汽車芯片供給最黑暗期是否真的已經(jīng)過(guò)去

芯片短缺之風(fēng)已經(jīng)吹了不小的一陣子。實(shí)際上，自2020年下半年以來(lái)，“缺芯”的不安與焦慮就發(fā)酵與蔓延在半導(dǎo)體行業(yè)之中。

據(jù)了解，今年以來(lái)，受芯片短缺等因素影響，豐田、大眾、福特等眾多車企的國(guó)外工廠多次減產(chǎn)甚至停產(chǎn)。分析機(jī)構(gòu)認(rèn)為，芯片短缺或?qū)е氯蚱嚠a(chǎn)業(yè)損失1100億美元，今年全球汽車產(chǎn)量或?qū)⑾陆?00萬(wàn)輛左右。

芯片短缺也給國(guó)內(nèi)汽車企業(yè)造成影響。日前，長(zhǎng)城汽車透露，由于芯片供應(yīng)問(wèn)題，ESP和四驅(qū)控制器等關(guān)鍵零部件短缺，已完成提升的工廠產(chǎn)能無(wú)法釋放。部分車型訂單等待周期受到不同因素影響，交付等待周期預(yù)估在4到5個(gè)月左右。

據(jù)介紹，國(guó)內(nèi)主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)、燈光等各種車身控制系統(tǒng)的車用“微控制單元”缺貨尤為嚴(yán)重。隨著芯片缺貨，芯片價(jià)格近期連續(xù)上漲。

隨著新能源汽車和智能汽車的快速發(fā)展，芯片需求量不斷增長(zhǎng)。研究機(jī)構(gòu)顯示，當(dāng)前每輛車的平均芯片含量為350美元，純電動(dòng)車含量可達(dá)770美元，高檔電動(dòng)車可超過(guò)1500美元，是目前基本類型汽車的5到6倍。

汽車芯片正變得越來(lái)越“軟”

車規(guī)級(jí)別芯片芯片進(jìn)入汽車行業(yè)，目前通用的一張門票是美國(guó)汽車電子委員會(huì)的AEC-Q100測(cè)試，該測(cè)試不僅僅涉及芯片設(shè)計(jì)，還需要聯(lián)動(dòng)晶圓廠和封測(cè)廠商的數(shù)據(jù)進(jìn)行支撐。然而AEC-Q100更多針對(duì)硬件測(cè)試，是否能夠代表車規(guī)，要求不夠，還是過(guò)于嚴(yán)苛，并沒(méi)有統(tǒng)一的定論。

目前國(guó)內(nèi)針對(duì)于車規(guī)芯片的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)十分缺乏。車規(guī)芯片現(xiàn)狀車規(guī)級(jí)的芯片可以劃分為功能型芯片、功率半導(dǎo)體和傳感器芯片三大類。功能型芯片包括CPU、GPU、AI、存儲(chǔ)芯片等，占比20%左右；功率半導(dǎo)體，包括IGBT、MOSFET和電源管理芯片，在傳統(tǒng)車占比40%左右，在新能源汽車占比約50%；最后一類是傳感器芯片，如激光雷達(dá)、攝像頭等，占比30%左右。

我國(guó)車規(guī)級(jí)芯片的使用量占到了全球30%，但自主水平卻不到10%。缺MCU成為常態(tài)汽車目前缺得最多的是功能芯片中的MCU。在一輛汽車中，傳統(tǒng)的分布式架構(gòu)，需要70-300顆MCU；在域架構(gòu)下（功能域/位置域），一共會(huì)搭載4-8顆SoC芯片和40-60顆MCU芯片；而中央計(jì)算架構(gòu)下，會(huì)搭載2-4顆SoC芯片，以及10-20顆高性能MCU芯片。

