1987年台积电的创建，使得半导体发展迎来了一个全新的时代。晶圆代工模式崛起之后，也带动了Fabless企业的繁荣，二者相辅相成。Fabless数量的逐年增加，给晶圆代工厂带来了滚滚财源；有了代工厂的支持，Fabless也得以轻装上阵，这些年IC设计前进的步伐走的飞快。但2021年的芯片骤缺，却开始反映出一些问题，并且也出现了一些新的现象。
所反映出的问题在汽车产业最明显，汽车产业链常年积累下来的「即时制造方式」开始出现缺陷，汽车制造体系需要重新审视。现象是，越来越多的Fabless和IDM企业开始与台积电等晶圆厂捆绑，或签订代工协议，或合资建厂，芯片分工模式改变的迹象乍显。
不过，就与晶圆厂捆绑这个事情来说，此举对于芯片代工企业本身而言，失去了产能的灵活性是否会冲击其盈利能力？对芯片产业的发展又是否是良性的呢？有能力的、大的芯片设计公司都去与晶圆厂绑定，那么那些小型的或正在崛起的芯片设计企业又该如何存活呢？
缺货引起的“变数”
世界正处于全球芯片短缺的困境中，对半导体的需求激增，超出了供应能力。短缺正在削弱各行各业的参与者，但汽车制造商无疑是最糟糕的。
在过往汽车制造的历史中，汽车行业一直采用即时制造(just-in-time manufacturing)的方式，在需要时立即从供应商那里购买零件。即时制造的想法很简单：库存是资源浪费。JIT库存系统认为，库存带来了隐含的成本，因此高效率的企业应该不存在库存。即时制造是由丰田汽车公司于1960年代率先采用的一种采购体系，这种方式使得汽车生产流线化，并能减少生产过程中花费的时间和库存成本。
然而，2021年的汽车缺芯涨价，多家汽车厂商一芯难求被迫关厂歇业的现象，也使得这一采购方式的缺陷暴露出来。同时，汽车制造商还发现，在他们没有提前预定产能的情况下，按照芯片制造商供应产能的顺序，他们只能排在后面。半导体的短缺给汽车传统制造流程予以打击，这让他们开始重新审视如何制造汽车的体系。
在即时制造方式中，采购一辆现代化汽车所需的大约4万个零部件，其中许多零部件可以在几天内生产出来。在这其中，大陆公司(Continental AG)和博世公司(Robert Bosch AG)是传统的汽车供应商。但是，半导体（传感器，引擎管理和电池控制器，信息娱乐以及最终将用于驾驶车辆的系统的心脏）的创建过程耗时数月。而建立和装备一家工厂来生产它们则需要几年。“客户需要改变，那种即时制造的心态是行不通的。”安森美的首席执行官Hassane El-Khoury说，该公司三分之一的收入来自汽车市场。
半导体制造商要求的是有保证的长期订单，而不是汽车制造商所习惯的短期灵活性。从车内娱乐到自动驾驶功能，这些零部件都扮演着更重要的角色。半导体制造商们表示，他们愿意投资扩大生产，以避免再次出现供应短缺的情况，但前提是汽车制造商给他们的订单不能取消，并承诺达成长期协议。“我的客户可以在30天内取消订单，而我要花两年时间来建立产能，显然，这并不是一种明智的投资。”Hassane El-Khoury说。
福特汽车的Farley说，他现在正绕过传统的汽车供应商，直接与芯片制造商谈判合同，同时增加关键零件的库存，甚至重新设计了流程以适应半导体公司。我们从这场危机中吸取了很多教训，这些教训可以应用到许多关键零部件上。
AutoForecast Solutions的Fiorani说:“与芯片制造商组建合资企业，以利用他们的专长，并锁定可靠的供应来源，会更好地服务汽车制造商。但要做到这一点，就得绕过大陆公司和博世公司等传统供应商，让时间倒退到更昂贵的时代，那时像福特这样的公司不得不与原材料供应商打交道。”
与此同时，零件供应商博世也已经在采取措施，确保自己不会被淘汰。他们在德累斯顿开设了一家新的芯片工厂，该公司称，这是第一家专门生产汽车用半导体的芯片工厂。但尽管如此，一些汽车制造商已经公开谈论削减这些中间商，以跟上缺货变化的速度。汽车半导体供应链模式改变已成既定事实。
捆绑晶圆厂，芯片分工模式要变？
经历了缺芯的疼痛之后，从通用、大众、沃尔沃到特斯拉等所有汽车制造商都在考虑各种可能的方案，以彻底解决这个问题。其中可能包括与半导体公司建立合作伙伴关系，将芯片制造引入内部，甚至建立自己的芯片代工厂。总之，没有什么是不可能的。我们也看到了多家大型的Fabless企业开始积极捆绑晶圆厂，捆绑产能，以避免此类情况的再次发生。
