半导体供应链风险传递及控制

□文/袁 婷 董 敏

（南京工业大学经济与管理学院 江苏·南京）

［提要］ 半导体供应链上的企业一旦产生风险，就可能通过供应链中的商流、资金流、信息流传递至其他企业，从而引发“多米诺”效应。基于此，从供应链风险传递角度出发，构建半导体供应链网络，改进经典的传染病模型，从而提出相应的风险控制策略。

近些年，中美贸易摩擦升温，不仅中国高科技产业受到挑战，还波及到欧盟国家电子半导体企业，导致全球半导体产业链遭受巨大打击。半导体制造包括众多环节，涉及原料和设备采购、半导体设计和制造、封测和分销等，且分工程度高，供应商分布各地，生产完整的半导体器件需要经历庞大的工艺制程，使得半导体产业链极其复杂。复杂性使得半导体供应链上企业间的合作愈发紧密，导致供应链面临内外环境引发的风险。同时，供应链风险又极具传递性，供应链上的半导体企业一旦感染风险，便可能将风险传递给上下游企业，继而整个半导体供应链面临风险。因此，本文从风险传递特征研究半导体供应链，并据此提出风险控制策略。

一、半导体供应链风险传递模型构建

（一）半导体供应链网络构建。随着将供应链看作复杂适应系统，复杂网络逐渐进入供应链研究者的视野，成为研究供应链网络中企业间关系的有力工具。现阶段，关于半导体供应链网络拓扑结构的研究很少，如何针对半导体产业的特征构建供应链网络是亟待解决的问题之一。在经济发展下，半导体供应链形成了包含多个供应商、制造商和分销商的层级网络，各个层级的企业间具有复杂的利益牵连和业务联系。各企业和企业间的联系共同组成了供应链网络，其可视为由多个链式供应链和各链式供应链间的交易关系形成得错综复杂的供应链网络结构。因而供应链结构本身就具备复杂网络属性，但与其余复杂网络又不同，该结构中各个层级都存在着少量核心节点企业，这种结构为本研究引用复杂网络理论来分析半导体供应链风险提供了重要支撑和创新活力。

基于半导体供应链的特性构建半导体供应链网络，该网络是包含了（原料/设备）供应商、（设计/制造/封测）制造商、分销商的三级供应链。根据上述内容，以网络增长和择优连接机制生成半导体供应链网络，并生成其度分布。从其度分布能够得出，复杂网络中大部分节点的度值较小，少量的节点的度值较大，即本文所构建的网络模型的度分布呈现幂律分布，符合无标度网络的特性，这与真实供应链网络的无标度特性相契合。这能够理解为在日益激烈的半导体市场竞争中，技术成熟、资本密集的半导体制造企业作为供应链网络中的关键节点，度值较大，核心竞争力吸引了更多的企业与其形成合作关系；而大部分的企业由于经营规模小、品牌知名度低、产品种类少、制度不完善等因素，较少地选择与之产生利益和业务关联，所以，该类别的企业在供应链网络中的度值较小。

（二）风险传递动力学模型。根据国内外学者的研究，传染病传播模型可应用于供应链网络风险传递的研究。本文在探究风险传递的过程中以SIR 模型为基础来阐述半导体供应链网络风险传递机制，SIR模型的适用性主要体现在以下方面：（1）传递环境：传染病是通过社交网络传播的，人们之间的联系与接触就是传播的路径。风险在半导体供应链网络中传递，企业为传播对象，抽象为供应链网络节点；节点企业间的交易往来就是传递的路径，抽象为供应链网络的边。社交网络和半导体供应链网络都是复杂网络，因此传递环境是相似的。（2）传递方向：在社交网络中，传染病传播是无向的，呈现辐射状。同样，风险事件发生后，风险源的相邻企业节点首先受到影响，通过这些相邻节点，风险传递到其他企业，从而给整个复杂的供应链网络带来损失。在复杂的供应链网络中，虽然存在上下游企业，但从风险传递的角度来看，上下游企业之间是相互作用的，也就是说，下游企业的异常也会给上游企业带来负反馈。所以，风险在半导体供应链中的传递亦是无向的。（3）传递对象：传染病的传染对象是免疫力参差的独立社会人，同样，供应链网络风险传递的对象也是抗风险能力有差异的独立企业。所以，传递对象是类似的。（4）传递机理：传染病的传播是感染者将传染病传给与其直接接触的个体，感染者再继续传染接触的人，进而导致传染病广泛传播；同样，风险的传递是感染企业将风险传给与其有直接交易往来的邻居节点企业，感染企业再继续传染与其接触的邻居节点，从而风险扩散至整个半导体供应链网络。基于上述适用性，半导体供应链网络风险传递的研究可以借助传染病模型。另外，本文在探究复杂网络风险传递的过程中，考虑到其他因素，从而改进SIR 模型，以阐述半导体供应链网络风险传递机制。

