《日本经济新闻》更是指出,芯片危机让一直站在顶端的车企明白,以往居于主导地位的产业结构正在瓦解,汽车和芯片两个行业需要融合发展,一场产业链的重塑或许已经无可避免了。那么,到底是什么导扰乱了全球半导体产业链?
全球缺芯的六大因素
近几年,随着产业迭代升级,对芯片产品的功能、功耗和性能等要求不断提高,单个设备对芯片使用需求加大,大幅提升了芯片的使用量。比如自动驾驶汽车和新能源汽车,相较于传统燃油车,对芯片的需求成倍增长。
此同时,5G、人工智能、物联网等新技术和新兴产业的出现也迅速加大了市场对芯片的需求量。在需求端, 市场需求大幅增长,而在供给端,芯片产能增长有限,供需不匹配加剧了全球主要半导体生产线的紧张状况。
《日经中文网》曾报道称,全球半导体短缺的开端是美国政府对中国企业的制裁。芯片代工厂中芯国际等成为制裁目标,导致产量下降,订单集中涌向台积电等企业,产能难以负荷,加剧了供应短缺。
同时,华为被打压后开始大量储备芯片,这导致其他手机厂商为了自己的产品销售和发布不受影响,也开始抢购芯片。小米、OPPO和vivo等手机厂商为抢占华为空出的市场,从按季度备货到按年备货,这使得原本就吃紧的芯片产能更加不堪重负,并由此推涨了芯片价格。
疫情后的居家隔离和美联储的大放水,导致了市场对电子产品的需求量不降反升。居家办公、在线学习、消费需求等宅经济推动PC产业(包括台式机、笔记本电脑和平板电脑)发展。据IDC预计,继去年近13%的快速增长之后,今年全球个人电脑市场预计将增长18%以上。
同时,医用设备比如红外测温仪等设备需求猛增,这些设备也需要大量的芯片产能支持,晶圆代工厂产能不足,只得挤压其他类型芯片的产能,在代工厂面前议价权较差的公司出现芯片荒。
疫情、暴雪、地震、干旱等不可抗拒因素在短期内陆续爆发,导致全球部分芯片厂停产或削减产能,令2020年的芯片产量减少。包括日本AKM晶圆厂失火、瑞萨受地震影响后又遭火灾,欧洲意法半导体曾遭遇短暂罢工,美国得州暴风雪影响NXP、英飞凌、三星短暂停产,台积电遭遇停电、缺水问题等,让本来就紧张的半导体产能雪上加霜。
2018和2019年国内汽车销量连续两年个位数下滑,加之2020年上半年疫情全球爆发,诸多车企都对产销计划进行了收缩,供应链、代工厂也随之遭受波及,转而收缩产量或是承接其他订单。但到了2020年三、四季度,国内疫情得到一定控制,汽车芯片库存快速消耗,国内汽车市场恢复情况远超各方预期,以平均10%的增幅迅速回暖,但汽车芯片受限于生产周期,汽车企业的新增订单被迫延后安排。
同时,消费电子市场火爆,半导体产业部分车用芯片产能又向此领域转移,由此供需矛盾出现,最终造成从四季度开始出现车用芯片供应紧张的状况。
更深层次的原因是制造汽车芯片使用的8英寸晶圆长期全球供不应求。目前芯片主流晶圆尺寸是8英寸和12英寸。12英寸晶圆是未来趋势,主要应用在电脑、平板、手机等高性能需求设备上。而大部分汽车芯片、物联网信息设备主要集中在8英寸晶圆及其以下的低端产线上。
数据表明从2008年开始,全球各大晶圆厂就开始关闭8英寸产线,扩大高制程、利润率高的12英寸产能。全球8英寸晶圆厂的数量从2007年巅峰时期的200条降低到仅剩90多个,现有设备根本无法满足产能需要。
同时,汽车芯片设计巨头秉持“够用就好”的理念,对于薄利多销的车载MCU芯片又不愿意额外花钱将基于8英寸的芯片设计转移到12英寸晶圆上,导致了目前虽然缺芯,却没有短时间改善的策略。
结合以下原因,业内人士推测缺芯问题仍将持续至2021Q4,其中2021 Q1-Q2或为供需最紧张阶段。
全球缺芯是中国的机会?
