手。） 半导体晶圆厂正面临前所未有的挑战和机遇。 加固半导体供应链1 其他动力学 电子产品无处不在，并推动了对更小更小占用空间的功能需求。过去，这种集成是通过技术扩展实现的，也被称为摩尔定律。总的来说，处理器和内存大部分仍然能够使用技术扩展来提高性能、降低成本和改善功耗。但现在，并非所有功能——例如射频、功率半导体和传感器等支持芯片——都能受益于技术扩展。我们现在基本上有两个半导体产业：一个是前沿产业，一个是落后产业。而每个产业都有其自身的复杂性和投资挑战（见图1）。 半导体行业长期以来受益于其从产品设计到制造和组装的供应链全球优化。随着半导体在人工智能、5G和国防等敏感基础设施领域发挥越来越关键的作用，政治压力已推动更多国家和地区考虑将供应链的部分环节本土化，特别是晶圆制造。美国已开始为《520亿美元芯片与科学法案》提供资金拨款。类似活动正在新加坡、韩国、法国和德国进行。 为了达到必要的系统集成水平，采用不同技术的芯片被集成在一个封装中——因此得名系统级封装（SiP）。这些封装正变得越来越复杂；以前用于复杂芯片级封装（SoC）的软件设计和仿真工具现在被用于SiP开发。 图1 这对工厂运营意味着什么？ 强大的系统来处理随地缘政治趋势 多样化客户需求驱动规划挑战 劳动力短缺 （为了提高效率） 爆炸复杂性 推送到高混和低容量（更多 s制造过程 游戏中节点) 需求、供给和物料计划 部署资本投资 来源：凯文分析 关键组件Fab供应链规划本电子书重点 加固半导体供应链2 对晶圆厂运营的影响 那么这些复杂因素对半导体制造厂运营有何影响？预测、需求规划和产能投资可能非常棘手，尤其是在周期的拐点时期。加剧这一问题的因素是，客户将加速新产品推出，通常在新的制造技术节点上，以在衰退周期后获得或保持竞争优势。准确的预测对于防止生产过剩或生产不足至关重要。半导体制造厂可以利用先进的数据分析、机器学习和人工智能来预测需求趋势 。高效管理库存同样重要，因为过多的库存会占用资本并可能导致过时，而库存不足则可能导致生产中断。准时制库存策略有助于取得平衡。 这种去全球化可能会带来一些负面后果，例如材料和化学品、气体和稀土矿物等物资的规划成本更高、难度更大。各国将不得不直面半导体制造的一些可持续性挑战，包括需要大量水和能源，以及处理有毒材料、化学品和气体。 用于今天的fab和明天的状态 许多领域存在缺口，阻碍了fab运营实现其规划目标，包括预测建模、需求规划、供应商关系管理（SRM）、零部件和物料规划、库存管理以及生产执行。所有这些领域都面临着缺乏准确预测、易于优化灵活性和敏捷变更管理的挑战。虽然库存管理和生产执行很重要，但它们超出了本文的范围。在这里，我们专注于与客户关系（预测和需求规划）以及供应商关系（关系管理以及零部件和物料规划）相关的项目。 这些新兴产业对功能安全、可靠性以及更广泛的运行环境等领域提出了新的技术要求。制造商将不得不制定制造和库存策略的组合来应对可能长达20年的生命周期。所有这一切通常意味着需要保持更多技术处于活跃状态，并且需要支持更多的零件编号。甚至商业模式也在发生变化，许多半导体新用户正寻求垂直整合：自己进行芯片设计，并与代工厂直接互动以实现差异化、节省成本并加强对其供应链的更多控制。这种垂直整合有先例可循，特别是在智能手机市场，其中许多顶尖原始设备制造商（OEM）都在自己进行芯片设计。这种直接互动也将推动OEM客户和代工厂之间数字流程的更紧密整合，随着他们实施端到端的数字线程概念。例如化学品、气体和稀土矿物的物料规划变得更加困难。 精准的预测和需求规划可以将采购及销售、一般和行政开支降低两位数。关键在于制造商需要基于内部和外部数据来源开发自己的统计模型。这包括最新的市场趋势、客户情绪、竞争对手（包括制造商的竞争对手和客户的竞争对手）、产品路线图以及客户独立供应链数据。这些数据来源使制造商能够进行客户独立模型运行，并防止与当前市场状况差异过大的承诺。这些模型的输出可以包括最悲观的、最可能的和最乐观的，以提供一系列可能的需求数据，用于运营敏感性规划。这对于产品效率以及与战略和商业规划相关的投资决策也是必不可少的（见第4页的图2）。 对半导体领域的关注正在创造对技能和人才的新需求。到2030年，据估计将需要额外的一百万名技术工人。企业开始与大学合作，开发项目和培训，以培养满足这种增长所需的人才储备。但这需要时间，并且该行业必须适应未来晶圆厂——融入人工智能、分析和软件技能。 半导体晶圆厂必须在地域上多元化其供应商基础，以减轻依赖单个地区的关键材料和组件所伴随的风险。与供应商建立牢固的关系并促进合作至关重要。半导体制造依赖于一个复杂的供应商网络，包括提供原材料、设备和软件的供应商。