工程设计团队最初要决定项目的性能特征，之后再选出适配其产品性能的元器件，于是连锁反应便从工艺流程的最前端开始出现。随着项目的推进，团队成员要做出几百种甚至是几千种选择，从电容、电阻到产品封装等。在传统的设计流程中，项目团队倾向于使用他们了解并且可能已经使用过的部件——版本可能会有些陈旧，但这些部件数量充足、供应链稳固。
可是现在我们正处于非常时期。PCB供应链出现了变化，这种方法已不再适用于目前情况。
“需求量最大的也就是我们口中所说的‘爆米花部件’——这种成本很低，只需要几分钱。自2000年互联网泡沫出现以来，产品价格一路降到了制造商快要无法承受的程度，产品的平均销售价格已经无法盈利。”Vexos公司（该公司以中低产量电子产品制造服务为主营业务，并提供定制化材料解决方案）供应链高级副总裁Stephanie Martin说道：“和我沟通过的主流制造商中没有一家公司打算扩大大封装尺寸元器件的产能。他们扩大了0201和1005封装元器件的产能，但不打算扩大0402及以上封装尺寸元器件的生产规模。”
这就对那些在设计阶段选定的经检验可靠的部件造成了一定问题。Martin提醒道：“大多数行业领域仍在采用大封装尺寸的元器件。我认为真正能缓解这类尺寸部件压力的做法就是OEM决定重新设计他们的产品，改用小封装尺寸的元器件。”
原因是什么？
Digi-Key公司首席运营总监Dave Doherty表示:“纵观工业、医疗、通讯、军事、航空航天和汽车这几个领域，越来越多的应用需要安装越来越多的电子产品，在这个循环当中我们处于非常强大的环节。但我要说，汽车业是给基础结构施加压力的主要因素之一。 ”
John Watson最近在2019年1月刊英文原版《SMT007杂志》上发表了一篇文章《资深工程师解读电子元件紧缺危机》（见本期），在文中他做了一个计算。“未来一年里预计将生产出大约15亿部智能手机，每款旗舰机型大概包含1000个电容。据目前情况估计，MLCC电容器的全球产能是3万亿个。其中50%的MLCC电容器已指定并已确实用于移动手机领域。”
Watson 继续说：“配有标准内燃机的汽车大概需要2000个至3000个电容。一辆电动汽车所需的电容数量高达22000个。此外，电动汽车内控制电路的温度升高，意味着不再适合使用传统塑料薄膜电容，所以陶瓷MLCC的使用率会增加。”
仅仅通过这两个市场趋势就可以看清楚目前的形势。Martin对此的描述是，“一般情况下，市场会追随一些新款的必备装置——不论是传呼机、手机还是笔记本电脑——但这个市场周期则已全然不同。它不是任何单一设备的市场；这个市场领域就是我们所说的将一切产品电气化处理。现在正在发生巨变。所有的设备——物联网、智能设备、车用物件、手机都同时向我们袭来。”
Dave Doherty说：“一场重大的技术变革正在发生，我们目前还处于初始阶段，但我认为发展速度会加快。行业会追求越来越小的产品体积，设计师要尽可能采用体积最小的部件来设计产品。他们总是倾向于使用得心应手的部件，所以我们经常能看到一个全新的设计中使用了已经被淘汰的元器件。”
影响一直延续到下游
完成设计之后，设计团队会将包括元件和电路板等在内的物料清单移交给采购人员。这意味着设计团队的工作已经全部完成了吗？并不是，他们的工作不会这么快结束。一些有关元器件的细小决策——尤其是在对已经检验证明可靠的元器件、常用元器件和2美分的无源元器件进行选择时——很有可能造成BOM出现问题。
当采购团队接到任务以后就要逐条检查BOM，他们可能会发现有些零件已经停售了（至少是不会通过主要供应商出售了）。那些久负盛名、被设计团队严重依赖的大封装分立元器件已经彻底退出了历史舞台！采购团队无法找到这种尺寸的元器件！如果买方发现了某种元器件与设计的性能规格要求相匹配，那这种元器件很有可能使用的是0201封装——而不是工程师在BOM上明确指定的0804封装。
采购团队现在要发送两份备忘录，一份给设计团队警告他们采购陷入了僵局，另一份是发给产品经理，告诉他们新产品的发布计划可能无法如期进行。之后采购团队会慌忙地四处打听哪些非主要渠道可以购买到所需部件，甚至有可能去水货市场购买。