在SIR 模型中，S（Susceptible）——易感状态，该状态节点是健康的，存在被感染的可能；I（Infected）——感染状态，该状态节点感染病毒，并以一定概率传染给邻居节点；R（Removed）——免疫状态，处于此状态的节点被治愈，具备一定免疫力；α 为易感状态的节点被感染为感染状态的节点的概率；β 为感染状态的节点被治愈为免疫节点的概率。在该模型中，存在易感、感染和免疫状态的节点，少数节点成为传染源，易感点以一定概率感染疾病后变为感染节点，并且感染节点以一定概率恢复后变为免疫节点，且永久性免疫。该模型应用于研究不会二次感染的传染病，例如水痘。考虑到实际的半导体供应链网络风险传递过程，本文引入淘汰和丧失免疫机制以改进SIR 模型。一方面在新冠肺炎疫情肆虐全球或国际贸易的影响下，很多节点企业因抗风险能力较低而破产，即这些感染风险的企业以一定概率倒闭而成为淘汰节点；另一方面恢复后的企业会再次感染风险，即这些恢复状态的企业会丧失免疫力，以一定概率再次成为易感节点。因此，本文的半导体供应链风险传递模型如图1 所示。（图1）

图1 风险传递模型图

二、风险传递分析

（一）风险传递规模分析。随着时间推移，风险传递的各个演化阶段成为供应链风险传递的重要节点，同时不同阶段风险传递的规模持续变化，这对半导体供应链网络内风险传递的分析具有重要意义。因此，本文分析了随着时间推移供应链风险传递规模的变化。其中，取易感节点企业感染风险转化为感染状态节点的概率α=0.6；感染风险的节点企业转化为免疫节点的概率β=0.3；感染风险的节点企业因抗风险能力低而转化为淘汰节点的概率φ=0.01；免疫状态的节点企业丧失免疫力，转化为易感节点的概率η=0.2。同时，网络节点规模N=500，初始状态存在一家企业感染风险，由此仿真分析半导体供应链网络中风险传递规模的变化。由结果得出，半导体供应链网络中一家企业感染风险后，短期内，风险大范围传递，易感状态的节点企业数迅速降低，感染状态的节点企业不断增加，在t=6 时，供应链网络中14%的企业被风险影响，此时感染供应链风险的规模达到最大；而后，供应链上的节点企业采取对策以控制风险，感染状态的节点企业数逐渐降低，供应链网络也趋向稳态；另外，在t=15 时，易感状态的节点企业数到达谷值，随着少数免疫状态的节点企业减低或丧失抗风险能力，易感节点密度曲线逐渐上升至稳定值。在整个半导体供应链风险传递的初期，风险传递的速度很快，在短时间内就传递了较大范围，这对于供应链网络中的节点企业进行风险防控具有重要意义。

（二）初始时刻风险源对风险传递影响的分析。上文分析了在半导体供应链网络中风险传递规模的变化情况，现对比探究初始时刻一个和多个感染风险的节点企业对半导体供应链风险传递的影响。其中，初始时刻半导体供应链网络中仅一家企业感染风险，则I（0）=1；初始时刻半导体供应链网络中多家企业受到风险影响，则I（0）=10。设置感染率α=0.6，恢复率 β=0.3，淘汰率 φ=0.01，丧失免疫率 η=0.2，演化时间为50 个时间步长，循环5 次取均值，运用Matlab 根据以上参数设置对半导体供应链网络中风险的传递进行仿真。从仿真结果能够看出，初始时刻感染风险的节点企业数大，风险的传播速率也更大，使得风险在短期内就被传递给供应链网络中较多的节点企业。同时，供应链风险的传染率比恢复率大，企业的抗风险能力不足而将风险传递给更多的节点企业，从而供应链网络风险传递规模相对较大。之后，网络中节点企业采取控制风险策略，供应链风险传递被遏制，风险传递规模也趋于零，整个半导体供应链系统逐步稳定。

