“我們最大的挑戰是供應鏈，尤其是微控製器芯片（MCU），從沒出現過這樣的情況。”馬斯克在推特中聲稱：“對供應不足的擔心導致每一家公司都在過量下訂單。”
進入2021年，全球汽車產業尚未度過因“缺芯”停工、減產的劫難。大眾、豐田、日產、福特、鈴木、沃爾沃等車企正身處“芯片荒”的“颶風”中。據IHS預測，2021年第一季度由於芯片短缺所引起的輕型汽車減產數量達67.2萬輛，第二季度的汽車將減產130萬輛。
“車用MCU（微控製器）緊缺是造成汽車斷崖式缺貨的主要原因。”信達證券的電子行業首席分析師方競在研報中指出。多家汽車廠商向《等深線》記者確認了這一說法。據了解，MCU芯片是電子控製單元（ECU）的必備組件，平均每輛車大約有50個微控製器，用於刹車、空調、儀表、安全、門鎖和其他係統。
芯片對於智能汽車的價值就好比燃油汽車時代的發動機一樣，能把傳感器的數據（新時代的能源）轉化成精準的決策。“芯片荒”從汽車行業發端，迅速席卷整個製造業。國際領先投行高盛的一項研究報告顯示，全球有多達169個行業在一定程度上受到了芯片短缺的衝擊。其中，電源管理芯片、OLED驅動芯片、車用芯片供應吃緊。
“少一顆芯片，產品都沒有辦法出貨，因為一顆0.8美元的芯片，可以導致200美元的筆記本電腦無法生產。”一名半導體供應鏈分析師指出。
疫情可以說是“芯片荒”發生的始作俑者。2020年第一季度，疫情發生，多數車企對市場持悲觀預期，主動撤單，供應鏈備貨大幅下降，生產計劃萎縮。同年第二季度，消費電子需求率恢複，產能（含生產物料）向消費電子轉移。2020年第四季度車市向好，汽車半導體產能出現不足。除了供需錯判的原因，美國得州暴雪、東南亞二輪疫情、瑞薩電子著火等天災人禍也加劇了芯片短缺。
“芯片短缺還受一些恐慌性心理的影響，大家預測到芯片短缺，都加大訂單。一旦加大訂單後，產能就會不足，每家企業下的訂單比原來高出1~3倍，匯集到芯片廠家手裏，是完全保證不了的。”中國汽車工業協會副總工程師許海東在接受記者采訪時表示。
值得一提的是，汽車行業缺貨最為嚴重的MCU芯片全球市場競爭格局高度集中，主要供應商為瑞薩電子（日本）、恩智浦（荷蘭）、微芯科技（美國）、英飛淩（德國）、三星電子（韓國）、意法半導體（意法）等國外廠商，合計市場占有率超過70%，而國內MCU芯片廠商僅在低端市場具有較強競爭力。
為此，在芯片全球市場競爭格局高度集中的市場環境中，中國“強芯補鏈”便成為一項重要課題。
被芯片扼住咽喉的汽車業
“缺芯到了什麽地步？我知道的是，某豪華品牌剛給經銷商開完會，由於電子控製單元（ECU）缺芯片，生產出來的車可以發給經銷商，但不能賣。但又不能因為缺一兩個零部件就都堆在工廠裏，不僅放不下，也會造成銷售流程混亂。所以先把車發給經銷商，放在倉庫裏，經銷商付采購費用，讓資金流轉起來。因為賣不出去造成的損失，主機廠會給經銷商補償。”北京一家經銷商集團旗下豪華車4S店總經理告訴記者。
“芯片荒”正在從生產端傳向銷售終端。進入第二季度，記者走訪多家4S店發現，部分車企區域市場4S店出現沒有現車，購車周期長的情況。以奔馳為例，奔馳E級和GLC在北京地區某些4S基本沒有現貨，提車要等兩、三個月左右。上海地區一家上汽大眾4S店朗逸車型受缺芯影響提車周期從原來1~2周延長至1~2個月。
等待組裝完成的“汽車”
《等深線》記者 陳茂利 攝
缺芯不僅影響了當下一些車型生產，也對一些計劃量產的車型造成了影響。“我們接了造車新勢力的一個項目，明年8月份要量產，但缺電池開關芯片，拿貨要52個周（約12個月）以後，並且交貨周期還不保證，過去隻要3個月就夠了。”安波福一名工程總監告訴記者。
據悉，目前車聯網導航芯片的最新價格是去年同期的5~7倍，甚至一些汽車電子的關鍵芯片，最高漲價超過20倍。
