汽车“芯”痛何时休？

随着近几年汽车电气化、智能化趋势发展迅猛，加之传统汽车对于汽车控制芯片的需求增加，汽车芯片的应用不可或缺，其需求量也在不断攀升。此外，芯片在车内应用成本也水涨船高，从数百元升至数千元。相比资金的募集、市场的竞争，芯片短缺让相当一部分车企感到头痛。尽管“缺芯”的程度不同，但看似不起眼的汽车芯片却实实在在成为控制汽车的“大脑”，已经成为车企不敢小觑的关键部件。

近日，中国汽车工业协会（以下简称“中汽协”）发布月度数据，对比2019年，国内乘用车在2021年1-3月累计产销同比降幅进一步扩大，原因即是芯片短缺。中汽协指出，芯片等零部件供应紧张问题仍将持续影响汽车企业的生产节奏，预计今年二季度影响幅度大于一季度。把目光放到全球，汽车的缺“芯”困境从2020年底蔓延至今，多家车企受到影响停工停产。据国际咨询公司艾睿铂(AlixPartners)预测，2021年全球汽车产量将减少约390万辆。本期，我们将从技术、市场环境、产业链遇到的问题等多个角度去探寻，期望挖掘到汽车行业“缺芯”这一现象深层次的原因并且能给出一些解法。

造成芯片短缺的原因
受新冠疫情影响，今年年初大部分芯片供应商降低产能或关停工厂，再加上业内普遍对车市偏悲观的预测，作为以订单情况来规划产能的芯片制造商，在没有接到足够订单的情况下，不得不主动降低产能。随着中国疫情防控的逐渐趋稳，乘用车市场得到显著恢复，车企产能增加也带动了芯片需求量的快速提升，导致了供给侧与供应侧严重不相匹配。

除了因为突发事件导致芯片企业较长时间的停产，汽车厂商对市场需求反弹预估不足、消费电子市场挤占芯片产能、汽车芯片使用的8英寸晶圆供不应求等也是造成汽车芯片短缺的主要因素。

但是，如果想要扩大生产以解决供应短缺的问题，也并非易事，需要大规模的投资，而这将会给代工厂带来了沉重的经济负担。有相关数据指出，光是一座8英寸晶圆厂就要投入约10亿美元，12英寸晶圆厂投资金额要高达约30亿美元，况且厂商们也会担心扩充成熟制程产能后，一旦出现供需缓解的状况，就会造成大量产能闲置，而公司也将会承受巨额的经济损失。

鉴于此，芯片代工厂开始提高芯片的价格。据相关报道，全球几大晶圆代工厂将二季度代工价较上一季度再次上调10%-20%，整体涨幅与第一季度相似。近日甚至有韩国媒体曝出，有部分代工合同价涨幅高达50%。而据国内某芯片制造商透露，晶圆代工厂商的这波涨价主因是模拟芯片、功率半导体和显示驱动芯片等需求的持续暴增，以及8英寸晶圆代工产能的长期短缺。

冰冻三尺非一日之寒，从根本上来说，汽车缺芯主要因为各大汽车厂商把“鸡蛋”放在了同一个篮子里。据了解，此次芯片短缺主要为MCU。MCU又称微控制器，可以理解为各类分散设备的“小脑”，用以实现其动作或功能，车用MCU分散在座位、雨刷、空调、影音、动力等多个部分，一辆车包含几十甚至上百个MCU，拥有庞大的市场需求。

众所周知，汽车MCU行业门槛高，制造商却没有话语权，逐渐将MCU产能的七成外包给了台积电。由于MCU芯片散布于汽车各个部分，汽车制造商要求零不良率，以保障行车安全。以市占率三成的全球MCU巨头瑞萨电子为例，分包商对于车用芯片的公开要求是：-40～75℃、湿度95%、15～25kV的静电环境中，必须要拥有20年质保，不良率控制在百万分之一以下。

尽管技术要求如此严苛，但实际上MCU厂商在产业链中的占位较低，大多为博世、大陆等一级供应商之下的二级供应商，或是汽车厂商的三级供应商。因而产业链现状是MCU巨头与整车厂联盟，以节约重新认证、适用和安全成本，格局稳定却缺乏活力。因此，汽车MCU芯片集中度很高，却只占台积电约3%的产能，量价均不高，因而产能紧张时，汽车芯片产能无法得到保障。

现阶段，车企停工减产的状况仍在持续。芯片供应的严重短缺扰乱了汽车供应链，甚至连汽车租赁公司，如全球著名的赫兹租车等，也因此受到了影响。

此次危机的应对之道
在芯片产业链上，英飞凌、恩智浦、瑞萨、德州仪器和意法半导体等排在前五的芯片厂商，就占据了全球超过五成的市场份额，而排在前10位的芯片商占据的市场份额超过七成。随着汽车芯片短缺问题的不断发酵，“强芯”已经成为行业共识。

