汽车为何“芯片荒”
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发布时间：2021-03-02 09:11
芯片这个高度集成化的电路板，虽然只有指甲盖大小，在汽车中的作用却至关重要。汽车上使用的芯片被称为「车规级芯片」，它几乎推动着现代汽车技术的变革。2019年的CES上，博世就曾形容汽车行业对芯片的需求是「数以亿计」，2020年，全球汽车上的芯片搭载量已达到了25亿颗。
如今，每辆车上仅ADAS系统和导航系统，就需要50~150个芯片和传感器。各种功能的芯片几乎遍布汽车全身，像神经系统一样，控制着汽车的功能。自动驾驶系统、底盘和车身控制系统等处理器和控制器中（比如ESP和ECU），有负责算力的MCU（微控制单元）；车载电源和电机系统中，有负责功率转换的IGBT（绝缘栅双极型晶体管）与MOSFET（金属-氧化物半导体场效应晶体管）；气囊、胎压检测系统和车身的雷达上，有传感器中的芯片……
而这次汽车芯片缺货的主角，正是用于ESP和ECU系统中负责计算的芯片（MCU)。但导致汽车芯片缺货并不是技术问题，那究竟是什么原因呢？
01、前期订货不足，车企和供应商措手不及
面对去年初突然开始疫情，不少企业选择了降低产能或者关停工厂，以「休养生息」来应对疫情的威胁，汽车行业和芯片行业也不例外。普遍习惯「just-in-time」模式的汽车制造商也因此减少了零部件的订单。根据台积电给出的数据，2020年前三季度，汽车客户的芯片订单需求一直在减少，在第四季度突然迎来订单的恢复。而第四季度正好也是汽车行业复苏的时间点。
芯片长周期的制造过程，势必无法满足突然爆发的汽车需求。更何况当时对芯片需求火热的不仅是汽车行业。
2020年作为5G商业元年，正是不少电子产品更新换代的时间节点，疫情催生的「线上文化」更是带来了电子产品的销量上涨。当汽车芯片的需求撞上更早爆发手机、电脑芯片的需求，唯一的解决办法只能是「等」。难怪芯片的交货时间从疫情前的8~10周，上升到了6个月，时间延长了不止一倍。
02、芯片短缺背后，是原材料的短缺
这次短缺的汽车芯片——MCU芯片的原材料，是8英寸晶圆。8英寸晶圆面世至今已有近30年，技术成熟、物美价廉，但技术已经相对落后，有被制造芯片成本更低、性能更高的12英寸晶圆取代的趋势。
正因如此，自从2007年全球8英寸晶圆生产线数量达到顶峰之后，8英寸晶圆生产线少有增加，且原有生产线面临老化停用的风险。这导致现在代工厂想增加产能，也没有多余的生产线可开。正如行业分析公司VLSlresearch总裁里斯托·普哈卡说，「在整个半导体行业，现在几乎没有什么备用产能」。
03、临时建厂，周期长，难度大
为了应对汽车芯片的短缺，最近不少半导体企业都传出了扩建生产线的消息。
根据国际半导体产业协会的预测报告，已经多年停滞增长的8英寸晶圆生产线，将在2021年底增加至202条，超出历史最高值；英飞凌公司正在扩大芯片生产线的投资；台积电已经在美国投建5nm芯片产线；三星也正在考虑扩建韩国或美国奥斯丁的芯片工厂。
但远水解不了近火，不论是晶圆厂还是芯片厂，从厂房扩建、设备采购、工艺调试，到真正生产晶圆、芯片，都需要漫长的时间。毕竟芯片对集成度和精度的要求极高，就算是同一批生产的设备，不同生产线造出的芯片都无法完全一样，做不到“只要买了设备、排列好，按下按钮，人人都可以生产半导体”。也正因如此，有不少人觉得“芯片荒”将持续到2022年。
04、缺货风波引发囤货情绪
面对当前芯片的紧缺，不少客户选择大量囤货，提高芯片库存，来抵御未来的瓶颈。比如，通用汽车在去年12月底就要求供应商储备未来一年的芯片；某些国内汽车企业，也专门派人去芯片生产厂“蹲点”，来探一探芯片库存的底；美国汽车制造商甚至通过官方渠道，向台积电和其他芯片企业施压，以优先满足重要芯片的供应。这种囤货情绪之下，不仅芯片订单爆满，“加塞”情况也频发。供需不平衡，也难怪汽车芯片价格上调了。
芯片缺货，是危机，也是机遇，2019年全球汽车芯片市场规模约为475亿美元，其中恩智浦和英飞凌两家，就占了四分之一的份额，相对应国内自产芯片只占全球产能的不到5%，这次汽车芯片缺货的主角——MCU，更是有80%~90%进口。这次芯片的缺货虽然是全球性的，但也给国内的半导体企业们带来了警示和机遇。
目前，国内已有越来越多的企业布局汽车芯片领域。比亚迪的IGBT模块在2019年抢占了国内电动汽车市场18%的份额，更是传出将半导体业务单独拆分上市的消息；中车时代的车规级IGBT芯片产量已经达到2万片/月；四维图新的车规级芯片已累计出货6000万颗；闻泰科技收购了安世半导体，12英寸车规级晶圆厂已经在建；北京君正收购ISSI芯片公司，将目标瞄准车规级存储芯片……
虽然目前，国内企业与半导体龙头们仍有不小的差距，但汽车电子零部件巨大的市场潜力，国内电动汽车蓬勃的发展前景，都催动着国内半导体企业的发展。