“公司為了保證生產經營的正常進行，一直有高層領導蹲守上海。”長安汽車董事長朱華榮近期在股東大會上表示。受“芯片荒”所迫，國內一些車企派遣高管輪流在芯片製造商門口蹲點，以便搶先對手將新生產出來的芯片拿到手。
除了搶芯片，“搶產能”也成為部分車企穩定供應鏈的方式。有報道稱，特斯拉為確保芯片供應，不僅可能采取對供應商預先付款的方式預訂產能，並有意收購中國台灣地區的存儲器廠商旺宏的6英寸廠，來解決車用芯片短缺問題。
“對供應商預先付款的方式預訂產能，並非產業慣用的做法。”長城汽車的研發高管告訴記者，“特斯拉此舉應該立足芯片產業鏈確保可控，因此想繼續下探到晶圓，各家整車廠都在尋找關於芯片保供的解決方案。”
無獨有偶，據日經新聞報道，大眾、戴姆勒、豐田等車廠也在爭先搶奪芯片，除了增加芯片庫存外，也考慮祭出長約，來獲取穩定的供貨。其中，大眾將首先改變準時製生產方式，使供應鏈保有比以前更多的庫存，降低發生天災等情況帶來的暫時性零部件不足影響。
據報道，大眾正在和全球最大的功率半導體供應商英飛淩、晶圓代工龍頭台積電等廠商進行協商，希望借此確保充足的車用芯片產能，大眾已出示為期12個月、18個月的契約。德國大型零部件廠商大陸集團的首席財務官Wolfgang
Schaefer對外確認，與半導體廠商“已經部分引進（長期合同）”。
“過去，汽車製造商並不會直接繞過零部件廠商去（Tier1）購買芯片。主機廠會找一級零部件廠商下單計劃所需要的模塊和部件，自己並不會直接購買芯片，再由零部件廠按計劃向芯片設計廠商下單。”國內一家芯片分銷平台FAE（現場技術支持工程師）彭工告訴記者，“所以芯片設計廠商的終端客戶以零部件廠居多，除非是主機廠自己設計。”
“芯片荒”改變了這一行業慣用做法，不少汽車製造商開始主動接觸芯片設計廠商去“搶貨”。紫光國芯微電子股份有限公司（以下簡稱“紫光國芯”）副總裁蘇琳琳告訴記者，“過去是我們主動找Tier1談供貨，到了今年，很多人都來找我們了，要最缺的MCU。”
多重因素疊加導致“芯片荒”
“芯片荒”從汽車行業發端，迅速席卷整個製造業。國際領先投行高盛的一項研究報告指出，全球有多達169個行業在一定程度上受到了芯片短缺的衝擊，包括從消費電子、鋼鐵產品、混凝土生產到空調製造、啤酒生產等所有行業，甚至連肥皂製造業也受到了影響。
今年3月，手機行業領導者蘋果公司（Apple）率先自曝缺芯。該公司相關負責人表示，由於缺少零部件，一些新型高端iPhone的銷售受到了阻礙。隨後OPPO、小米、一加等手機品牌紛紛公開承認缺芯。
“整體性的缺貨、供應鏈緊張是一個事實，因為現在汽車、IoT（物聯網）市場需求很旺盛，手機行業需求也沒有下降，因此這種供應鏈緊張、困難的情況可能持續兩三年。”今年3月11日，OPPO
Find X3係列發布後，OPPO副總裁、中國區總裁劉波表示。
那麽什麽導致了本輪“芯片荒”？許海東指出，本輪“芯片荒”主要是市場供需關係失衡導致。
2020年後，突入其來的疫情黑天鵝對第一季度、第二季度的汽車市場造成巨大衝擊，致使車企對未來汽車銷量持悲觀預期。
疫情暴發之初，就有銀行機構預測，新冠肺炎疫情對消費者需求的連鎖反應可能會導致2020年全球汽車產量下降16%。
“2020年上半年，受疫情衝擊汽車銷量不佳，整車廠遵循準時製生產方式（Just In
Time）經營模式而大幅砍單。”方競分析稱。
準時製生產方式又稱“無庫存生產方式”，是日本豐田汽車公司率先采用的一種生產方式，指的是將必要的零件以必要的數量在必要的時間送到生產線，旨在通過多品種、少批量、短周期的生產方式，消除庫存，優化生產物流，減少浪費。
某汽車企業的組裝生產線
《等深線》記者 陳茂利 攝
雖然台積電方麵曾提醒汽車領域的客戶，一旦砍單，再想要追加訂單，產能是不可能一下調轉過來的，不過，未能阻止砍單行動。數據顯示，全球超60%的車規級芯片晶圓由台積電代工，2020年第二季度汽車芯片占台積電營收比例由5%~6%降至2%~3%。
