Puolijohdekomponenttien saatavuus on aiheuttanut huolta maailmanlaajuisesti niin elektroniikkateollisuuden kuin koko maailmatalouden piirissä. Pyrkimyksissä palata kohti normaalia olotilaa Covid 19 -pandemian jälkeen maailman talouskehityksen tukeminen on tärkeässä asemassa useimpien hallitusten asialistalla. Kuluttajilla on säästynyt ylimääräistä rahaa kulutusta varten, kun virus on estänyt matkustelua. Mutta kulutusta hidastaa, jos pula komponenteista vaikeuttaa elektroniikkavalmistajien tuotantoa, jolloin vaikutukset hidastavat osaltaan koko maailmantalouden elpymistä.

Kuluttajat ovat suosineet ylimääräisiä varoja käyttäessään elämänlaatua kotona parantavia tuotteita. On päivitetty ja ostettu uusia kotielektroniikan tuotteita sekä vapaa-ajan että etätyön tarpeisiin. Myös uusien ajoneuvojen kysyntä on lisääntynyt merkittävästi. Nämä kulutuskysynnässä tapahtuneet muutokset ovat yllättäneet teollisuuden ja sen seurauksena hyviä talouden kasvumahdollisuuksia on menetetty.

On ollut ennen kokematon tilanne, että puolijohdekomponenttien kysyntä ampaisikin ylös kun talouden oletettiin vaipuvan kohti taantumaa. Komponenttipulasta olisi helppo syyttää puolijohdevalmistajia tehtaidensa sulkemisista, mutta todellisuudessa monet tehtaat ovat olleet toiminnassa koko pandemiakriisin ajan ja komponenttien kysyntä on ollut suurempaa kuin mitä täydessä tuotannossa olleet tehtaat ovat pystyneet toimittamaan.

Pandemian aikana komponenttien vuosimyynti on ollut suurempaa kuin sitä edeltävinä vuosina ja kysyntä on vain kasvanut edelleen. Puolijohdeteollisuuden yhdistys SIA on arvioinut, että puolijohdeteollisuuden myynti maailmassa tammikuussa 2021 oli 40,0 miljardia dollaria, mikä oli 13,2 prosenttia enemmän kuin tammikuussa 2020, jolloin päästiin 35,5 miljardiin dollariin. SIA:n arvion mukaan vuonna 2020 maailman puolijohdemarkkinat olivat arvoltaan 439 miljardia dollaria, missä kasvua edellisvuoteen oli 6,5 prosenttia.

Esimerkkinä tuoteryhmästä, jossa puolijohteiden kysynnän kasvu näkyy, voidaan mainita PC-markkinoiden ennätyksellinen kasvu usean laskuvuoden jälkeen. Markkinatutkija IDC:n mukaan PC-laitteiden ja kannettavien tietokoneiden toimitukset maailmassa ylittivät 91,6 miljoonan laitteen rajan vuoden 2020 viimeisellä neljänneksellä, missä oli kasvua 26 prosenttia edellisvuoden vastaavaan ajankohtaan nähden. Koko vuoden 2020 toimitusmäärä oli 302,6 miljoonaa laitetta, mikä oli 13,1 prosenttia enemmän kuin vuonna 2019. Näiden lukujen odotetaan jatkavan kasvuaan, kun jälleenmyyjät avaavat myyntipisteitään ja kuluttajat pääsevät kokeilemaan uusia PC-laitteita ennen ostopäätöksen tekoa. Samansuuntaisia kasvulukuja on rekisteröity kulutuselektroniikan ja muiden teollisuuden alojen osalta. Kysyntää riittää, jos laitetoimittajat pystyvät siihen vastaamaan.

