Co napędza starzenie się w elektronice
Starzenie się komponentów jest naturalną częścią cyklu życia produktu, ale ostatnie lata przyniosły gwałtowny wzrost wycofywania z produkcji jako efekt pandemii. W 2021 roku wycofanych zostało 528 546 komponentów. W kolejnym roku liczba ta wzrosła jeszcze bardziej, osiągając 756 087 wycofań w 2022 – czyli prawie 50% wzrost rok do roku.
Najświeższe dane pokazują, że ten wzrost zaczyna się stabilizować. W 2023 r. tylko 473 910 komponentów osiągnęło koniec cyklu życia (EOL), co oznacza spadek o 37% rok do roku. Dane z dwóch pierwszych miesięcy 2024 wskazują na podobny trend – dotąd ogłoszono 39 190 EOL.
Pomimo ostatniego spadku wycofań, liczba firm ogłaszających EOL rośnie z roku na rok od 2021, a w 2023 aż 990 producentów wycofało komponenty. Ten trend utrzymuje się w 2024 – już 305 firm ogłosiło EOL w ciągu dwóch pierwszych miesięcy roku.
Analizując historię wycofań EOL, Z2Data ustaliła, że dwa miesiące – marzec i październik – notowały więcej wycofań niż pozostałe okresy roku. Choć brak gwarancji, że właśnie wtedy w danym roku nastąpi największa liczba EOL, to jednak są to okresy, w których inżynierowie projektujący elektronikę oraz osoby odpowiedzialne za strategiczne zaopatrzenie powinny ze wzmożoną ostrożnością obserwować komunikaty i zmiany dostępności.
W 2023 wycofano 473 190 komponentów. Co istotniejsze – wiele z tych EOL nie zostało poprzedzonych powiadomieniem o zmianie produktu (PCN) wysłanym przez producenta. Około 30% tych wycofań, czyli ok. 142 173 komponentów, nie było zapowiedzianych przez PCN.
Ten brak komunikacji po stronie dostawców to jedno z głównych wyzwań związanych ze starzeniem się komponentów, utrudniające producentom reakcję. Firmy, które nie otrzymują PCN dla wycofywanych komponentów, nie mają wystarczająco dużo czasu realizacji, aby odpowiednio zmodyfikować projekty, zestawienia materiałowe (BOM) i relacje zaopatrzeniowe. W efekcie muszą wdrażać plany awaryjne na ostatnią chwilę, co zwiększa ryzyko błędnych decyzji i pośpiechu w kluczowych procesach łańcucha dostaw.
Świadomość, że niemal jedna trzecia wszystkich EOL odbywa się bez uprzedzenia, czyni zarządzanie ryzykiem i strategią starzenia się krytycznym elementem ciągłości operacyjnej.
Ponieważ liczba elementów pasywnych dostępnych w dystrybucji jest bardzo wysoka, nikogo nie dziwi, że stanowią one największy udział wśród wycofywanych komponentów. W 2023 roku w tryb wycofania przeszło 79 669 rezystorów, następnie 54 663 wycofania pojemności, 53 831 wycofań złączy oraz 13 367 rezonatorów kwarcowych.
Ponieważ półprzewodników w dystrybucji jest znacznie mniej, liczby EOL w tej kategorii zawsze będą wyraźnie niższe niż dla elementów pasywnych. Dane jednak pokazują, że w 2023 roku wycofano znaczącą liczbę półprzewodników. Było wśród nich ponad 6 268 ograniczników przepięć, 5 884 liniowe stabilizatory napięcia, 4 931 mikrokontrolerów, 3 533 prostowniki oraz 2 230 MOSFET-ów.
Z uwagi na poważne wyzwania związane ze starzeniem się półprzewodników, liczby te niewątpliwie przełożyły się na istotne skutki dla producentów, dystrybutorów i wszystkich interesariuszy w elektronicznym łańcuchu dostaw. Skomplikowana wymiana kluczowych półprzewodników to wyzwanie, które dotyka zespoły inżynieryjne, działy zarządzania zakupami i strategicznego zaopatrzenia.
Z2Data przeprowadziła badanie wśród profesjonalistów branży elektronicznej, aby poznać ich perspektywę na najważniejsze wyzwania związane z zarządzaniem wycofywaniem komponentów. Najczęściej wskazywanym problemem, wymienianym przez nieco ponad 30% respondentów, było zapewnienie kompatybilności i wydajności zamienników. Kolejnym wyzwaniem była trafna prognoza trendów starzenia się komponentów, wskazana przez ok. 25% ankietowanych. Inne problemy obejmowały identyfikację komponentów alternatywnych, zapewnienie budżetu na zarządzanie wycofaniami oraz brak otrzymywania powiadomień o EOL.