就在汽車領域客戶大肆砍單之際，2020年第二季度手機、電腦、遊戲機等消費電子需求率先恢複，產能（含生產物料）開始向消費電子轉移。同期，華為、小米、OPPO、VIVO加大采購量，也擠占了汽車半導體產能。
“讓池總（華為智能解決方案BU
Marketing與銷售服務部總裁池林春）給我們騰出來一些芯片。”東風汽車公司一高層在中國汽車論壇上開玩笑似向記者表示。
不過，許海東強調，消費電子芯片的生產規格標準相比汽車芯片低，且利潤更高也是驅動晶圓廠轉產的原因。
不料，從2020年下半年開始汽車銷量反彈超預期，整車廠重啟拉貨，但由於部分生產汽車芯片晶圓的產能已經轉向消費電子領域，短時間內供應難以快速恢複。許海東直言，“你要增加訂單，人家（晶圓廠）轉產過來沒有幾個月是不可能的。”
除了市場供需錯判的原因，汽車芯片生產廠商遭遇“天災”也引發了全球汽車供應鏈“震蕩”。
今年2月，美國半導體重鎮得克薩斯州遭遇罕見暴雪，導致天然氣管道被凍結，全州大麵積停電，電力供應緊張，造成包括三星、恩智浦、英飛淩等半導體廠商在該地的工廠停產。
雪上加霜，今年3月底，全球第三大汽車芯片廠瑞薩電子位於日本茨城縣的一座生產12英寸晶圓的大樓突發大火，直接導致工廠臨時停產。
當時火災波及的終端芯片66%為汽車車用芯片，34%為基礎設備、loT芯片。而該生產線製造的汽車MCU正是汽車行業極度短缺的半導體，瑞薩在該領域占全球市場的30%。
“‘芯片荒’是多重因素疊加的結果。”有業內人士告訴記者，“偶發因素導致的芯片產能緊張，一旦解決便能緩解眼下的缺芯局麵，比如瑞薩電子在6月中旬左右恢複全部產能。”
不過該人士也指出，半導體行業也正麵臨一些不利因素，6月初，馬來西亞進行的防疫管製給芯片生產需要的多種被動器件產能帶來打擊。台灣新竹科學園區包括聯電、世界先進、旺宏等晶圓大廠麵對由高溫引發、可能到來的停水危機。
許海東預測，就國內來講，上半年因芯片短缺對銷量產生的影響小於10%，下半年將會逐漸緩解，第三、四季度有可能會把損失補回來。
不過，從長期來看，芯片供應會持續處於緊張狀態，理由是智能電動汽車對芯片的需求，遠遠大於傳統車。比亞迪品牌與公關總經理李雲飛表示，“燃油車的芯片成本大概是100~200美元，電動汽車則可能是1000美元左右起步。而到了智能電動時代，單車芯片成本可能會倍增至4000~5000美元，高端車甚至更多。”
“缺芯”引發生產模式之爭
缺芯引發的“蝴蝶效應”，不僅影響了當下製造業生產，從長期來看，極有可能重塑芯片生產模式的現有格局。
芯片生產主要包含設計、製造、封裝、測試四個環節，主要有兩種生產模式：IDM（整合設備製造）、晶圓代工模式。其中晶圓代工模式又包含Fabless（無工廠模式）和Foundry（晶圓廠，代工廠）模式。
IDM（Integrated Device
Manufacturing）模式，集芯片設計、製造、封測一體化，該模式下的集成電路企業擁有集成電路設計部門、晶圓廠、封裝測試廠，屬於典型的重資產模式，對研發能力、資金實力和技術水平都有很高的要求。全球隻有幾家公司有這樣的實力，如英特爾、三星、德州儀器等超大型公司。
晶圓代工模式源於集成電路產業鏈的專業化分工，形成無晶圓廠設計公司、晶圓代工企業、
封裝測試企業。Fabless模式，隻做芯片設計和銷售，其他環節全都使用外部資源，使用這種模式的有高通、英偉達、聯發科等公司。Foundry模式，僅專注於集成電路製造環節，代表公司有台積電、中芯國際。
全球集成電路產業中，IDM模式是芯片行業的基礎模式，一直以來也主導著行業。但近年來隨著晶圓代工的出現，代工業水漲船高，不斷“圍剿”傳統IDM模式，甚至有言論稱，代工有蓋過IDM的趨勢。