Ongelmana on kuitenkin puolijohdekomponenttien rajoittunut saatavuus, mikä on erityisesti vaikeuttanut komponenttien saantia verkkosovellusten, kulutus- ja teollisuuselektroniikan laitetoimittajien keskuudessa. Erityisesti ovat joutuneet kärsimään autoelektroniikan tuotteiden valmistajat, sillä ne olivat arvioineet juuri ennen pandemiakriisiä alan kysynnän olevan laskussa ja olivat vähentäneet tai keskeyttäneet komponenttitilauksiaan. Odotetun kysynnän laskun sijaan tilaukset ovatkin lisääntyneet ja seurauksena on ollut vakava komponenttipula. Autoelektroniikan komponenttien tuotannon läpimenoajat ovat laatuvaatimusten vuoksi tyypillisesti pidempiä kuin muihin sovelluksiin tarkoitettujen komponenttien, mikä tarkoittaa, että tilausten uudistamisen jälkeen autoelektroniikan valmistajat joutuvat odottamaan komponenttejaan vielä pidempään kuin muu teollisuus saadakseen oman tuotantonsa käyntiin. Esimerkiksi sellaiset autonvalmistajat kuin BMW, GM ja Ford ovat joutuneet pysäyttämään tuotantolinjojaan komponenttipulan takia hyvästä autojen tilauskannasta huolimatta.

Vaikka puolijohdevalmistajien komponenttituotanto on tällä hetkellä täydessä käynnissä, kysyntä on vielä paljon tarjontaa suurempaa. On vaikea arvioida kasautunutta tilausten ruuhkaa, sillä monet asiakkaat ovat tehneet samansuuruisia tilauksia kahdelle tai useammalle piiritehtaalle, jolloin yhden tilauksen toimittaminen ja sen tuplatilauksen peruminen on vaikeuttanut piiritehtaiden tuotannon suunnittelua ja toteutusta. Asiakkailla ei ole tietoa siitä, missä tehtaassa heidän tilaamansa komponentit valmistetaan, sillä tehtailta valmistuu tilauksia niille parhaiten sopivalla tavalla. Suuret tilausmäärät ja tuottavammat tilaukset asetetaan usein etusijalle vähemmän tuottaviin ja pienempiin sarjoihin nähden.

Vastatakseen kysynnän kasvuun monet yhtiöt ovat tehneet suuria investointeja uusiin tuotantokapasiteetiltaan parempiin tuotantotehtaisiin. Yhdysvallat ja EU ovat myös julkistaneet suunnitelmia ja suunnanneet varoja puolijohdeteollisuudelle vähentääkseen komponenttien osalta riippuvuuttaan muista maista. On kuitenkin selvää, että täysi rahoitus ei riitä ajan tasalla olevan tuotantolaitoksen menestymisen takaamiseksi. Tehokkaan puolijohdevalmistuksen perustana olevan korkealaatuiseen tuotantoon pystyvän henkilökunnan harjaantuminen osaksi tiiviistä teollisuusklusteria ei tapahdu hetkessä.

Komponenttipulan odotetaan jatkuvan ainakin osalla markkinoista vielä vuoteen 2023 asti. Integroitujen piirien valmistajat (IDM), jotka suunnittelevat, valmistavat ja markkinoivat omia IC-piirejään, voivat auttaa tässä tilanteessa. IDM-valmistajilla on omat tehtaansa ja ne ovat usein erikoistuneet toimimaan tietyillä elektroniikan aloilla. Esimerkiksi muistiteknologioihin erikoistunut Windond arvioi, että tällä markkina-alueella pystytään nyt vastaamaan vain 70 prosenttiin kysynnästä, joka kohdistuu DRAM-, SLC NAND flash-, SPI NAND flash- ja SPI NOR flash -piireihin. Näiden erikoistuotteiden osalta vajeen arvellaan kestävän ainakin vuoden 2022 loppuun saakka, kunnes rakenteilla oleva uusi kapasiteetti saadaan käyttöön.

Sen ansiosta, että IDM-valmistajat omistavat piiritehtaansa, ne pystyvät joustavasti muokkaamaan piirituotantoaan asiakkaan toiveiden mukaisesti. Winbond investoi säännöllisesti lisätäkseen ja uudistaakseen tuotantokapasiteettiaan vastatakseen asiakkaiden vaatimuksiin myös tulevaisuudessa. Tiivis yhteistyö asiakkaiden kanssa takaa, että IDM-valmistaja pystyy tarkasti arvioimaan tulevaisuuden tarpeita.