这次汽车芯片荒会持续多久？恐怕没有人能确定的给出答案。但是芯片荒带来的变化，生产线扩展、成本提升、利润上涨，势必会在未来很长一段时间里影响着半导体行业的发展。
也许，这正是国内半导体企业们迎头赶上的机会呢？
如今，每辆车上仅ADAS系统和导航系统，就需要50~150个芯片和传感器。各种功能的芯片几乎遍布汽车全身，像神经系统一样，控制着汽车的功能。自动驾驶系统、底盘和车身控制系统等处理器和控制器中（比如ESP和ECU），有负责算力的MCU（微控制单元）；车载电源和电机系统中，有负责功率转换的IGBT（绝缘栅双极型晶体管）与MOSFET（金属-氧化物半导体场效应晶体管）；气囊、胎压检测系统和车身的雷达上，有传感器中的芯片……
而这次汽车芯片缺货的主角，正是用于ESP和ECU系统中负责计算的芯片（MCU)。但导致汽车芯片缺货并不是技术问题，那究竟是什么原因呢？
01、前期订货不足，车企和供应商措手不及
面对去年初突然开始疫情，不少企业选择了降低产能或者关停工厂，以「休养生息」来应对疫情的威胁，汽车行业和芯片行业也不例外。普遍习惯「just-in-time」模式的汽车制造商也因此减少了零部件的订单。根据台积电给出的数据，2020年前三季度，汽车客户的芯片订单需求一直在减少，在第四季度突然迎来订单的恢复。而第四季度正好也是汽车行业复苏的时间点。
芯片长周期的制造过程，势必无法满足突然爆发的汽车需求。更何况当时对芯片需求火热的不仅是汽车行业。
2020年作为5G商业元年，正是不少电子产品更新换代的时间节点，疫情催生的「线上文化」更是带来了电子产品的销量上涨。当汽车芯片的需求撞上更早爆发手机、电脑芯片的需求，唯一的解决办法只能是「等」。难怪芯片的交货时间从疫情前的8~10周，上升到了6个月，时间延长了不止一倍。
02、芯片短缺背后，是原材料的短缺
这次短缺的汽车芯片——MCU芯片的原材料，是8英寸晶圆。8英寸晶圆面世至今已有近30年，技术成熟、物美价廉，但技术已经相对落后，有被制造芯片成本更低、性能更高的12英寸晶圆取代的趋势。
正因如此，自从2007年全球8英寸晶圆生产线数量达到顶峰之后，8英寸晶圆生产线少有增加，且原有生产线面临老化停用的风险。这导致现在代工厂想增加产能，也没有多余的生产线可开。正如行业分析公司VLSlresearch总裁里斯托·普哈卡说，「在整个半导体行业，现在几乎没有什么备用产能」。
03、临时建厂，周期长，难度大
为了应对汽车芯片的短缺，最近不少半导体企业都传出了扩建生产线的消息。
根据国际半导体产业协会的预测报告，已经多年停滞增长的8英寸晶圆生产线，将在2021年底增加至202条，超出历史最高值；英飞凌公司正在扩大芯片生产线的投资；台积电已经在美国投建5nm芯片产线；三星也正在考虑扩建韩国或美国奥斯丁的芯片工厂。
但远水解不了近火，不论是晶圆厂还是芯片厂，从厂房扩建、设备采购、工艺调试，到真正生产晶圆、芯片，都需要漫长的时间。毕竟芯片对集成度和精度的要求极高，就算是同一批生产的设备，不同生产线造出的芯片都无法完全一样，做不到“只要买了设备、排列好，按下按钮，人人都可以生产半导体”。也正因如此，有不少人觉得“芯片荒”将持续到2022年。
04、缺货风波引发囤货情绪
面对当前芯片的紧缺，不少客户选择大量囤货，提高芯片库存，来抵御未来的瓶颈。比如，通用汽车在去年12月底就要求供应商储备未来一年的芯片；某些国内汽车企业，也专门派人去芯片生产厂“蹲点”，来探一探芯片库存的底；美国汽车制造商甚至通过官方渠道，向台积电和其他芯片企业施压，以优先满足重要芯片的供应。这种囤货情绪之下，不仅芯片订单爆满，“加塞”情况也频发。供需不平衡，也难怪汽车芯片价格上调了。
芯片缺货，是危机，也是机遇，2019年全球汽车芯片市场规模约为475亿美元，其中恩智浦和英飞凌两家，就占了四分之一的份额，相对应国内自产芯片只占全球产能的不到5%，这次汽车芯片缺货的主角——MCU，更是有80%~90%进口。这次芯片的缺货虽然是全球性的，但也给国内的半导体企业们带来了警示和机遇。
目前，国内已有越来越多的企业布局汽车芯片领域。比亚迪的IGBT模块在2019年抢占了国内电动汽车市场18%的份额，更是传出将半导体业务单独拆分上市的消息；中车时代的车规级IGBT芯片产量已经达到2万片/月；四维图新的车规级芯片已累计出货6000万颗；闻泰科技收购了安世半导体，12英寸车规级晶圆厂已经在建；北京君正收购ISSI芯片公司，将目标瞄准车规级存储芯片……
虽然目前，国内企业与半导体龙头们仍有不小的差距，但汽车电子零部件巨大的市场潜力，国内电动汽车蓬勃的发展前景，都催动着国内半导体企业的发展。
这次汽车芯片荒会持续多久？恐怕没有人能确定的给出答案。但是芯片荒带来的变化，生产线扩展、成本提升、利润上涨，势必会在未来很长一段时间里影响着半导体行业的发展。
也许，这正是国内半导体企业们迎头赶上的机会呢？