不過，在本輪“芯片荒”中，IDM模式在抵禦外部風險、保障供應鏈的穩定性上優勢凸顯。而大多數采用Fabless模式的芯片廠商，都在使出渾身解數尋找產能。
“現在晶圓代工廠的產能已經是競拍模式了，由於晶圓廠產能已經100%負荷了，在資源有限的（情況下），比如台積電可能對外統一漲價20%，但是設計廠商也會出價，像投標似的，價高者優先排單。”彭工告訴記者，“簡單來講，就是設計廠商拿著訂單和價格找晶圓廠排單，想要產能，就自己出高價，下大訂單。當然是私底下進行的。”
“缺芯”
正在拉長各大車企的交貨期 《等深線》記者 陳茂利 攝
“代工模式是目前國際上比較流行的生產模式，比如說華為海思就隻做設計，交給下麵的企業生產、測試和封裝，這種專業化分工，效率會更高。但隨著現在全球的政治形勢變化，尤其疫情影響，各國都非常重視供應鏈安全，也都在考慮怎麽樣補供應鏈，未來很可能不光是芯片產業的IDM模式，大部分的產業恐怕都要有IDM的基礎，類似於口罩、醫療器械等，為了戰略安全，它一定要做自己能夠控製的戰略物資。”許海東告訴記者。
今年3月份，IDM模式的代表廠商英特爾新任CEO帕特·基辛格宣布，在堅持繼續采用IDM模式的同時，將對其進行革新，朝著“輕IDM模式”轉變。該模式被稱為IDM
2.0模式，最大的亮點在於對外承接晶圓代工及封裝業務，這就意味著直接與台積電、三星競爭。
華為也有意往IDM模式發展，將芯片研發、生產、封裝、測試等一係列生產環節都掌握在自己手中。
全盤漲價，增加產能
在整車廠因為“缺芯”叫苦不迭時，芯片設計廠、晶圓廠、封測代工廠又焦慮又甜蜜。
“目前旺宏產能被客戶‘搶翻天’”，不隻是double booking （重複下單），甚至triple
booking（三倍下單）。”全球NOR
Flash龍頭旺宏電子董事長吳敏求公開表示。公開資料顯示，小到汽車攝像頭，大到高級駕駛輔助係統（ADAS）都會對NOR
Flash產生一定量的需求。
產能緊張但迎來景氣周期，今年年初，瑞薩電子、恩智浦、意法半導體等全球半導體巨頭決定提高汽車和通信設備產品的價格，漲幅為10%~20%。其中，繼今年1月1日宣布漲價後，全球第二大MCU供應商意法半導體於5月17日再次向客戶發出漲價函，宣布自6月1日開始，所有產品線漲價。
“我們的許多材料供應商正在努力滿足我們的需求，這也導致成本增加和更激進的商業條款，以維持供應商向我們持續供應這些稀缺的材料。”意法半導體方麵表示。
“芯片荒”引發半導體廠商漲價開始猶如擊落地第一塊“多米洛骨牌”開始蔓延至晶圓生產、封裝、測試環節。
下遊晶圓廠聯電、格芯、世界先進等多家晶圓代工廠針對8英寸代工急單與新增投片訂單報價上調10%~15%。台積電於今年初首先取消了對大客戶12英寸接單折扣。以“日月光”為代表的封測大廠2021年計劃第三季度取消3%到5%價格折扣，並漲價5%至10%。
不過，漲價隻是應對“芯片荒”短期的措施。從長期來看，隨著5G通訊、智能汽車發展，對芯片的需求將大幅度增長。根據SEMI（國際半導體產業協會）預測，到2022年，半導體行業將實現三年連續增長，迎來超級景氣周期。
為此，在芯片供應吃緊、交貨期持續拉長的大背景下，擴產成為不少晶圓廠的重要規劃。
台積電方麵宣布，計劃在未來3年投資1000億美元，用於增加產能，支持先進半導體技術的製造和研發。此外，台積電還計劃擴大5nm產能，在今年下半年將產能從去年四季度的9萬片/月提升至12萬片/月。
同期，聯電宣布，將聯合全球先進客戶，擴充在台南科學園區的12寸Fab 12A
P6廠區的產能。根據協議，客戶將以議定價格預先支付訂金的方式，確保取得P6未來產能的長期保障，規劃擴產部分的月產能約2.75萬片，預計2023年第二季度投產。
台積電的競爭對手Intel也加入了擴產行列，計劃在美國、歐洲等地區建立更多工廠，並承諾公司的絕大多數芯片將由內部生產。