2021年2月26日，工信部指导编制了《汽车半导体供需对接手册》并发布，进一步疏通汽车芯片的供需信息渠道，为供需双方搭建了交流合作平台。在该对接手册中，涉及59家企业和568款产品，包括了计算芯片、控制、功率、通信、传感芯片等10大产品53个小类，已经上车应用的就有246款，占46%。

除了政府政策的大力支持，还需要汽车制造企业及相关零部件企业等的积极配合，才能让供应链更加独立和安全。

目前，已有多个国家成立“芯片联盟”以抢占芯片发展的先机。据了解，今年年初，由华为海思领衔，紫光、中芯国际、中科院半导体研究所、小米等90家单位共同参与，向工信部申请成立国家集成电路标准化技术委员会，这是国内首个“国产芯片联盟”，几乎涵盖了国内主流的科技企业、半导体公司（芯片设计、芯片制造、芯片封装）等。而此次成立“国产芯片联盟”也是为了统一国产芯片标准，让国内芯片企业可以协调自己的技术标准，强化国产芯片的竞争实力，还可以打造一套自主可控的半导体供应链体系，提升国产芯片的整体实力。

车企方面，丰田、大众、戴姆勒等跨国汽车企业正考虑延长半导体采购合同期限，博世也被曝出正在与存储芯片企业商谈签订长期供货合同。以大众为例，公司将首先改变把零部件库存控制在必要最小限度的“准时制生产方式”，而是使整个供应链保有比以前更多的库存。据悉，大众还将延长半导体采购合同的期限，已开始与英飞凌、台积电等供应商深入交涉。

今年以来，比亚迪、吉利、上汽、东风、一汽、北汽、长城等国内车企也相继在车载芯片市场有所动作。吉利汽车近期就表示，公司已全面排查芯片供应风险，结合2021年销售目标，根据风险等级，向供应商锁定3-6个月长期订单，做到提前锁定，确保生产不受影响，也将积极规划芯片选型应用，建立与芯片供应商的直接沟通渠道。

“我们在车规级芯片领域布局很早，自主研发且适应性强，几乎不受这次全球汽车芯片短缺的影响。”4月7日，比亚迪董事长兼总裁王传福在重庆的新车发布会期间明确表示。据介绍，比亚迪从2005年就组建了车规级芯片研发团队，并十分重视在技术研发方面的投入。2019年，其研发投入为56.29亿元，同比增长12.83%，是国内汽车企业研发投入最高者之一，这也是比亚迪能在国内新能源汽车市场领先的一个重要因素。一年前，比亚迪IGBT扩建项目已在长沙开工建设，该项目建成后预计8英寸新能源汽车芯片的晶圆的年产能达25万片，可满足年装车50万辆的需求。

尽管有像比亚迪这样的车企提早布局，但目前国产芯片市场占有率只有约30%，想要实现2025年70%的市场占有率目标，任重道远。整体来说，国产芯片难点主要在于设计、制造、制成设备（如光刻机）以及材料供应链等方面。“我们没有引起足够的重视，也没有掌控关键技术，一定得去下大力气解决这个问题。”针对芯片如何摆脱掣肘，中汽协常务副会长兼秘书长付炳锋提出了芯片供应中大批量生产的成本问题，他认为技术方面的问题并不难解决，芯片之“贵”主要是因为缺乏“大批量生产的解决方案”。

不仅是比亚迪，更多的汽车及零部件企业都在现实逼迫下，切入自研或者合作研发汽车芯片的赛道。前不久，零跑汽车推出了具有自主知识产权的凌芯01智能驾驶芯片；同时，蔚来汽车、小鹏汽车都在筹备自主研发的汽车芯片；而且，吉利控股的亿咖通科技与安谋科技中国公司共同出资成立芯擎科技，研发目标定位智能座舱、自动驾驶、微控制器等汽车芯片，预计将在今年发布首款7纳米车规级芯片；此外，上汽也已经分别与英飞凌和地平线合作，研制功率芯片和自动驾驶芯片；而前不久宣布造车的小米集团，也新发布了自动驾驶图像处理芯片澎湃C1。

作为芯片制造商，在应对芯片缺货危机方面，艾迈斯半导体与欧司朗有自己的晶圆厂，尤其是位于奥地利的晶圆厂主要就是针对汽车和医疗两大应用领域，产能方面可以有所保障。“在整个产业的芯片缺货缓解情况方面，我们对此处于相对乐观的状态，相信很快能达到供需平衡的状态。”艾迈斯半导体与欧司朗大中华区汽车事业部市场应用及业务发展总监金安敏表示。

