當(dāng)汽車(chē)行業(yè)稍微從疫情中緩過(guò)來(lái)之際，汽車(chē)行業(yè)對(duì)芯片的需求也逐步上升，但是由于芯片產(chǎn)能已經(jīng)被消費(fèi)電子行業(yè)對(duì)芯片(用于5G手機(jī)和基礎(chǔ)設(shè)施、新游戲平臺(tái)和IT設(shè)備)的巨大需求已經(jīng)占領(lǐng)，并且依然呈現(xiàn)緊張趨勢(shì)，導(dǎo)致汽車(chē)行業(yè)出現(xiàn)芯片短缺危機(jī)。 初步影響 截止2月16
當(dāng)汽車(chē)行業(yè)稍微從疫情中緩過(guò)來(lái)之際，汽車(chē)行業(yè)對(duì)芯片的需求也逐步上升，但是由于芯片產(chǎn)能已經(jīng)被消費(fèi)電子行業(yè)對(duì)芯片(用于5G手機(jī)和基礎(chǔ)設(shè)施、新游戲平臺(tái)和IT設(shè)備)的巨大需求已經(jīng)占領(lǐng)，并且依然呈現(xiàn)緊張趨勢(shì)，導(dǎo)致汽車(chē)行業(yè)出現(xiàn)芯片短缺危機(jī)。
截止2月16日，IHS Markit預(yù)計(jì)，受芯片短缺影響，2021年一季度輕型汽車(chē)的產(chǎn)量將減少近100萬(wàn)輛。奧迪最近已經(jīng)讓1萬(wàn)名工人休假，大眾不得不減少其在沃爾夫斯堡和埃姆登的德國(guó)工廠以及在不倫瑞克的零部件工廠的產(chǎn)量，另外福特暫停了路易斯維爾工廠的Escape車(chē)型生產(chǎn)，以及德國(guó)薩爾路易（Saarlouis）工廠的?？怂股a(chǎn)將暫停一個(gè)月。本田、雷諾、豐田、馬自達(dá)和其他幾家OEM廠商最近也發(fā)布了類(lèi)似的公告。中國(guó)大陸是最受影響的地區(qū)。一汽大眾、上汽大眾、上汽通用和東風(fēng)本田等汽車(chē)制造商的工廠都受到了影響，停產(chǎn)時(shí)間從5天到14天不等。由于半導(dǎo)體的生產(chǎn)過(guò)程漫長(zhǎng)而復(fù)雜，新產(chǎn)線的建設(shè)是一項(xiàng)資本密集型和耗時(shí)的工作，因此無(wú)法短時(shí)間解決芯片短缺問(wèn)題，短缺預(yù)計(jì)要持續(xù)到2021年的第三季度，屆時(shí)半導(dǎo)體代工廠重新分配產(chǎn)能，消費(fèi)電子產(chǎn)品需求可能有所降溫。在短缺的汽車(chē)芯片中，MCU最為明顯，因?yàn)槊枯v汽車(chē)上都有幾十個(gè)ECU，不管是發(fā)動(dòng)機(jī)ECU、ADAS、安全氣囊ECU、ABS的ECU等，都需要使用MCU。就連Bosch、電裝等這些可以自己制造部分半導(dǎo)體的頂級(jí)Tier1，外部購(gòu)買(mǎi)的MCU和ICs也供應(yīng)短缺。
MCU的制程通常都是40nm以下，制程越小復(fù)雜度越高，而且需要實(shí)現(xiàn)相關(guān)工藝需要非常高的支出，因此大部分芯片廠商長(zhǎng)期將芯片生產(chǎn)外包給擁有這些先進(jìn)工藝的代工廠，從而導(dǎo)致MCU的生產(chǎn)商非常單一，目前MCU出貨量的70%是有臺(tái)積電生產(chǎn)的。另外由于臺(tái)積電產(chǎn)能飽和，并且汽車(chē)業(yè)務(wù)僅占其收入的3%，給汽車(chē)芯片更是蒙上了一層陰影。通常芯片的交貨期為12~16周，有特定需求的需要26周，甚至38周，目前幾乎所有的芯片的交貨期都要延長(zhǎng)一到兩個(gè)月。