MCU短缺情況，預(yù)計(jì)會(huì)持續(xù)到2022年/2023年左右。車規(guī)級(jí)芯片發(fā)展預(yù)測(cè)電動(dòng)汽車增加了電池管理、充電、電驅(qū)動(dòng)等系統(tǒng)，使得功率半導(dǎo)體應(yīng)用大幅增加，單車價(jià)值超過(guò)了燃油車的5倍，預(yù)計(jì)2025年車規(guī)級(jí)功率半導(dǎo)體規(guī)模為102億美元，年均增長(zhǎng)31.6%。

針對(duì)于MCU，基本不會(huì)有太大的增長(zhǎng)；而SoC市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)至82億，年均增長(zhǎng)率15%；而汽車傳感芯片，特別是激光雷達(dá)有大幅增長(zhǎng)；針對(duì)于存儲(chǔ)芯片DRAM和NAND，也會(huì)有超過(guò)30%的年均增幅。

格局劇變汽車行業(yè)整體是一個(gè)全球化的相對(duì)壟斷競(jìng)爭(zhēng)，強(qiáng)調(diào)的是精益生產(chǎn)，意味著車規(guī)級(jí)別要求極高；這樣的大背景下，由于芯片比較小，運(yùn)輸成本低，因此規(guī)模效應(yīng)十分明顯，不能遍地開(kāi)花；也由于美國(guó)將高端產(chǎn)業(yè)留在本國(guó)，將制造業(yè)向外轉(zhuǎn)移，所以才誕生了臺(tái)積電等純芯片代工企業(yè)。

而對(duì)芯片廠家來(lái)說(shuō)，汽車芯片的體量很小，車規(guī)級(jí)要求又高，在垂直供應(yīng)鏈體系下，一層一層價(jià)格被壓得很低，芯片公司對(duì)做汽車芯片的積極性普遍不高，投入也有限。但是，汽車格局正在發(fā)生變化，出現(xiàn)了很多顛覆性創(chuàng)新企業(yè)，軟件定義汽車下，芯片作用更加重要，垂直的供應(yīng)鏈體系轉(zhuǎn)變?yōu)殚_(kāi)放的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

此次芯片短缺沒(méi)有任何替代方案，說(shuō)明了傳統(tǒng)芯片供應(yīng)鏈已經(jīng)崩潰。中國(guó)是缺芯最主要的受災(zāi)地，中國(guó)市場(chǎng)穩(wěn)定了，那么全球就基本穩(wěn)定了；而中國(guó)市場(chǎng)的體量，足以支撐起任何一個(gè)完整的產(chǎn)業(yè)鏈，這是一個(gè)大的前提，也是一個(gè)確定的賽道。針對(duì)于Tier-1，傳統(tǒng)的芯片集成商，日子或許不大好過(guò)，供應(yīng)安全已經(jīng)成為很大的課題，會(huì)逐步從成本導(dǎo)向轉(zhuǎn)為價(jià)值導(dǎo)向，需要犧牲規(guī)模效應(yīng)和成本優(yōu)勢(shì)，做到供應(yīng)鏈安全，也會(huì)更加開(kāi)放。

針對(duì)于車企，芯片開(kāi)始備貨，芯片越來(lái)越重要，由各個(gè)車企一把手來(lái)抓，高端化的芯片也開(kāi)始自己設(shè)計(jì)和研發(fā)。基于以上背景，也這個(gè)時(shí)代賦予的機(jī)遇，缺芯就像是一個(gè)引子，讓芯片企業(yè)走上前臺(tái)。有所為有所不為，支撐芯片的核心最終不會(huì)是硬件，還是會(huì)落腳到軟件上，核心其實(shí)是生態(tài)，各個(gè)層級(jí)的參與者需要把自己生態(tài)圈和大的生態(tài)圈融合在一起，才是最smart出路。車規(guī)級(jí)芯片正變得越來(lái)越“軟”，這個(gè)“軟”體現(xiàn)在軟件的重要性上，更體現(xiàn)在更加靈活和開(kāi)放的生態(tài)上。

缺芯原因錯(cuò)綜復(fù)雜

芯片短缺危機(jī)的爆發(fā)原因錯(cuò)綜復(fù)雜，客觀上看，既有芯片行業(yè)的周期性波動(dòng)，也有新冠疫情對(duì)供需矛盾的沖擊，還與一些自然災(zāi)害相關(guān)聯(lián)。