为缓解芯片供应荒,台积电、三星、中芯国际、华虹集团纷纷扩大产能。英特尔也宣布将重返芯片制造市场,包括代工业务。从投产计划上看,这些新投资大概会在2022-2023年间转化为产能。
但远水解不了近渴,而这或许将为中国半导体企业开拓车用市场提供一个难得的契机,包括汽车在内的各行业客户们更愿意给国产芯片机会。
这次全球缺芯,最终迫使美国放松了对中芯国际的制裁。中芯国际得以购买所有用于“成熟制程”的设备,包括荷兰的DUV光刻机。虽然这些设备只能扩大中芯国际在14NM,甚至28NM的产能。对于7NM,甚至更先进的5NM制程工艺,美国依旧在竭尽全力的封锁。
而且14NM以下的芯片制程工艺,先进性不够,利润不高,可是这次全球缺芯,反映了这些领域,对上下游行业的决定性影响力。
国内厂商现阶段要做的,恰恰是要在并不高精尖但量大的汽车芯片,传感器芯片等领域,将产能扩到碾压三星和台积电的程度。同时汽车行业的特殊性使得大陆晶圆代工厂一旦打入国际半导体巨头的产业链就能长期稳定的供货。
再用每年基础芯片规模化的利润,加上国家对高精尖领域的持续投入,对7NM及更高的5NM,3NM制程工艺,对国产EUV光刻机等卡脖子的领域同步重点攻关。
为实现“技术自主”,欧盟将筹集数百亿欧元,推动半导体相关技术发展;美国半导体产业协会(SIA)呼吁美国将未来5年芯片研究的联邦拨款从15亿美元提高到50亿美元。中国工信部则明确表示,国家会加大力度扶持芯片产业,力求让中国芯片自给率在2025年达到70%。长安汽车董事长朱华荣呼吁主机厂试用国产芯片,广汽集团董事长曾庆洪则提出“实现汽车强国目标首先要先强芯”、“加强汽车关键零部件产业链建设”。2月8日,长城汽车宣布参与北京地平线机器人技术研发有限公司(下称“地平线”)的战略投资。地平线专注于人工智能算法芯片的研发,有车规级量产芯片产品。除长城汽车以外,比亚迪、长江汽车电子、东风资产等汽车产业链相关企业也参与了地平线此次3.5亿美元的C3轮融资。截止2019年底,我国芯片的消耗量占世界芯片消耗量的42%,但国产芯片的自给率不足30%。这场全球芯片短缺催化了国产芯片替代进程。更重要的是,过去中国芯片行业处在“造不如买”的市场环境下,耗费巨资造芯片,但国内企业对于芯片的需求却不大,造芯片的压力颇大。现在中国制造崛起,手机产业链,汽车产业链已然蓬勃,中国已成为世界上最大的芯片需求市场。有了本土需求后发展出整机组装产业,比如富士康。有了富士康之后,为整机厂商供货的模组类公司发展起来,如舜宇光学、欧菲光成为龙头。为全球客户供货的模组类企业,又对芯片需求极大,市场起来了,芯片产业发展的市场动力就有了。现在是中国芯片制造利好和利空并存的时期。不同于国家大基金一期将资金重心放在半导体设计类企业上,国家大基金二期投资重点已经放在集成电路封测、设备、材料等更上游的环节。至此,中国已有芯片国产化的产业基础。本次芯片短缺又极大加剧企业对产业链自主的渴望。包括汽车在内的各行业客户们更愿意给国产芯片机会,芯片国产替代进程加速。此次芯片短缺本质源于芯片制造产能不足,以及更上游的半导体设备和半导体材料紧缺。这对于中国芯片行业的启示是,中国也不能仅停留在芯片的设计环节。实现产业链更多关键环节的完善,才能成为真正意义上的半导体强国。