雖然臺(tái)積電表示將通過(guò)增加投資來(lái)支持汽車(chē)客戶(hù)，但是這是長(zhǎng)期的，主要是為了與汽車(chē)向高性能計(jì)算發(fā)展的長(zhǎng)期確實(shí)保持一致，而不是幫助解決當(dāng)前的瓶頸。半導(dǎo)體制造很復(fù)雜。對(duì)于相對(duì)汽車(chē)芯片而言，從訂購(gòu)到發(fā)貨，芯片需要花費(fèi)12到16周的時(shí)間，而用于車(chē)輛穩(wěn)定系統(tǒng)的慣性傳感器最多需要26周的時(shí)間。供應(yīng)鏈非常復(fù)雜，通常需要通過(guò)精心管理訂購(gòu)和保持庫(kù)存平衡安排來(lái)處理其供需上的依存關(guān)系，因此按時(shí)供應(yīng)是至關(guān)重要。這種平衡很容易受到不尋常的市場(chǎng)動(dòng)態(tài)（例如疫情）的干擾。這場(chǎng)危機(jī)凸顯了生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性，尤其是在其他動(dòng)態(tài)因素發(fā)揮作用的情況下。雖然說(shuō)全球有90多家IDM和代工廠為半導(dǎo)體行業(yè)提供服務(wù)，但是很多是基于180nm甚至更大的制程工藝。制程工藝越小，代工廠的數(shù)量呈指數(shù)遞減，人工智能芯片和GPU需要的10nm以下的制程，當(dāng)前僅有臺(tái)積電、三星、英特爾能代工，當(dāng)前車(chē)用MCU的代工生產(chǎn)情況如圖1所示。另外當(dāng)前全球排名前七的MCU芯片產(chǎn)商占據(jù)98%的市場(chǎng)份額，其中僅有依法半導(dǎo)體一家保持較高的垂直整合，其它基本都是外包生產(chǎn)，具體如圖2所示。
大多數(shù)車(chē)輛和部件的停產(chǎn)都是由于缺乏MCU造成的。一方面如前面所說(shuō)每輛汽車(chē)都有超過(guò)20個(gè)MCU，例如奧迪Q7有38個(gè)，雪佛蘭Equinox有27個(gè)，通常這些都是由上述提到的7家供應(yīng)商提供，如圖3所示奧迪Q7的MCU供應(yīng)商情況，
另外一方面，由于MCU通常具有專(zhuān)有的架構(gòu)，很難從一個(gè)供應(yīng)商切換至另一家，這不像內(nèi)存、功率器件、傳感器和執(zhí)行器等通常更具互換性。
最后 ，臺(tái)積電并不是唯一的瓶頸。許多半導(dǎo)體芯片是在200mm的晶圓上生產(chǎn)的，在1999年就出現(xiàn)，現(xiàn)在非常成熟的180nm制程，至今仍被用于制造許多其他產(chǎn)品中。與預(yù)期相反，由于各種消費(fèi)電子產(chǎn)品仍在采用200mm晶圓，對(duì)200mm晶圓的需求實(shí)際上有所增加。例如，從2020年開(kāi)始增長(zhǎng)的5G手機(jī)包含更多的射頻(RF)功率放大器、CMOS圖像傳感器和電源管理IC。而這些制造200mm晶圓的生產(chǎn)線（包括諸如UMC之類(lèi)的代工廠）的壓力不斷增大，以擴(kuò)大這些制程的產(chǎn)能，盡管這些制程已經(jīng)成熟，但仍有許多應(yīng)用。然而，由于不愿投資于成熟的技術(shù)，再加上缺乏這種晶圓尺寸的新設(shè)備甚至二手設(shè)備，導(dǎo)致產(chǎn)能受阻。
參考：整理自IHS Markit的報(bào)告，圖片來(lái)源IHS，侵刪。
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