作者 陈婧涵

最近一段时间,芯片短缺的消息逐渐蔓延,从汽车到手机,从电脑到家电,几乎是用到芯片的地方都有不同程度的短缺。进入2021年后,芯片短缺问题依旧在持续发酵,这也使得诸多车企不得不继续延长工厂减产、停产的时间。

信达证券在一份研究报告中表示,2020年下半年以来,缺货涨价已成为半导体行业主旋律,缺芯甚至影响到下游终端市场正常运行。其中最严重的是汽车市场,IHS预计二季度汽车减产将达130万辆。

停工停产潮加剧

前不久,研究机构IHS Markit发布了《Managing the 2021 automotive chip famine》,并在报告中建议,“这场危机凸显出,汽车制造商、Tier1供应商、半导体供应商及其晶圆厂之间需要调整产能和采购模式。在短期内,只有全行业的合作才能有助于减少这种影响。”现在来看,情况要比这个预估严重很多。

彭博数据显示,进入2021年,目前芯片交货期已快速攀升至16周。

当前,因芯片供应不足,已有多个欧、美、日车企宣布其工厂减产计划。

5月5日,全球第四大汽车集团,前身由PSA和菲亚特克莱斯勒合并Stellantis集团,在业绩声明中表示,“半导体短缺的情况第二季度会比第一季更为严重,芯片短缺已经造成一季度规划中的产量减少11%。”

总部位于美国底特律的福特汽车,在发给员工的一份备忘录中表示,5月17日当周和5月24日当周,其芝加哥工厂、密歇根弗莱特洛克工厂,以及堪萨斯城工厂内的F-150和全顺货车的生产将暂停两周。其密歇根装配厂也将在这两周内停产,这是该工厂首次受到芯片短缺的影响。

国内车企进入2021年,在持续的芯片短缺冲击波中,也未能幸免,吉利汽车向供应商锁定3-6个月长期订单;蔚来汽车从3月29日起暂停“江淮蔚来”合肥制造工厂的汽车生产活动5个工作日;上汽大众一季度的产能受到芯片短缺而部分车型出现阶段性停产;4月25日,长城汽车发布公告称,该公司面临着芯片供应紧张的情况,工厂生产受到一定程度影响,但均未停产。

中国汽车工业协会称,今年前2个月,芯片供应短缺使国内汽车产量下降了5%至8%,预计这一状况要到今年第3季度才会有所缓解。中国汽车流通协会则表示,由于芯片短缺正在影响整车生产,预计国内汽车库存将继续下降,某些车型甚至有可能“供不应求”。

缺的是什么“芯”?

当前车厂纷纷停产或减产的主要原因是MCU(微控制单元)芯片短缺。汽车电子化发展使得车企对MCU需求大为提升,平均单辆汽车搭载超20个MCU以上。且每款车都依赖多家MCU供应商,如奥迪豪华SUV搭载的38个MCU采购自瑞萨、恩智浦等七家供应商。而且,上游芯片供应商需建立较长时间的认证过程,因此短期内无法由某家供应商切换至另一家供应商。

芯片的制造从平板大小的硅片开始,电路被蚀刻到硅片中,通过一系列复杂的化学过程在硅片表面上堆积。每个晶圆上都有数百甚至数千个指甲大小的芯片,必须将它们切成单个芯片,然后放入包装中。

芯片制造过程复杂,供应链尤其长,而且非常耗费人力。生产单个计算机芯片大约需要1000个步骤,经历70次边境的跨越,并且需要大量专业企业的合作。

随着缺货,MCU的价格也水涨船高,个别型号甚至涨了四五倍。

台积电认为,半导体紧缺至少会持续到2022年,以MCU为主的车载芯片的产能从今年第三季度开始才会有所缓解。按照汽车供应链的供应。业内人士也表示,半导体产业已经出现结构性问题,产能供不应求情况延续到明年,芯片缺货可能缺到明年底,而晶圆代工价格自去年底以来涨价幅度已达30-40%,还需要再涨一波才会回到合理价格。

错估市场叠加极端天气

从去年年底到如今,“芯荒”像“蝴蝶效应”越演越烈,逐渐波及整个产业链。

那么,缺芯问题已经持续了半年,为何迟迟无法解决?