就算采购团队解决了部件采购问题，设计团队还是没有完全结束他们的工作。就如同元器件库存状态变化的速度一样，一旦项目推进到了生产阶段，整个情况就变得不再稳定。在制造产品期间或者是前两批生产之间仍有可能会出现部件紧缺现象。
Watson指出：“很多部件供应商现在都转而采用配给制。也就是制造商将现有的库存分配给不同采购商，所以采购商只可能得到一定比例的库存。供应商当然是希望与那些订单量最大的公司合作。”
Watson继续补充道，“从公司的角度考虑，配给制势必会造成恐慌。为了确保能够购买到元器件，新的常规方法就是将订单数量提高到原来的2倍或3倍，然后储备这些元器件供日后使用。但这只会让已经非常脆弱的供需体系面临更多压力。”
Doherty的观点也与之类似，他表示：“Digi-Key公司在购入更多库存。我会要求每个人都尽可能多地购入现在供应的产品。”
NCAB集团大客户经理Wayne Antal说：“确定这种现象是否会成为长期趋势的征兆在于元器件制造商。如果他们不打算增加产能，那他们就是认为这种情况只是短期现象。问题在于——‘多久才能算得上是短期现象？’是半年、一两年、还是更久？”
Antal说：“我一点都不羡慕他们。我只负责生产出一种元器件——电路板，而他们要找到BOM上列出的所有元器件。现在这种情况下，购入BOM上列出的所有元器件变得越来越困难了。”
PCB生产并没有完全不受影响
PCB制造商Sunstone Circuits公司的市场总监Matt Stevenson说：“从PCB制造商的角度来看，我们目前还没有发现部件紧缺给我们造成了直接影响，但当我们给出一个全包工程的报价时，我们确实发现客户在答复报价时出现了延迟和各种问题，甚至无法用可行的方式给出整个BOM的报价。”
虽然PCB生产步骤没有直接受到元器件紧缺问题的影响，但间接影响还是存在的。有时候甚至都很难购买到层压板。Martin最近在Vexos的经历说明了这一点，“去年夏天他们买不到铜箔来生产层压板，因为所有的铜都销售给了电池和电动汽车行业。”但是，她还提醒大家现在的情况可能发生了转变。“我们最近没有遇到很多生产问题。我们大多数供应商的交付时间都回到了正常状态——大概是6周的样子。去年夏天他们的交付时间延长到了10周，而且产品价格也急剧攀升。现在价格有所回落并稳定在了一定水平，交付时间也缩短了。”
材料分销商Insulectro公司的副总裁John Lee补充道：“快转模式在以前是一种稀有模式，采用这种模式还要收取额外费用。所有人都对一般的交货时间感到很满意。但现在快转模式已经成了新常态；人们希望使用快转模式，而且不再需要支付额外费用。”
对制造商提供快转模式交货的驱动因素可能是因为客户的需求在改变，所以必然会导致层压板供应商要面临巨大的压力才能保证货品供应顺畅无误。Lee指出：“我们出售的大多数材料当中，制造商必须要拿到材料以后才能正式开始工作——他们必须要有层压板，因为层压板是所有工作的起始点。如果我们无法管理好供应链，我们就有可能耽误交付时间或是失去一个客户，因为他们拿不到材料就没法开始工作。”
正如Martin和Doherty所指出的一样，现在三大巨头市场似乎占用了供应链上的大部分元器件，这三大市场是航空航天业、电动汽车行业以及蜂窝通讯行业。Lee表示:“在这方面，我们听到的都是有关汽车行业的信息。很多供应商都在努力研发新产品。我知道Isola公司研发出了一种新的层压板产品，他们将这款产品投放到了德国专门用于汽车生产。”
Lee还评价了通讯市场，但是“所有人都很好奇5G会带来哪些变化、会如何颠覆整个市场。军用行业和航空航天业的要求非常高，所以对供应链上的材料提出了更多约束条件。我们还需要管理好材料的失效时间。就算产品基本没什么问题，我们也不可能对那些销往军用与航空航领域的材料进行重新认证。”
这场连锁反应会持续多久？
Octopart公司提供与CAD工具部件定义和部件可用信息有关的在线资源，该公司业务发展部副总裁Dan Schoenfelder表示:“根据我们掌握的数据和工厂对部件的使用情况来看，所有的指标都表明现在这种趋势会持续下去。从我所处的位置来看，很难判断接下来会发生什么，即使是未来3个至5个月的形势,我也无法预测。”