在半导体智能制造软件CIM/MES领域，上扬软件通过20年的技术沉淀，制造执行系统MES能够支撑8寸半导体产线5万片/月的产能（支持后续10万片/月的产能）、6寸半导体产线20万片/月的产能。“上扬软件已经完成了12寸半导体量产线MES的研发，正在业界推广应用。”上扬软件董事长兼CEO吕凌志透露。

作为测试设备制造商和终端用户提供智能解决方案的供应商，esmo为芯片测试提供先进的实验室工程用分选机，使客户能够在较短的时间内保证其的生产和测试设备以高质量运行。“我们随时准备以可靠的设备为相关的IC测试机行业提供支持，以我们的经验和产品帮助用户加快生产速度。”esmo总经理Markus Reissmann表示。

此外，迈康尼电子的MY700喷印机可以微米级精度、最快的速度为复杂的电路板和元器件提供完美焊点，喷射点胶机、锡膏喷印机速度快——以超过一百万点每小时速度生产出复杂的电路板。这一系列解决方案可以助力芯片制造企业在现有的基础上增加产能，也在一定程度上有助于缓解“缺芯”困境。

芯片荒将持续多久？
芯片从设计到生产周期长，现阶段，业界对于汽车芯片短缺现状什么时候能够得到缓解，看法并不一致，但都比较统一的认知的是，汽车智能化、电动化、网联化的速度要快于预期，而这都将增加汽车芯片的市场需求。
近日，台积电相关负责人表示，虽然汽车芯片短缺问题仍在持续，但随着相关芯片厂商生产的恢复，加上产能的提高，预计这一问题会在今年第三季度有所改善，但预计汽车芯片短缺状况仍将持续到2022年初。
中汽协副秘书长李邵华表示，芯片影响主要表现在部分车企在一定程度上调整了生产节奏，目前来看，二季度所受影响会比一季度严重。隐性影响主要表现在相对于企业原计划产销量，可能降低10%左右。对汽车行业来说，缺芯问题有望在年底有明显改善。

粤开证券研究院认为，MCU短缺预计持续至四季度。根据IHS.Markit资料显示，MCU的半导体供应链从订购到交付到主机厂通常有3-4个月的时间，而目前交货时间增加了一倍左右，至少达到6个月。IHS.Markit预计，尽管供应链第三季度仍会受限，但汽车芯片短缺的情况将在3月底左右触底，4月起虽不能满足主机厂的需求，但MCU的供应将有所改善。在第三季度，MCU的供应可以满足主机厂当时的持续需求，预计第四季度可弥补2021年上半年的损失。

此外，为应对芯片短缺，台积电透露今年将微控制器单元（MCU）的产量在2020年的基础上提高了60%，较新冠疫情爆发前的2019年也提高了30%。随着台积电产能的释放，多方观点都表示出积极的心态，预计芯片短缺状况将在七八月大幅缓解。

不过，上汽大众教授级高级经理张书桥则没有那么乐观，他表示，“电子元器件供应的瓶颈，可能会使汽车行业今年的成本比以前想象的还要高。诸多因素叠加影响，导致芯片短缺问题严峻，现下汽车制造商需要加强和半导体工厂的沟通，促使厂商满产。最起码到年底，有可能到明年，芯片短缺问题才能得到缓解。”

也有意见认为，中国缺芯会持续更长的时间。“中国汽车芯片短缺可能会持续10年之久。”国家新能源汽车技术创新中心总经理、中国汽车芯片产业创新战略联盟秘书长原诚寅表示，汽车芯片短缺问题更具有系统性。在中国企业建立起自己的制造能力，自己生产车规级芯片之前，中国的供应链将会继续受到全球供应链的影响。“这是一个巨大的挑战，如果不解决这个问题，汽车行业可能会倒退回几十年前的水平。”原诚寅如是说。

结语
新冠肺炎疫情刚爆发的时候，汽车制造商的停产来得猝不及防，停产带来的损失，终端市场的不确定性等因素，让其对于零部件的采购变得更加谨慎。随着疫情逐渐消散，消费者的需求依然旺盛，一年多前的汽车制造商或许怎么也不会想到，再次“卡住”工厂运转的，竟然是这小小的芯片。
这波“缺芯”的处境也让国内的汽车制造商以及芯片企业认识到，这一控制汽车“大脑”的命脉，更多地需要掌握在自己手里。政策加持，企业也在加大力度研发，“中国芯”或许有一天会成为制造商们强有力的“供血泵”，我们也同样期待这一天的到来！

来源：荣格-《国际汽车设计与制造》


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