第一是新冠疫情的原因,由于新冠疫情的暴发,居家办公成了很多人很长一段时间的工作常态,这就使得电脑、手机、游戏机需求大量增加,电子产品芯片订单猛增,从而占据了部分汽车芯片的产能。

第二,由于汽车行业的增长疲软,又受到了疫情冲击,芯片厂商对2020年汽车芯片需求量做出了较低的预判,并调低了对供应链库存的计划供给。罗兰贝格全球高级合伙人兼大中华区副总裁郑赟表示,很多主机厂在2020年疫情之初采取了保守的收缩策略,但这只是造成芯片缺货因素之一,从过往来看,计划产能收缩不至于造成停产的严重后果。

然而,中国汽车市场的快速复苏超出了预期,对芯片的需求增加,但由于芯片行业的生产周期原因,汽车企业的新增订单被排在后面,所以就造成了从2020年年四季度开始出现的车用芯片紧张局面。

第三,日本的瑞萨工厂发生火灾、美国半导体重镇得克萨斯州遭遇极端天气等不可控因素也严重制约了芯片产能。拥有全球三分之二半导体制造产能的台湾正遭受半个世纪以来最严重的旱灾,在全球面临近期历史上最严重的芯片短缺之际,旱灾令台湾承受的压力陡增。

据悉,在生产过程中,半导体工厂需要大量水来清洗晶圆基片、蚀刻图案、抛光层以及冲洗部件。虽然台积电已经通过使用加油车从其他水库运水来解决问题,但每辆卡车仅载有20吨水,这与台积电的日均消耗15．6万吨的数量大相径庭,也就间接导致芯片短缺问题迟迟得不到解决。

如何缓解?

芯片荒最为根本的原因是长产业链产业产生的连带效应。无论是汽车产业还是芯片产业,都需要不同的企业组成上游产业,提供原材料和零部件,任何一个小小变动都有可能影响整个产业链。

值得注意的是,芯片荒之所以能够影响这么久远,大部分是因为半导体芯片的大量需求是在汽车产业上游供应商之中,加之芯片半导体制造较长的产业链,所以会导致很长一段时间里汽车产业处于缺“芯”的状态。

因此,各国政府也开始加入到这一救援之中。

据外媒消息,美国参议院的一个小组正听取汽车行业组织提供的证词,这些组织呼吁采取行动解决“成熟制程”芯片的生产问题,先前还称准备立法促进半导体生产供应。

中国政府也在行动。工信部在2月9日、2月26日、3月24日分别召开了有关汽车芯片短缺形势的回忆,在今年2月工信部还发布了《汽车半导体供需对接手册》,并支持组建汽车半导体应用推广工作组、应用对接座谈会,并在3月召开汽车芯片供应问题研讨会,研究有关解决方案。下一步,工信部将继续积极支持汽车半导体产业发展,聚集行业优势资源,聚力供需平台建设,构建技术创新链和产业生态圈,助力汽车产业高质量发展。

当前我国汽车产销规模已占全球三分之一,但目前国产替代的进口芯片主要有雨刷器芯片,胎压监测芯片以及周边辅助芯片,而汽车传感器芯片,车载网络芯片,三电系统芯片,底盘电控芯片,ADAS芯片,自动驾驶芯片等关键系统芯片几乎全部依赖进口,国产率不足5%。此次“芯片荒”的暴发,让国内车企也意识到,只有将汽车芯片研发制造核心技术掌握在自己手里,才能不被别人“卡脖子”。

在国内产业链的努力之下,中国芯的真正崛起也将加速。根据中微半导体创始人尹志尧此前的说法,国产芯片实现70%的自给率目标,大概需要5-10年。

侃车说

站在一个百年不遇的路口,颠覆性的技术变革主导着人类出行,未来汽车性能的60%将由软件提供,软件的发挥依赖于底层元器件,芯片越来越重要。面对汽车芯片这一巨大的“蓝海”,国内外众多企业都在积极研发,投入到芯片大军中,或许不久的将来,全球芯片格局也会随之发生变化,中国也能彻底解决“卡脖子”的问题。