汽车芯片供给最黑暗期是否真的已经过去

芯片短缺之风已经吹了不小的一阵子。实际上，自2020年下半年以来，“缺芯”的不安与焦虑就发酵与蔓延在半导体行业之中。

据了解，今年以来，受芯片短缺等因素影响，丰田、大众、福特等众多车企的国外工厂多次减产甚至停产。分析机构认为，芯片短缺或导致全球汽车产业损失1100亿美元，今年全球汽车产量或将下降500万辆左右。

芯片短缺也给国内汽车企业造成影响。日前，长城汽车透露，由于芯片供应问题，ESP和四驱控制器等关键零部件短缺，已完成提升的工厂产能无法释放。部分车型订单等待周期受到不同因素影响，交付等待周期预估在4到5个月左右。

据介绍，国内主要用于发动机、灯光等各种车身控制系统的车用“微控制单元”缺货尤为严重。随着芯片缺货，芯片价格近期连续上涨。

随着新能源汽车和智能汽车的快速发展，芯片需求量不断增长。研究机构显示，当前每辆车的平均芯片含量为350美元，纯电动车含量可达770美元，高档电动车可超过1500美元，是目前基本类型汽车的5到6倍。

汽车芯片正变得越来越“软”

车规级别芯片芯片进入汽车行业，目前通用的一张门票是美国汽车电子委员会的AEC-Q100测试，该测试不仅仅涉及芯片设计，还需要联动晶圆厂和封测厂商的数据进行支撑。然而AEC-Q100更多针对硬件测试，是否能够代表车规，要求不够，还是过于严苛，并没有统一的定论。

目前国内针对于车规芯片的测试标准十分缺乏。车规芯片现状车规级的芯片可以划分为功能型芯片、功率半导体和传感器芯片三大类。功能型芯片包括CPU、GPU、AI、存储芯片等，占比20%左右；功率半导体，包括IGBT、MOSFET和电源管理芯片，在传统车占比40%左右，在新能源汽车占比约50%；最后一类是传感器芯片，如激光雷达、摄像头等，占比30%左右。

我国车规级芯片的使用量占到了全球30%，但自主水平却不到10%。缺MCU成为常态汽车目前缺得最多的是功能芯片中的MCU。在一辆汽车中，传统的分布式架构，需要70-300颗MCU；在域架构下（功能域/位置域），一共会搭载4-8颗SoC芯片和40-60颗MCU芯片；而中央计算架构下，会搭载2-4颗SoC芯片，以及10-20颗高性能MCU芯片。

MCU短缺情况，预计会持续到2022年/2023年左右。车规级芯片发展预测电动汽车增加了电池管理、充电、电驱动等系统，使得功率半导体应用大幅增加，单车价值超过了燃油车的5倍，预计2025年车规级功率半导体规模为102亿美元，年均增长31.6%。

针对于MCU，基本不会有太大的增长；而SoC市场规模增长至82亿，年均增长率15%；而汽车传感芯片，特别是激光雷达有大幅增长；针对于存储芯片DRAM和NAND，也会有超过30%的年均增幅。

格局剧变汽车行业整体是一个全球化的相对垄断竞争，强调的是精益生产，意味着车规级别要求极高；这样的大背景下，由于芯片比较小，运输成本低，因此规模效应十分明显，不能遍地开花；也由于美国将高端产业留在本国，将制造业向外转移，所以才诞生了台积电等纯芯片代工企业。

而对芯片厂家来说，汽车芯片的体量很小，车规级要求又高，在垂直供应链体系下，一层一层价格被压得很低，芯片公司对做汽车芯片的积极性普遍不高，投入也有限。但是，汽车格局正在发生变化，出现了很多颠覆性创新企业，软件定义汽车下，芯片作用更加重要，垂直的供应链体系转变为开放的网状结构。

此次芯片短缺没有任何替代方案，说明了传统芯片供应链已经崩溃。中国是缺芯最主要的受灾地，中国市场稳定了，那么全球就基本稳定了；而中国市场的体量，足以支撑起任何一个完整的产业链，这是一个大的前提，也是一个确定的赛道。针对于Tier-1，传统的芯片集成商，日子或许不大好过，供应安全已经成为很大的课题，会逐步从成本导向转为价值导向，需要牺牲规模效应和成本优势，做到供应链安全，也会更加开放。

针对于车企，芯片开始备货，芯片越来越重要，由各个车企一把手来抓，高端化的芯片也开始自己设计和研发。基于以上背景，也这个时代赋予的机遇，缺芯就像是一个引子，让芯片企业走上前台。有所为有所不为，支撑芯片的核心最终不会是硬件，还是会落脚到软件上，核心其实是生态，各个层级的参与者需要把自己生态圈和大的生态圈融合在一起，才是最smart出路。车规级芯片正变得越来越“软”，这个“软”体现在软件的重要性上，更体现在更加灵活和开放的生态上。

缺芯原因错综复杂

芯片短缺危机的爆发原因错综复杂，客观上看，既有芯片行业的周期性波动，也有新冠疫情对供需矛盾的冲击，还与一些自然灾害相关联。

在半导体这样的周期性行业，供应永远不是太多就是太少。对于设计和使用微芯片的公司，过去30年的策略一直是保障适量库存以满足需求，同时不让库存套住太多资金。在这样的背景下，把时间倒回2020年初，就不难理解为什么芯片行业会对后来的情况做出这样的误判。

当时，经历数年上涨之后，2018年全球芯片行业出现产能过剩，业内普遍预估芯片市场将收缩。半导体产业正处于一个为时已久的高存货低周期阶段，很多企业因此减少产能。并且，新冠疫情的爆发让半导体消费者纷纷减少订单，许多半导体公司也因为预期市场需求走弱、订单减少而降低了产能。

然而，2020年，受疫情影响，远程办公和教学成为常态，电子类产品需求激增，远超市场预期，芯片产能却因疫情干扰而大幅下降，芯片供需矛盾逆转。从供给层面来讲，各地的封城及社交距离措施使得芯片供应商很难在短时间内做出适当反应并提高产能。从2020年下半年开始，芯片供不应求局面趋于严峻。

屋漏偏逢连夜雨。2021年2月，日本以东海域发生7.3级强震，陆地上受影响最大的恰好是半导体企业集中的福岛县和宫城县，不少企业停产。2021年2月中下旬，美半导体制造的重要中心得克萨斯州遭受前所未有的极端天气，电网大面积中断，多个半导体制造商不得不暂停运营。

两场灾害使得全球芯片短缺局面雪上加霜。如果说以上客观因素是不可控的“天灾”，那么全球经贸环境扭曲整个供应链，则是导致此次芯片荒的“人祸”因素。

随着5G市场持续扩大，2021年全球芯片需求还将大幅增加。而芯片制造产能释放周期较长，即便目前很多芯片制造企业追加产能，也需一两年时间才能见效。不论是从采购、组装还是制造的角度，都需要好几个月。举例来说，前端晶圆加工往往就费时六到九个月，大量生产之前又需要数周至月的时间来组装和测试。视乎装置的种类，量产也经常需要三到四个月的时间。

就算大部分公司在2020年尾或2021年年初意识到芯片将短缺并及时下单，也必须要等到今年第三季晶圆等零组件才会送达工厂开始组装，第四季才有可能有实际出货，而且这还是基于这些公司本身就有半导体生产设备及产能的假设之上。如果从头开始，需时可能要数年而不是数个季度。