Z2Data zapytała również profesjonalistów, jakie czynniki według nich są najważniejszym katalizatorem EOL komponentów. Większość respondentów (38,5%) wskazała na postęp technologiczny wyprzedzający cykl życia komponentu jako najważniejszy czynnik, podczas gdy 25,6% zwróciło uwagę na zakłócenia w łańcuchu dostaw. Inne odpowiedzi obejmowały spadek popytu rynkowego (20,5%) oraz zmiany norm branżowych (12,8%).
Porównując wyniki ankiet z rzeczywistymi danymi o przyczynach wycofań, Z2Data zaobserwowała istotne rozbieżności. Profesjonaliści jako główne powody wycofań poprawnie wskazali trzy najważniejsze czynniki, jednak nie w trafnej kolejności.
Według analiz Z2Data, niskie zapotrzebowanie rynkowe – które wskazało tylko 20% respondentów – to główna przyczyna starzenia się komponentów, odpowiadająca za 78% wszystkich przypadków EOL. Zmiany technologiczne, które okazały się najczęstszą odpowiedzią ankietowanych, stanowią jedynie 15% wycofań. Zakłócenia w łańcuchu dostaw, wskazywane przez 25% badanych jako główna przyczyna, odpowiadają jedynie za 7% wszystkich EOL.
Z2Data przeanalizowała, jak starzenie się występuje w trzech kluczowych kategoriach półprzewodników: mikrokontrolerach (MCU), polach programowalnych FPGA oraz dynamicznych pamięciach DRAM.
W przypadku MCU starzenie się jest szczególnie widoczne na poziomie technologii procesu. Technologia 350 nanometrów, rozwijana od połowy lat 90., praktycznie znajduje się już w fazie schyłkowej – komponenty EOL stanowią ponad 70% wszystkich mikrokontrolerów 350 nm. Najwięcej wycofań w 2023 notowały technologie 180 i 130 nm, co pokazuje szybkie przejście na technologie 28 i 16 nm. Na tych starszych węzłach mniej niż połowa mikrosterowników pozostaje aktywna.
W samym 2023 r.: wycofano 1 495 mikrokontrolerów 180 nm, 996 jednostek 130 nm oraz ponad 1 063 komponenty 350 nm i 250 nm osiągnęły EOL. Dla porównania, w przypadku węzłów 16 nm wycofano tylko dziewięć komponentów, co wskazuje na praktycznie zerowe ryzyko starzenia się.
Starzenie się dotyczy nie tylko półprzewodników różniących się wielkością węzła, lecz również starszych technologii bitowych. Historycznie mikrokontrolery 110 i 130 nm wykorzystywały mieszankę technologii 8, 16 i 32 bitów. Wraz z przechodzeniem branży na mniejsze węzły, coraz częściej 8 i 16 bitów zostaje zastępowane przez mikrokontrolery 32-bitowe.
Obecna struktura produkcji dla węzłów 40 i 55 nm obejmuje niemal wyłącznie technologię 32-bitową – to ważna informacja dla firm oraz zespołów inżynierskich planujących redesign lub modyfikacje istniejących BOM.
Jeśli chodzi o technologię procesu, trend starzenia się FPGA jest zbliżony do MCU. Większość układów FPGA o wielkości węzła 90 nm i powyżej osiągnęła już EOL, a układy 130 i 150 nm wciąż są aktywne w ok. 40–50%. Dla węzła 28 nm i mniejszych aktywność układów FPGA wynosi ok. 90% lub więcej.
Obecnie FPGA w technologii 65 nm szybko zbliżają się do wycofania – w 2023 roku odnotowano znaczny wzrost liczby wycofań – aż 215 półprzewodników tej technologii osiągnęło EOL. Szereg innych węzłów, m.in. 90, 150, 180, 220 i 300 nm, notowało ok. 150–155 wycofań w 2023.
Technologia pamięci typu DDR (double data rate) pojawiła się ok. 2000 roku jako kolejna generacja po SDRAM. Od tego czasu przeszła przez liczne ewolucje – DDR2, DDR3, DDR4 oraz DDR5 (wprowadzona w 2020 r.).
Ponad połowa układów DDR, DDR2 i DDR3 jest już wycofana, podczas gdy w segmencie pamięci dominują DDR4 i DDR5. DDR3, wprowadzona w 2007 r., stopniowo zostaje wycofywana.
