Расуждения о причинах дефицита некоторых товарных групп (блоки питания, аналоговые модули, программируемые контроллеры)

На данный момент сильно ощущается дефицит определенных товарных групп в электронике и средствах автоматизации. А именно не хватает ПЛК, у которых микропроцессоры были построены как ASIC, даже Китайские склады не могут найти в нужном количестве в наличии аналоговые модули ПЛК, чтобы удовлетворить спрос на них, а также дефицит ощущается и с промышленными блоками питания (источники питания для промышленных нужд). Приведу свои умозаключения и мнение других людей по этой теме.

На данный момент сильно ощущается дефицит определенных товарных групп в электронике это АЦП, микросхемы DC/DC преобразователи и специализированные микросхемы, которые изготавливаются на контрактной основе.

Специализированные чипы

Начну с того, чем особенны ПЛК типа AS300/AS200 у дельты или S7-1200 у сименса. Если у того же ОВЕНа основной процессор стоит от ATMEL, причем это стандартный микропроцессор, который можно купить в магазине промэлектроники, то в век Verilog, Verilog HDL или другими словами если сказать в век, когда можно написать и создать свой процессор, крупные компании сами компонуют себе микросхемы, набирая нужный объем памяти, ее тип, схемы ввода/вывода и их обработку. Все это делается для того, чтобы максимально разгрузить процессор от типовых задач, типа гистерезиса, фильтрации сигнала, аппаратного счета импульсов, выдачи импульсов и работы с интерфейсами. Современные ПЛК строятся на базе специализированных решений у которых микропроцессоры были построены как ASIC (application specific integrated circuit, но не путать с картами для майнинга) или SOC (system on chip), простыми словами это все ПЛК, у которых компоненты - не серийные изделия, которые можно заказать отдельно, а именно это S7-1200 от сименс, наткнулся я на них читая статью о реврес-инжиниринге и устройстве ПЛК сименс. Если кому-то интересно можно почитать оригинальную статью здесь. Так вот у того же сименса можно наблюдать, как они размещали заказ в Renesas, который горел в год пандемии (19 марта 2021 года), что привело к дефициту электроники для автомобилей, так как Renesas являлся контрактным производителем с высокой долей рынка в этом сегменте. В итоге сименсу пришлось перейти на другого производителя, что явно вызвало разрыв в поставках. А наличие разрыва у самого Renesas вызвало переброску заказов на другие фабрики типа TSMC итп, которые и так были загружены по уши из-за пандемийных колебаний спроса. Дельта тоже попалась на эту ловушку, так долгое время не было моделей DVP12SE11R/T, которые тоже меняли производителя чипов, а так же новой линейки AS300/AS200.

Кто производит аналоговые микросхемы

Основанная в 1930 году компания Texas Instruments — мировой лидер в производстве аналоговых микросхем. Собственно, инженер именно этой компании Джек Килби в 1958 году изобрёл интегральную микросхему, так что лидерство TI неудивительно.
Texas Instruments контролирует от 17% до 20% мирового рынка аналоговых микросхем, по данным TrendForce. Ниже указаны пять мировых лидеров по продажам аналоговых микросхем в 2020 году (IC Insights):

1. Texas Instruments (Америка): $10,9 млрд
2. Analog Devices (Америка): $5,13 млрд
3. Skyworks Solutions (Америка): $3,97 млрд
4. Infineon (дочернее предприятие Siemens): $3,82 млрд
5. STMicroelectronics(ЕС): $3,26 млрд