紧密合作可以带来对尖端技术的早期接触、缩短交付周期以及提高成本效益。此外，合作可以促进联合研发工作，提升产品质量和创新。 加固半导体供应链3 精准识别值得投入大量时间和精力的供应商对于供应商关系管理至关重要。具有长期战略潜力的绩优供应商值得建立多年独家合作关系。战略潜力较低的绩差供应商应要么加以改进管理 ，要么迅速淘汰。供应商管理需要与物料消耗方法相结合。许多制造商拥有多个独立运营的晶圆厂，这有时是合并或收购的结果，从而导致物料清单（BOM）不同，甚至跟踪BOM中与不跟踪的内容的实践也不同。涵盖早期原型设计和新产品导入 ，并在所有晶圆厂内标准化的全面BOM，能够全面了解物料消耗，从而优化物料需求计划流程，包括物料展望、供应商订购和库存持有。 随着环境和伦理问题日益突出，半导体晶圆厂必须考虑其供应链运营的可持续性，包括关注原材料的负责任采购、减少碳排放和最大限度地减少浪费。具有前瞻性的晶圆厂通过尽可能回收和重复使用材料来努力实现循环经济。伦理考量扩展到劳工实践，并确保整个供应链中的公平工作条件。半导体行业处于高度受监管的环境中，受各种国际、国家和区域法规的约束。晶圆厂必须了解不断变化的监管要求，并确保其整个供应链的合规性。非合规可能导致法律问题、罚款和声誉损害。 图2 识别对供应商关系至关重要且值得花费大量时间和精力的关键供应商是至关重要的 各细分市场关键供应商互 动模式(KearneyTRUE)S RM) 优先考虑供应商现状：维持关系需要立即采取行动以维持关系撤出关系 来源：凯文分析 低 战略潜力 高 干预 专注迅速干预力量向 安全供应 投资 定义关节构建目标 能力 提交供应商 集成 输入多年排他性关系 开发 提交有限获取资源以 供应商已准备就绪商业 维持 监控供应商性能，以及 优化价值通过路线图同步 影响 连接供应商联合技术 开发 减轻 部署一个anup或outmindset无 犹豫 优化 若存在 积极业务case，协助ixing中的供应商不足 收获 最大化值 从...中接收到的供应商without 犯罪 e纳曼orrfPe 洛w 高 加固半导体供应链4 关键要点 半导体制造商若能恰当应对市场压力与复杂度激增，将大有可为。晶圆厂供应链需要运用除直接客户产品需求预期之外的精细化输入来运作，借助闭环客户承诺和相互协作来防止库存激增（见图3）。这将需要制造商主导的独立预测模型跨多种场景运行，以平衡原始客户输入。结合所有晶圆厂的综合物料清单，进行物料消耗分析，并与供应商管理的战略及绩效视角相互关联，对于优化零部件和材料流程也至关重要。 半导体晶圆厂可以通过强调全球供应链韧性、建立稳固的供应商关系、提升需求预测和库存管理、拥抱技术和流程敏捷性、考虑环境与伦理因素、优先保障网络安全以及确保合规，来在瞬息万变的行业中为自己赢得成功。在这些领域游刃有余的能力，将对于塑造半导体制造与创新的未来至关重要。 综合 数据输入 发票材料 规划输入 物料需求计划 资本支出和战略 商业 单元计划 图3 基于客户协作的共识需求计划导致了更高效的供应链决策 商业 计划 当前晶圆厂计划 企业共识需求规划 —产品 —模块 —配方 —过程属性 客户协作 todedefine闭环 客户 承诺 可控预报模型 工作流 业务单元输入 材料outlook 供应商订购 库存 保持 来源：凯文分析 加固半导体供应链5 作者 巴特·卡普尔 合作伙伴，旧金山bharat.kapoor@kearney.com P.S.苏布拉马尼扬 合作伙伴，达拉斯·苏布拉马尼安.p.s@kearney.com 科林·弗拉ерти 专家，达拉斯colin.flaherty@kearney.com 弗拉姆·阿基基 总裁，Joun科技有限公司framakiki@jountech.com 帕德马纳夫·萨杜库安顾问，达拉斯 padmanav.sadhukhan@kearney.com 加固半导体供应链6 凯诘是一家领先的国际管理咨询公司。近100年来，我们一直是C级高管、政府机构和非营利组织的值得信赖的顾问 。我们的员工塑造了我们的品质。我们致力于将宏伟构想转化为现实，与客户紧密合作，帮助他们重塑业务，共同创造一个适合所有人的未来。 kearney.com 对于更多信息，转载或翻译此作品的许可，以及所有其他通信，请发送电子邮件至insight@kearney.com。A.T.KearneyKoreaLLC是一家独立的法律实体，在韩国以Kearney的名义运营。A.T.Kearney作为A.T.KearneyLimited （分支机构）在印度运营，A.T.KearneyLimited是一家根据英格兰和威尔士法律组织成立的公司。©2024，A.T.Kearney，Inc.保留所有权利。 kearney.com