Analiza DRAM ze względu na rozmiar węzła technologicznego pokazuje gwałtowną tendencję do przechodzenia na zaawansowane wafle. Większość układów DDR dla węzłów 40 nm i większych – aż do 150 nm i powyżej – jest obecnie wycofana. Od 20 do 28 nm to obecnie punkt zapalny dla EOL – 74,5% tych układów osiągnęło już koniec cyklu życia.
Wyzwania związane ze starzeniem się komponentów można skutecznie ograniczać dzięki różnorodnym strategiom prewencyjnym. Proaktywne podejście pozwala firmom uniknąć nieoczekiwanych zakłóceń w łańcuchu dostaw.
Najwyższym priorytetem w skutecznym zarządzaniu wycofywaniem komponentów jest konsekwentny multisourcing wszystkich pozycji. Należy identyfikować zamienniki odpowiadające parametrom formy, dopasowania i funkcji, a także korzystać z możliwości modernizacji technologicznej tam, gdzie to uzasadnione. Skuteczny multisourcing oznacza także kompleksową dywersyfikację łańcucha dostaw – należy sprawdzić, czy zamienniki są produkowane w różnych zakładach, tak aby jedno zaburzenie nie wyeliminowało wszystkich alternatyw jednocześnie.
Kolejnym istotnym podejściem jest prognozowanie cyklu życia komponentów. Dostęp do danych o trwałości poszczególnych elementów pozwala odpowiednio wcześnie planować działania i przygotować zamienniki jeszcze przed pojawieniem się presji czasowej. Rzetelne prognozy wymagają połączenia danych o popycie rynkowym, postępie technologicznym i trendach branżowych.
Na koniec, prowadzenie regularnej komunikacji z dostawcami daje firmom pełniejszy obraz potencjalnego wpływu różnych czynników na łańcuch dostaw. Osoby zarządzające zaopatrzeniem powinny informować się o przygotowaniach producentów do nowych regulacji zgodności, powiadomień PCN czy także nagłych zmian popytu. Budowanie silnych relacji z dostawcami sprzyja przejrzystości i współpracy strategicznej, pozwalając zapobiegać przyszłym problemom.
Starzenie się komponentów to proces zarówno zmienny, jak i nieunikniony. Chociaż 2023 przyniósł powrót do względnej normalności po pandemicznym skoku, niemal 474 000 komponentów osiągnęło EOL. Analizując dane z dwóch pierwszych miesięcy, rok 2024 zapowiada się na podobnym poziomie.
Zarządzanie starzeniem się komponentów to stałe wyzwanie dla firm. Z Z2Data Part Risk Manager zespoły zyskują przewagę w radzeniu sobie z zakłóceniami i mogą wybierać komponenty idealnie dopasowane do wymagań produktu. Moduł Part Risk Manager opiera się na bazie danych zawierającej informacje o ponad miliardzie komponentów i pozwala łatwo wyszukiwać oraz porównywać części spełniające wymagania dotyczące formy, dopasowania i funkcji.
Platforma oferuje także unikalny algorytm prognozowania cyklu życia, wspierający proaktywne podejście do ryzyka związanego ze starzeniem się i wycofywaniem komponentów z produkcji. Dzięki Part Risk Manager z łatwością można przeglądać prognozy końca cyklu życia (EOL), znaleźć odpowiednie zamienniki oraz projektować produkty o dłuższym czasie eksploatacji — minimalizując zakłócenia i ograniczając niepotrzebne koszty. Wszystkie dane dotyczące komponentów — w tym status cyklu życia, zgodność z przepisami, dostępność na rynku i odniesienia krzyżowe — dostępne są z poziomu jednej scentralizowanej platformy.
Identyfikuj zamienniki spełniające kryteria dotyczące formy, dopasowania i funkcji. Dywersyfikuj miejsca produkcji, aby jedno zakłócenie nie wyeliminowało kilku opcji alternatywnych jednocześnie.
Uzyskaj dostęp do danych o trwałości poszczególnych komponentów, aby przygotować się na EOL z dużym wyprzedzeniem. Uwzględniaj w strategii popyt rynkowy, trendy technologiczne i zmiany branżowe.
Buduj silne relacje z dostawcami, aby wcześnie otrzymywać ostrzeżenia o PCN. Analizuj, jak producenci przygotowują się do zmian regulacyjnych i zmian popytu zanim staną się one problemem.
Załaduj zestawienie materiałowe (BOM) i uzyskaj status cyklu życia, prognozy EOL, alerty o starzeniu się i kwalifikowane zamienniki dla każdego komponentu wśród ponad 1 mld części w jednym widoku.
Get a Demo