特斯拉最为激进，甚至想要购买晶圆厂。据金融时报报道，知情人士表示，特斯拉将采取非同寻常的步骤，即预先购买芯片以确保其关键材料的供应。另外，特斯拉正努力尝试收购一家工厂，以解决面临的全球芯片短缺问题。近期市场传出，特斯拉已接洽打算收购记忆体厂旺宏六吋厂。但是大多数观察家认为，收购和运营芯片工厂对于特斯拉这样的汽车制造商来说是有点反应过激。
变化不仅仅局限于汽车行业。思科表示已将资金用于托管，与一家身份不明的合同芯片制造商保留产能。
日本的索尼也有意要走Fab-lite的路线，据日刊工业新闻报导，在日本经济产业省主导下，索尼和台积电有可能会合资在日本熊本县兴建半导体工厂。经产省将居中协调、和关系人士进行调整，预估将以前段工程为中心、总投资额预估达1兆日圆以上。该座工厂也将成为日本国内首座40纳米(nm)以下等级工厂。
对因芯片短缺而被迫减产的车厂来说，日本国内有新工厂将有助于大大减轻供应链风险，且对已将部分车用芯片委托给台积电生产的瑞萨来说、也是一大喜讯。而索尼除了能够稳定采购自家产品用芯片之外、未来也可能利用合资工厂生产图像传感器。
除了台积电，一位美国官员表示，希望与小型晶圆厂，如联电或台湾竞争对手力晶等加强合作，因为拥有巨大议价能力的台积电“对特定的购买交易兴趣不大”。
巧合的是，就在近日，联电也宣布，将与8 家客户共同携手，藉由全新双赢合作模式，扩充南科12 吋厂Fab 12A P6 厂区产能。这8家客户包括IC 设计大厂联发科、联咏、瑞昱、奇景、奕力、群联等，国外客户则是三星与高通两家。不过据外媒援引产业链人士透露的消息，恩智浦半导体也已同联电达成6年芯片代工协议，但目前消息是否属实还有待考证。
据联电与8 家客户签订的协议，双方新合作模式是客户以议定价格先预付订金，确保取得联电P6 长期产能，估计整体产能扩建计划总投资金额将达到新台币1,000 亿元。据供应链消息指出，南科P6 厂投资计划预计产能将增加每个月2.7 万片。就目前8 家客户计算，每家约分配3 千至4 千片产能，届时能为客户带来多少挹注，还有待观察。
联电董事长 Stan Hung表示：“在这些成熟的28nm和14nm节点中，有许多在集成电路供应链中扮演重要角色的关键组件，这些条件使我们相信，我们作为代工服务的角色和地位正在经历结构性变化，需要一个创新的双赢合作模式，以帮助缓解整个芯片行业的短缺。这个P6项目是我们合作的结果。我们很高兴参与这个新的产能扩张项目，这涉及到来自不同客户群体的共同承诺。”
但不得不说，这种安排与传统的商业模式背道而驰。一位熟悉此类业务的半导体高管说：“当您为一个客户封锁一定容量时，灵活性就消失了。”对于芯片代工厂商而言，这种做法可以说非常罕见，根据不同客户的订单分配产能的灵活性，长期以来一直是它们盈利的基石，拿台积电来说，其毛利率超过50%，其盈利能力取决于其众多客户之间的竞争能力，即使在美国芯片设计公司频繁将订单转向竞争对手三星之后，它在 2014 年只有一次例外以限制来自高通的风险。此举更致命的问题在与，对于那些拿不到产能的小型Fabless公司而言将难以为继。
小芯片公司处于“生死存亡”一线
对于小型的芯片公司而言，产能就是决定他们生死存亡的关键。拿不到产能，就无法向客户交货；拿不到产能，投资人就不会理你，公司融不到更多的钱，项目难以开展，人才难以笼络。甚至产能也成为一个公司的综合能力体现的单一指标。
然而从现在的发展趋势来看，无论是为了保障后续的产能供应，还是随着定制芯片的崛起（如谷歌、亚马逊、BAT等云厂商开始研发专用芯片），都将会有更多的Fabless与晶圆厂签订长期的合约代工合作。为特斯拉制造芯片的三星的一位高管表示，随着客户寻求越来越专业化和定制化的半导体，合同安排必须改变。野村证券分析师 CW Chung 表示：“鉴于目前的产能短缺，三星可能会向特斯拉这样的公司提供专用产能，这些公司使用的芯片生命周期更长。”
以前有晶圆厂从业人员表示，晶圆代工企业中传统的合作模式正在发生转变。比如之前是芯片厂向晶圆厂提出需求，晶圆厂需要自行筹集资金进行相关工艺的投资研发。但现在如果这样合作，就必须先支付一笔钱，再进行后续的推进工作。而小公司在这方面占据弱势。
在当下的产能争夺战中，竞价已成常态，中国2000多家芯片设计企业，势必将陷入这轮残酷的厮杀中。而对于那些目前正在开始出货的初创芯片企业而言，现在更是一场生存大考验。相反，大公司优势会很明显，因为他们的出货量和资金是支持他们与晶圆厂一直保持合作的底气。
从当前的困难中吸取教训是扭转当前危机、避免下一场危机的关键，但是对于小型芯片公司来说，危机似乎一直存在。
本文作者：杜芹DQ，来源：半导体行业观察