三、供应链风险传递控制策略

为保证整个半导体供应链的正常运作，本节将根据风险控制原则，基于供应链系统的角度，从以下方面为半导体供应链系统提出风险控制策略。

（一）建立完善的供应链风险管理体系。半导体企业为有效实现对风险的全面把控，应设立相关职能部门，从上到下，由高级管理人员或总经理负责。风险管理部门主要承担以下职责：收集风险因素信息并建立风险数据库，风险数据库中涵盖风险产生、风险缘由、风险持续多久、风险处理策略和风险导致的损失等，记录内容越具体越能为企业日后的风险控制提供借鉴；随着经济发展、外界环境的不断变化，已有风险会发生质变而产生新风险，半导体企业应保证风险动态监测，完善风险数据库，并统一标准风险管理指南，以建立完善的半导体供应链风险管理制度。另外，半导体企业要建立完善的供应链风险管理体系，需规范企业资金管理制度，以防止因资金周转困难而导致原料供应中断；需规范库存管理制度，广泛应用精益生产以解决库存过剩和浪费等问题，形成高质量生产；需规范企业员工的综合素质培训制度，基于历史风险事件来培训员工，培养企业员工的风险意识，以提高风险应对能力。

（二）优化网络结构，增强供应链弹性。供应链弹性是抵抗外部风险和从风险中恢复初始状态的能力。供应链弹性主要从柔性和敏捷性两个方面来衡量。供应链柔性指供应链面对变幻的生产和市场环境及时调节相应客户需要的灵活性。供应链敏捷性指供应链在无法预料的需求和供应变化中迅速调整策略的能力。增强供应链弹性的主要方式是优化供应链结构，分析结构以移除不稳定的部分结构，进一步构建以关键节点企业为核心的供应链网络结构，完善供需匹配系统，提高供应链的竞争力。半导体是技术、人才、资源密集，以客户为创新导向的行业，并且全球化的特点突出，使得不稳定的外部因素增加，从而影响半导体供应链运作。同时，半导体企业间联系紧密，并且供应链网络结构具有无标度特性，这为供应链风险传递提供了渠道，也对供应链弹性提出了要求。富有弹性和韧性的供应链，在面对外部环境的不稳定因素时，可迅速调整策略，施行降低风险的措施。然而，对风险的及时应对须基于准确的外部环境预测，因而半导体企业要提升对外部环境的关注度，第一时间获取客户需求、市场导向，保证库存和生产的冗余，规避供需不匹配产生的风险。

（三）构建信息共享平台，提升供应链竞争力。信息风险广泛存在于供应链系统中，其存在和放大扰乱了供应链系统的稳定运作。因此，应构建信息共享平台，整合业务流程，实现信息的有效传递和共享，防范不完全信息造成的风险，减弱供应链中的牛鞭效应。构建供应链信息平台主要存在两方面的利处：对上游企业来说，供应商通过应用信息集成平台，准确了解生产制造商的生产计划，进而调节自身库存；对下游企业来说，企业能够了解顾客的需求信息，提升客户满意度。半导体供应链信息共享平台包括了原料和设备、成品需求以及运输、存储、搬运等物流等各种信息，打破了信息的壁垒，实现了企业间数据的互通互联，防止了信息不对称而造成的风险放大，并且有利于提升供应链上的企业的沟通效率和凝聚力。在疫情反复的特殊时期，半导体供应链信息共享平台显得尤为重要，提高了信息的透明度，帮助半导体供应链上的企业及时沟通，形成有效的配合来控制风险。但是，信息透明度一定，信息风险仍会阻碍供应链上半导体企业间的合作。基于此，半导体企业需要构建多种信息沟通机制，提高供应链上信息的披露程度，极大程度上实现信息共享。

（四）推进协同发展的合作关系，供应链实现风险共担。一方面企业是独立的经济主体，基于利润最大化原则，自行与上下游企业构建合作关系，在供应链中实现减少成本、强化市场信息管理、提升企业影响力的目标；另一方面供应链管理强调供应链网络中节点建立协同发展的合作关系，以保证供应链鲁棒性，所以合作关系对企业发展具有着重要意义。