现在世界都在渴望半导体芯片，但并非所有半导体都需要采用尖端技术制造，寻找仍然可以生产芯片的旧设备的竞赛正在进行。Stephen Howe是一位昂贵古董经销商，这些古董的机械复杂度几乎深不可闻，受到了来自发达国家几乎每个角落、眼光敏锐、财力雄厚的客户的追捧。人们对他的商品的需求空前高涨，但他仍感到沮丧：需求远远超过供应，他几乎不可能找到东西出售。Howe先生买卖的不是古董手表或老爷车，而是制造微芯片的设备，这种设备近来非常稀缺。他销售的机器往往至少有10年的历史，因为三星(Samsung)、英特尔(Intel)和台积电(Taiwan Semiconductor Manufacturing)等资金最雄厚的芯片制造商持有新芯片制造设备的时间大约是10年。但他们可能更老。2020年和2021年的芯片严重短缺，已经削弱了从汽车到智能手机等各种产品的生产能力。据许多分析师和半导体制造商以及Howe说，制造微芯片的二手设备的缺乏是芯片短缺变得如此严重的原因之一。我们通常把微芯片和最新最伟大的技术联系在一起，但事实证明，我们使用的产品中的大多数芯片都是用较老的制造技术制造的。没有人确切知道世界上有多少微芯片是在二手设备上制造的，但SDI Fabsurplus的老板Howe估计，这一比例可能高达三分之一。技术咨询公司CCS Insight的研究主管Wayne Lam表示，全球半导体行业一半以上的收入来自这些老式芯片。尽管这些芯片单独比作为智能手机和笔记本电脑“大脑”的高端处理器便宜得多。一款新的、先进的英特尔笔记本电脑处理器芯片售价数百美元。相比之下，许多老一代芯片只需几美元，有些只有几便士那么小。这些使用更成熟技术的芯片用于手机和汽车的摄像头和其他传感器、电源处理电子产品、工厂设备的逻辑控制器、使无线通信成为可能的芯片。这些芯片的短缺是汽车制造业停工和苹果公司无法满足最新款iPhone需求的根源所在。疫情引发了目前的芯片短缺，导致对这些芯片的制造和封装至关重要的工厂关闭，以及对在家办公设备和其他使用这些设备的产品的需求激增。但这只是故事的一部分。一个长期的趋势是，在你能想到的每一个电子设备中，对微芯片的需求不断扩大，而且永不满足，多年来，微芯片供应链中处于核心地位的设备的供应链一直处于松弛状态。Howe于1998年创办了自己的公司。他说，半导体行业通常会经历繁荣和萧条的周期，然后他位于意大利、马来西亚和德克萨斯州的仓库会先装满，再清空。但他说，从2016年开始，对制造芯片的新旧设备的需求都在增长。
Onsemi工厂生产的芯片功能比最先进技术的芯片大100倍
Onsemi的首席执行官Hassane El-Khoury)示，需求的膨胀部分是由于过去5年左右“物联网”的发展。该公司是一家专门从事汽车和工业应用电源和传感技术的半导体制造商。这不仅仅是因为我们现在买的很多东西都有芯片，而且其中一些东西的芯片比以前多得多。El-Khoury先生说，对于Onsemi来说，带有驾驶员辅助系统的电动汽车的芯片价值是没有这种系统的汽油驱动汽车芯片价值的30倍。芯片需求还来自移动设备的普及和对更多服务器(也就是云计算基础设施)的需求。根据半导体行业协会(semiconductor industry Association)的数据，在最新的可获得数据的2021年第二季度，半导体行业售出的芯片数量超过了历史上任何时候。
芯片制造商正通过承诺生产比以往更多的芯片来回应所有这些需求，但出于以下几个原因，要想提高许多公司现在需要的芯片的生产是困难的，甚至是不可能的。其一是，即使在最好的情况下，扩大晶圆厂(制造微芯片的工厂)的产能也需要数月时间，部分原因是制造芯片的复杂性几乎令人难以置信——即使是那些使用较老技术的芯片。用尖端技术在12英寸的纯晶体硅圆上制造芯片，这种圆被称为“晶圆片”，需要精确到可以在只有5纳米(十亿分之一米)厚的微芯片上制造出特征——仅比单链DNA的宽度略大一点。Flexciton的首席执行官Jamie Potter说，苹果(Apple)和三星(Samsung)在推出新手机时所吹捧的处理器，这些芯片可能需要在芯片制造厂内的不同机器上进行1000多次扫描。Flexciton是一家初创公司，主要生产帮助芯片制造商优化制造计划的软件。Potter补充说，基于旧技术制造芯片需要8英寸的晶圆和多倍厚的电路，但仍然需要通过这种或那种机器多达300次。这种程度的复杂性意味着，即使一家初创企业或经验不足的芯片制造商能够获得芯片制造设备，也可能无法生产出足以盈利的芯片。即使是最好的芯片制造商，平均也会扔掉他们生产的10%的芯片，而要达到这么低的比例需要相当多的专业技术。Howe说，随着芯片短缺的加剧，对二手设备的竞购战愈演愈烈。例如，佳能FPA3000i4是一款1995年生产的光刻设备，用于在芯片上蚀刻电路，2014年10月它的价值只有10万美元，而现在已经涨到了170万美元，他补充道。如果想要扩大旧芯片的生产能力，潜在的买家现在面临着一个艰难的选择：要么为旧设备支付高昂的价格(假设他们甚至可以找到它)，要么进入新设备的等待名单，这往往会延长到6个月甚至更长时间。台积电正在日本建造一座新工厂，以扩大旧芯片的生产能力。英特尔数据中心集团副总裁斯贝尔曼(Lisa Spelman)说，英特尔没有为老式芯片增加产能的计划，将继续专注于制造尖端芯片。她补充称，继续建造更多生产最新一代芯片的晶圆厂，可能有助于提高全球整体产能，从而缓解芯片短缺问题。但Gartner负责半导体和电子行业的分析师高拉夫•古普塔(Gaurav Gupta)表示，要想利用这种更新的产能，就需要制造商将其芯片设计从旧技术转移到更新的技术上。这既昂贵又耗时，部分原因是汽车芯片制造商在每次生产新一代芯片时，都必须验证芯片的寿命和安全性。英特尔已经成立了一个团队，帮助汽车制造商过渡到更新的芯片技术。
在Onsemi制造工厂的受控光环境中的制造操作人员。黄色的光是用来防止感光材料在短波长的光下不必要的曝光。
英飞凌(Infineon)的一位发言人说，在技术经过安全性和耐久性认证的产品中，较老的芯片技术更受青睐。英飞凌为汽车行业生产各种芯片。她补充说，控制汽车顶灯的电子设备，或者控制自动窗户的芯片，都不需要采用最新的芯片技术。除非芯片供应商更新更多的产品，至少更新一些制造技术。Gupta说28纳米水平是最理想的，原因有很多——老款芯片的晶圆厂都在争夺容量，老款芯片通常有高达140纳米宽的个别特征。即使是制造芯片的公司本身也受到芯片短缺的影响。以英飞凌为例，该发言人说，英飞凌有足够的能力生产自己的电源处理芯片，但其系统也需要老式的微控制器芯片，而且英飞凌长期将这些芯片外包给台积电等第三方制造商。CCS Insight的Lam先生说，疫情带来的供应冲击和需求激增，再加上多年来对芯片及其制造工具的需求不断增长，代表着“整个半导体供应链的彻底重置”。“就规模而言，我认为人们还没有意识到它有多么引人注目，”他补充道。