Как видим, среди них нет Китая и Азии, да и Европа не занимает большой доли рынка, Texas Instruments является безусловным лидером на этом рынке. Несмотря на мировой дефицит аналоговых микросхем, Texas Instruments не спешит с расширением производства. Руководство компании считает, что волны спроса накатывают и уходят, а действовать в угоду сиюминутным потребностям слишком рискованно. А если еще прикинуть политическую подоплеку, то США в принципе выгоден данный кризис, так как, например, акции TXN выросли почти вдвое на фоне острого мирового дефицита регуляторов напряжения, VRM (Voltage Regulator Module представляет собой импульсный преобразователь постоянного напряжения, более привычное название DC-DC), PMIC (Power management integrated circuit - Микросхема управления питанием) и аналоговых датчиков. Аналогичная ситуация и с другими американскими компаниями, которые снимают бонусы с происходящих на данный момент в мире процессов. Встречал такое в комментариях: в переводе с маркетоидного на русский: "Нам нравится ситуация дефицита и мы и дальше хотим иметь сверхприбыли без инвестиций".

Источники питания (блоки питания)

Ну про компоненты к источникам питания я уже писал немного выше, стоит только добавить, что у той же дельты (и не только у нее) изготовление источников питания исторически базируется в Таиланде, а там часто случаются подтопления, собственно климаитческие катаклизмы и являются по большей части причиной сбоев в поставках блоков питания не только Delta Electronics, но данный дефицит наблюдается и у других крупных игроков рынка, например MEAN WELL.

В полном соответствии с законами Мерфи все неприятности наложились друг на друга в худшей из возможных последовательностей. В феврале пандемийного года стихия ударила по производителям микросхем в США. Аномальные морозы, снежные бури, ливни с гололедом вызвали коллапс энергосистемы в Техасе. Тяжелый налипший снег и обледенение не только повалил в штате воздушные ЛЭП, но и остановил работу ВЭС, которые составляют основу местных генерирующих мощностей, снабжающих заводы производства чипов.

Из-за недостатка электроэнергии в Остине было остановлено большинство производственных предприятий, среди них два завода Samsung, два завода NXP, завод Infineon. Чтобы оценить последствия этой остановки, следует учесть, что на производственные площадки в Техасе приходится 28% общих мощностей Samsung, один лишь завод Samsung Line S2 (рис. 3) выпускает примерно 5% мирового объема микрочипов. Его недельная остановка привела к снижению общемирового объема производства полупроводников на 1–2%. Больше всего пострадал Qualcomm и далее по цепочке — производители смартфонов, OLED-дисплеев, видеокамер, лэптопов и планшетов. Также Samsung сократил отгрузку автомобильных чипов для Tesla и Renesas.

Не успели заводы в Техасе возобновить свою работу в марте, как еще одно бедствие больно ударило по автопроизводителям. Пожар на одном из крупнейших заводов Renesas Electronics в городе Нака в Японии обошелся мировому автопрому снижением выпуска автомобилей на 7% в годовом измерении. Возгорание электропроводки в помещении площадью всего 600 м² полностью уничтожило или надолго вывело из строя уникальное оборудование и, как следствие, остановило конвейеры крупнейших автопроизводителей мира из-за недостатка специализированных микрочипов. И хотя сейчас завод восстановлен, и он уже почти вышел на докризисные мощности, но последствия пожара будут ощущаться и в будущем.

Очень не вовремя на Тайване в конце марта пандемийного года началась сильнейшая за полвека засуха. Дело в том, что технологически производство полупроводников требует использования большого количества воды. Расположенные в трех технопарках Тайваня заводы TSMC, UMC, VIS и PSMC вместе занимают 68,9% мирового рынка полупроводников и потребляют огромное количество воды. Также рядом находятся заводы по изготовлению микросхем памяти Micron Technology, Nanya Technology, Macronix и Winbond. В результате засухи запасы в водохранилищах заводов упали до уровней ниже 10%, а кое-где даже нескольких процентов от общей емкости. Перегруженные заказами заводы вынуждены экономить воду и возможности по наращиванию производства полупроводников все еще были ограничены. Это произошло в июле. Ведущие мировые СМИ цитировали директора Micron Technology Санджей Мехротра, который на квартальном отчете сообщил, что наконец-то пошел дождь, который правда привел к наводнениям...