Kun yhteistyössä asiakkaan kanssa tieto siirtyy luotettavasti molempiin suuntiin, asiakas hyötyy parhaiten IDM-valmistajan tarjonnasta. Asiakkailla on mahdollisuus hyötyä siitä, että informoivat hyvissä ajoin IDM-valmistajaa komponenttien toimitusten häiriöistä. Yksi esimerkki tämän tyyppisen tiedonvaihdon merkityksestä on viime syksyltä, jolloin eräs suuri toimittaja päätti aloittaa DDR3- ja SLC/SPI NAND -piirien valmistuksen vähentämisen. Samoihin aikoihin DDR3-piirien kysyntä kuitenkin lisääntyi 50 prosentilla uusien televisioiden, TV-sovittimien, WiFi-piirisarjojen ja IP-kameroita koskevien suunnittelujen tultua ajankohtaisiksi. Winbond oli havainnut merkkejä siitä, että suuret toimittajat olivat valmistautumassa vetäytymään kyseisiltä markkinoilta, mutta oli samaan aikaan tietoinen läheisten asiakassuhteiden kautta siitä, että uusia kyseisiä komponentteja tarvitsevia suunnitteluja oli tekeillä.

Oli selvästi nähtävissä, että DDR3- ja SLC/SLI NAND -piirien kysyntä tuleekin lisääntymään samalla kun niiden tuotantomäärät vähenisivät. Winbond informoi tästä asiakkaitaan ja alkoi lisätä kapasiteettiaan tehostamalla piiritehtaidensa tuotantokykyä ja nopeuttamalla uusimman DRAM-teknologian käyttöönottoa tuotantoprosesseissaan. Näiden nopeiden toimien ansiosta asiakkaille pystyttiin varmistamaan tarvittavien piirien saatavuus ennen komponenttipulan realisoitumista, ja asiakkaat saivat tuotteensa markkinoille ajallaan.

Samanlainen tapahtumakulku koski myös SPI NOR -piirejä, kun SPI NOR IC-suunnittelutalojen käyttämät piirivalmistajat olivat päättäneet muuttaa tuotantolinjansa uusissa 5G-, AIoT-, langattomissa nappikuulokkeissa ja Chromebook-kannettavissa tarvittavien logiikkapiirien tuotantoa varten. Tällöinkin Winbond oli informoinut asiakkaitaan hyvissä ajoin ja pystyi jatkamaan heidän tarvitsemiensa komponenttien toimituksia. Kilpailijoiden asiakkaat eivät olleet yhtä onnekkaita.

Toki komponenttipulalla on ollut vaikutuksensa myös IDM-valmistajille. Tällä hetkellä kysyntä on puolitoistakertainen verrattuna siihen, mitä Winbond pystyy toimittamaan, ja etusijalla ovat olemassa olevat vakiintuneet asiakkaat hyvien yhteistyösuhteiden ansiosta. Suuret piirivalmistajat eivät samalla tavoin huolehdi pienten asiakkaiden tarpeista. Uusien asiakkaiden osalta Winbond haluaa määrätietoisesti ottaa heidät mukaan rakentamaan yhteistyötä ja siten varmistamaan uusien tuotteiden saamista markkinoille suunnitellussa ajassa. Asiakaskunta onkin kasvanut tällä tavoin. Yhtiö tekee tiivistä yhteistyötä uusien asiakkaiden kanssa edistääkseen mahdollisimman paljon tulevien yhteisten projektien onnistumista. Yhtiö pyrkii myös kaikin tavoin välttämään tilanteita, joissa jotkut asiakkaat olisivat paremmassa asemassa komponenttien toimitusten suhteen kuin toiset.

Puolijohdekomponenttien saatavuuden ongelmat jatkuvat tulevaisuudessakin. Sen seurauksena pitkäaikaiset komponenttien toimitusketjut ovat häiriintyneet ja yritykset ovat joutuneet sovittamaan oikea-aikaisen (just-in-time) tuotantoajattelunsa uuden tilanteen mukaiseksi. Kukaan ei tiedä mitä tulevaisuus tuo tullessaan: palataanko normaaliin vai muuttuvatko toimitusketjut pysyvästi. On aina hyvä liiketoimintastrategia muodostaa tiivis yhteistyösuhde komponenttitoimittajien kanssa ja etsiä IDM-valmistajien joukosta sellainen, josta tuotesuunnittelijat saavat hyötyä tulevaisuudessa monella muullakin tavoin kuin luotettavana komponenttitoimittajana. Sinulla on mahdollisuus päästä näinä vaikeina aikoina ensimmäisenä tietoiseksi teollisuutta kohtaavista muutoksista.