在半導(dǎo)體這樣的周期性行業(yè)，供應(yīng)永遠(yuǎn)不是太多就是太少。對(duì)于設(shè)計(jì)和使用微芯片的公司，過(guò)去30年的策略一直是保障適量庫(kù)存以滿足需求，同時(shí)不讓庫(kù)存套住太多資金。在這樣的背景下，把時(shí)間倒回2020年初，就不難理解為什么芯片行業(yè)會(huì)對(duì)后來(lái)的情況做出這樣的誤判。

當(dāng)時(shí)，經(jīng)歷數(shù)年上漲之后，2018年全球芯片行業(yè)出現(xiàn)產(chǎn)能過(guò)剩，業(yè)內(nèi)普遍預(yù)估芯片市場(chǎng)將收縮。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正處于一個(gè)為時(shí)已久的高存貨低周期階段，很多企業(yè)因此減少產(chǎn)能。并且，新冠疫情的爆發(fā)讓半導(dǎo)體消費(fèi)者紛紛減少訂單，許多半導(dǎo)體公司也因?yàn)轭A(yù)期市場(chǎng)需求走弱、訂單減少而降低了產(chǎn)能。

然而，2020年，受疫情影響，遠(yuǎn)程辦公和教學(xué)成為常態(tài)，電子類產(chǎn)品需求激增，遠(yuǎn)超市場(chǎng)預(yù)期，芯片產(chǎn)能卻因疫情干擾而大幅下降，芯片供需矛盾逆轉(zhuǎn)。從供給層面來(lái)講，各地的封城及社交距離措施使得芯片供應(yīng)商很難在短時(shí)間內(nèi)做出適當(dāng)反應(yīng)并提高產(chǎn)能。從2020年下半年開(kāi)始，芯片供不應(yīng)求局面趨于嚴(yán)峻。

屋漏偏逢連夜雨。2021年2月，日本以東海域發(fā)生7.3級(jí)強(qiáng)震，陸地上受影響最大的恰好是半導(dǎo)體企業(yè)集中的福島縣和宮城縣，不少企業(yè)停產(chǎn)。2021年2月中下旬，美半導(dǎo)體制造的重要中心得克薩斯州遭受前所未有的極端天氣，電網(wǎng)大面積中斷，多個(gè)半導(dǎo)體制造商不得不暫停運(yùn)營(yíng)。

兩場(chǎng)災(zāi)害使得全球芯片短缺局面雪上加霜。如果說(shuō)以上客觀因素是不可控的“天災(zāi)”，那么全球經(jīng)貿(mào)環(huán)境扭曲整個(gè)供應(yīng)鏈，則是導(dǎo)致此次芯片荒的“人禍”因素。

隨著5G市場(chǎng)持續(xù)擴(kuò)大，2021年全球芯片需求還將大幅增加。而芯片制造產(chǎn)能釋放周期較長(zhǎng)，即便目前很多芯片制造企業(yè)追加產(chǎn)能，也需一兩年時(shí)間才能見(jiàn)效。不論是從采購(gòu)、組裝還是制造的角度，都需要好幾個(gè)月。舉例來(lái)說(shuō)，前端晶圓加工往往就費(fèi)時(shí)六到九個(gè)月，大量生產(chǎn)之前又需要數(shù)周至月的時(shí)間來(lái)組裝和測(cè)試。視乎裝置的種類，量產(chǎn)也經(jīng)常需要三到四個(gè)月的時(shí)間。

就算大部分公司在2020年尾或2021年年初意識(shí)到芯片將短缺并及時(shí)下單，也必須要等到今年第三季晶圓等零組件才會(huì)送達(dá)工廠開(kāi)始組裝，第四季才有可能有實(shí)際出貨，而且這還是基于這些公司本身就有半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)能的假設(shè)之上。如果從頭開(kāi)始，需時(shí)可能要數(shù)年而不是數(shù)個(gè)季度。

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