其中，Intel計劃斥資200億美元在亞利桑那州Ocotillo園區建立兩家新的晶圓廠，新廠將有能力生產7nm以上製程的芯片。
除了台積電與Intel之外，三星計劃投資170億美元，在美國建立新的晶圓廠，如果計劃順利，將會在今年第二季度破土動工，2023年第四季度開始量產。
國內，3月17日，中芯國際發布公告，將在深圳擴充12英寸晶圓產能，項目的新投資額估計為23.5億美元（約合人民幣153億元）。依照計劃，中芯深圳將開展項目的發展和營運，重點生產28納米及以上的集成電路和提供技術服務，旨在實現最終每月約4萬片12英寸晶圓產能，預期將於2022年開始生產。
汽車芯片國產化挑戰和機遇
雖然在封裝測試和芯片設計環節，中國已具備國際競爭實力，但在處理器等高端芯片，模擬芯片，光器件、配套設備材料和工藝、EDA/IP和軟件方麵與國際先進水平差距依然十分明顯。
IC insight數據顯示，目前，中國芯片自給率僅為15%。其中，本輪缺芯最為嚴重的汽車行業芯片自給率不足5%。
“我這邊是負責國產器件的，國產器件的車規級芯片產品很少，MCU、DC/DC、接口芯片僅個別廠商有做，甚至沒有量產；最多是分立器件和TVS的汽車級產品。”彭工一語道出了目前中國汽車行業半導體發展現狀。”
據了解，MCU、GPU、FPGA等通用汽車芯片被英特爾、英偉達、恩智浦、瑞薩電子等國外企業高度壟斷。
“汽車行業IC（芯片）類產品導入很難，產品認證一般做下來要2年左右，驗證周期又要1年。在廠商技術不夠、市場驅動力不足的情況下，若不是國外品牌缺貨，汽車行業幾乎不會給國產品牌IC導入驗證機會。”彭工指出，產品除了要做AEC-Q認證，生產環節還要做IATF16949規範認證。
除了認證周期長，國外芯片企業和國內外零部件供應商與整車廠已形成強綁定的供應鏈，行業壁壘高，也是讓國內新晉芯片企業頭疼的難題。
“車規級關係到安全，它的可靠性的門檻是很高的。一般整車廠對一個新的芯片公司進入，總要打一個巨大的問號：有沒有其他車廠用過？我們要去突破一個巨大的心理門檻。”地平線創始人兼CEO餘凱坦言。
如何突破車企不敢用的心理防線？蘇琳琳指出，“所謂顧慮，就是說我認為它不安全。那怎麽證明它是安全的，有兩種辦法：一種是測試它到底安不安全；第二種是，別人已經用過的芯片，我直接拿來用，因為這是被別人驗證過的，所以能保障是安全的。目前車廠有所顧慮，也是因為不想花費大量投入去做測試，去驗證芯片的安全性。怎麽解決這個問題？我們會找到最好的合作夥伴，共同把芯片在它的車上用起來。一旦用起來了，就有了相關的測試報告，有相關的測試案例。隻要有一個實用的案例，就一定會撕開口子，其他車廠就一定會敢用你，這是非常有意義的。”
產業鏈的“千頭萬緒”正在經曆“缺芯”考驗
《等深線》記者 陳茂利 攝
“智能汽車會像智能手機一樣有快速的迭代，如果還像以前一個環節扣一個環節等下去的話，整個研發和上市的周期會不太適應現在的互聯網時代。如果想縮短上市的周期的話，就一定要關注到上遊，隻有芯片這個基層能滿足它的需求，才能做得出來相應的智能汽車。整個汽車產業鏈上的環節，將更緊密地聯係起來，形成一個生態，大家共同圍繞既定的目標相互配合，才能適應智能汽車發展的趨勢。”蘇琳琳表示。
不過，“芯片荒”也讓更多的企業看到了中國半導體行業的發展潛力，獲得了資本市場的青睞。
據雲岫資本《2020年中國半導體行業投資解讀》的統計，2020年半導體行業股權投資案例413起，投資金額超過1400億元人民幣，相比2019年增長近4倍。
其中，半導體領域的車規級芯片廠商也愈發被資本市場所關注。在“芯片荒”的背景下，今年2月，人工智能芯片企業地平線C3輪融資，收獲了包括比亞迪、長城汽車、長江汽車電子等多家車企支持。
華客新聞 | 時事與歷史：車載芯片全球緊缺：部分漲價超20倍