Kimball Electronics公司全球供应链总监Jamey Mann在《切勿放松：供应链压力仍然存在！》一文中用统计数据总结了目前的情况 。文中写道：“因为在产能方面的投资过少，再加上如今对电子产品功能的要求提高，大多数MLCC领域的制造商都是按照配给制运行生产的。尽管市场中很多大型生产商目前正在扩大产能，将产量提升15%，但预计2019~2020期间市场还是会继续遵循配给制。订单出货比仍然保持在1.5：1。”
Watson提供了设计师的观点：“从开始设计新产品的第一天起，我们就不得不去质疑自己使用的元件。但问题是我们不清楚各个时期元器件的具体状况。我们从两方面都遇到了问题，有些元器件我们本以为不会出现任何问题，但在设计到一半的时候却出了问题，反过来也是如此。情况越来越糟，以至于有些时候当我们刚确定元器件的位置，但还没来得及填好订单时，部件就已经脱销了。”
Doherty说：“我可以证明这一点。对于很多供应商而言，这已经影响到了他们的经济情况。最普通的商品都已经受到了严重影响。价格已经低到不能再低了，制造商被迫生产出更多的产品，但整体转售率却是越来越低。这种模式已经无法持续下去了。”
解决连锁反应问题
对于如何解决这一严重问题，Martin认为：“唯一可以解决市场问题的途径就是有新制造商进入这个行业，从而可以增加行业产能。”
为了保持竞争力、创造出使用寿命较长的产品，设计团队在选择元器件和运用技能时，需要考虑使用供货长期稳定的零件。设计师还应注意部件在短期之内的库存状态。解决方法也许应该从设计师开始，设计师必然要负责更新设计来确保产品的时效性，但同时也需要保证从整个供应链到生产制造过程当中每个人都可以及时获取最新信息并随时保持沟通。
Watson的建议是:“要做到消息灵通。很多元器件供应商都会发布他们的元器件状况预测。要关注行业发展趋势。越早了解问题所在和问题走向，就能越快做出合理决策、及时做出改变。所以需要阅读电子杂志和新闻。”
Doherty分享了Digi-Key的观点：“对于那些想要寻找产品和货源的人来说，现在比较困难。但我们还是想成为值得信赖的合作伙伴，有一点我们有目共睹——虽然要面临各种各样的约束条件，但我们的客户还是想从授权的代理商那里进货。”
Doherty的建议是:“我们的工程团队非常乐于提供参考建议。有些客户真的会在采购部件的过程中把他们的BOM让我们评估。我们希望这个过程顺利，因为你无法在采购时再进行干预。一定要从上游的设计阶段就开始考虑这些问题，所以要从打电话、发邮件或者是和相关人员进行在线沟通开始。如果你不与Digi-Key合作，也可以与其他公司合作，在这样一个时期如果你能在设计上多一点灵活性是非常值得的。”
Mann加上了数字期限：“我强烈建议你的供应链管理团队要与OEM和供应商密切合作，至少要确保一年的需求量能够得到保障。在这样的时期，市场再也无法承受任何需求量的上涨。同样，我还建议你去除单一供货源的元器件，因为单一供货源会限制供应链方案的灵活性。”
回到原点
SnapEDA和其他元器件库供应商也在尽力提供帮助。“我们有一个庞大的数据库，记录了供应商的技术规格，所以针对类似的部件我们可以给出推荐建议。例如，如果指定产品缺货，SnapEDA就可以推荐其他与引脚和占用空间兼容的备选产品。这样一来，设计师就可以在不需要改变PCB布局和项目日程安排的前提下，使用不同的产品来满足同样的技术规格要求。这种方式甚至还有助于优化BOM成本。”
Baker补充道：“虽然我们没有针对专业采购人员做出推广，但我们看到他们采纳了这种方式。他们经常使用我们专有的信息采集系统查询分销商给出的价格和库存量。SnapEDA真正发挥作用的地方是他们开始考虑其他替代产品。”
总结
作为电子产品生产链上的一个关键步骤，到目前为止，PCB制造业并没有受到供应链上掀起的连锁反应的影响。对于材料供应紧缺这一独立事件，所产生的最大影响应该是部件供应问题导致客户预测出现巨大波动。
至少目前如此。
随着供应紧缺情况进一步持续，三大重要领域继续购买开放市场中的部件，铜材紧缺现象有可能会进一步恶化，导致连锁反应带来的冲击比Martin文中提到的还要严重。此外，元器件紧缺也会影响到生产设备的公司，有可能在PCB行业生产量不断上涨的情况下，导致制造商的设备订单交付延迟。
同时，制造商可能希望推出现有产品的新版本，而旧的、停产的部件会调整设计为更新更小的元器件。
是的，这场连锁反应波及的区域非常广泛。
