汽車芯片供給最黑暗期是否真的已經過去

芯片短缺之風已經吹了不小的一陣子。實際上，自2020年下半年以來，“缺芯”的不安與焦慮就發酵與蔓延在半導體行業之中。

據了解，今年以來，受芯片短缺等因素影響，豐田、大眾、福特等眾多車企的國外工廠多次減產甚至停產。分析機構認為，芯片短缺或導致全球汽車產業損失1100億美元，今年全球汽車產量或將下降500萬輛左右。

芯片短缺也給國內汽車企業造成影響。日前，長城汽車透露，由于芯片供應問題，ESP和四驅控制器等關鍵零部件短缺，已完成提升的工廠產能無法釋放。部分車型訂單等待周期受到不同因素影響，交付等待周期預估在4到5個月左右。

據介紹，國內主要用于發動機、燈光等各種車身控制系統的車用“微控制單元”缺貨尤為嚴重。隨著芯片缺貨，芯片價格近期連續上漲。

隨著新能源汽車和智能汽車的快速發展，芯片需求量不斷增長。研究機構顯示，當前每輛車的平均芯片含量為350美元，純電動車含量可達770美元，高檔電動車可超過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越“軟”

車規級別芯片芯片進入汽車行業，目前通用的一張門票是美國汽車電子委員會的AEC-Q100測試，該測試不僅僅涉及芯片設計，還需要聯動晶圓廠和封測廠商的數據進行支撐。然而AEC-Q100更多針對硬件測試，是否能夠代表車規，要求不夠，還是過于嚴苛，并沒有統一的定論。

目前國內針對于車規芯片的測試標準十分缺乏。車規芯片現狀車規級的芯片可以劃分為功能型芯片、功率半導體和傳感器芯片三大類。功能型芯片包括CPU、GPU、AI、存儲芯片等，占比20%左右；功率半導體，包括IGBT、MOSFET和電源管理芯片，在傳統車占比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、攝像頭等，占比30%左右。

我國車規級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，傳統的分布式架構，需要70-300顆MCU；在域架構下（功能域/位置域），一共會搭載4-8顆SoC芯片和40-60顆MCU芯片；而中央計算架構下，會搭載2-4顆SoC芯片，以及10-20顆高性能MCU芯片。

MCU短缺情況，預計會持續到2022年/2023年左右。車規級芯片發展預測電動汽車增加了電池管理、充電、電驅動等系統，使得功率半導體應用大幅增加，單車價值超過了燃油車的5倍，預計2025年車規級功率半導體規模為102億美元，年均增長31.6%。

針對于MCU，基本不會有太大的增長；而SoC市場規模增長至82億，年均增長率15%；而汽車傳感芯片，特別是激光雷達有大幅增長；針對于存儲芯片DRAM和NAND，也會有超過30%的年均增幅。

格局劇變汽車行業整體是一個全球化的相對壟斷競爭，強調的是精益生產，意味著車規級別要求極高；這樣的大背景下，由于芯片比較小，運輸成本低，因此規模效應十分明顯，不能遍地開花；也由于美國將高端產業留在本國，將制造業向外轉移，所以才誕生了臺積電等純芯片代工企業。

而對芯片廠家來說，汽車芯片的體量很小，車規級要求又高，在垂直供應鏈體系下，一層一層價格被壓得很低，芯片公司對做汽車芯片的積極性普遍不高，投入也有限。但是，汽車格局正在發生變化，出現了很多顛覆性創新企業，軟件定義汽車下，芯片作用更加重要，垂直的供應鏈體系轉變為開放的網狀結構。

此次芯片短缺沒有任何替代方案，說明了傳統芯片供應鏈已經崩潰。中國是缺芯最主要的受災地，中國市場穩定了，那么全球就基本穩定了；而中國市場的體量，足以支撐起任何一個完整的產業鏈，這是一個大的前提，也是一個確定的賽道。針對于Tier-1，傳統的芯片集成商，日子或許不大好過，供應安全已經成為很大的課題，會逐步從成本導向轉為價值導向，需要犧牲規模效應和成本優勢，做到供應鏈安全，也會更加開放。

針對于車企，芯片開始備貨，芯片越來越重要，由各個車企一把手來抓，高端化的芯片也開始自己設計和研發。基于以上背景，也這個時代賦予的機遇，缺芯就像是一個引子，讓芯片企業走上前臺。有所為有所不為，支撐芯片的核心最終不會是硬件，還是會落腳到軟件上，核心其實是生態，各個層級的參與者需要把自己生態圈和大的生態圈融合在一起，才是最smart出路。車規級芯片正變得越來越“軟”，這個“軟”體現在軟件的重要性上，更體現在更加靈活和開放的生態上。

缺芯原因錯綜復雜

芯片短缺危機的爆發原因錯綜復雜，客觀上看，既有芯片行業的周期性波動，也有新冠疫情對供需矛盾的沖擊，還與一些自然災害相關聯。

在半導體這樣的周期性行業，供應永遠不是太多就是太少。對于設計和使用微芯片的公司，過去30年的策略一直是保障適量庫存以滿足需求，同時不讓庫存套住太多資金。在這樣的背景下，把時間倒回2020年初，就不難理解為什么芯片行業會對后來的情況做出這樣的誤判。

當時，經歷數年上漲之后，2018年全球芯片行業出現產能過剩，業內普遍預估芯片市場將收縮。半導體產業正處于一個為時已久的高存貨低周期階段，很多企業因此減少產能。并且，新冠疫情的爆發讓半導體消費者紛紛減少訂單，許多半導體公司也因為預期市場需求走弱、訂單減少而降低了產能。

然而，2020年，受疫情影響，遠程辦公和教學成為常態，電子類產品需求激增，遠超市場預期，芯片產能卻因疫情干擾而大幅下降，芯片供需矛盾逆轉。從供給層面來講，各地的封城及社交距離措施使得芯片供應商很難在短時間內做出適當反應并提高產能。從2020年下半年開始，芯片供不應求局面趨于嚴峻。

屋漏偏逢連夜雨。2021年2月，日本以東海域發生7.3級強震，陸地上受影響最大的恰好是半導體企業集中的福島縣和宮城縣，不少企業停產。2021年2月中下旬，美半導體制造的重要中心得克薩斯州遭受前所未有的極端天氣，電網大面積中斷，多個半導體制造商不得不暫停運營。

兩場災害使得全球芯片短缺局面雪上加霜。如果說以上客觀因素是不可控的“天災”，那么全球經貿環境扭曲整個供應鏈，則是導致此次芯片荒的“人禍”因素。

隨著5G市場持續擴大，2021年全球芯片需求還將大幅增加。而芯片制造產能釋放周期較長，即便目前很多芯片制造企業追加產能，也需一兩年時間才能見效。不論是從采購、組裝還是制造的角度，都需要好幾個月。舉例來說，前端晶圓加工往往就費時六到九個月，大量生產之前又需要數周至月的時間來組裝和測試。視乎裝置的種類，量產也經常需要三到四個月的時間。

就算大部分公司在2020年尾或2021年年初意識到芯片將短缺并及時下單，也必須要等到今年第三季晶圓等零組件才會送達工廠開始組裝，第四季才有可能有實際出貨，而且這還是基于這些公司本身就有半導體生產設備及產能的假設之上。如果從頭開始，需時可能要數年而不是數個季度。

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