沒芯片，中國連汽車都造不出來？

　　自2020年12月大眾汽車曝出芯片短缺問題后，全球“芯片荒”愈演愈烈，汽車巨頭們相繼進(jìn)入減產(chǎn)甚至停產(chǎn)的窘境。

　　先是大眾汽車公開表示，2021年第一季度削減汽車產(chǎn)能10萬輛;剛進(jìn)入2021年1月，一汽大眾旗下捷達(dá)品牌成都工廠又傳出部分車型的產(chǎn)能壓縮到正常時期30%～50%的消息。

　　過去十天內(nèi)，類似的消息紛至沓來：奧迪位于內(nèi)卡蘇爾姆和英戈?duì)柺┧氐墓S約10000名員工被迫無薪休假，從1月底開始，這里的生產(chǎn)將部分停止;福特在肯塔基州路易斯維爾、生產(chǎn)福特Escape和林肯Corsair小型SUV的裝配廠也進(jìn)入停工狀態(tài);菲亞特克萊斯勒已暫時關(guān)閉安大略省布蘭普頓的工廠和墨西哥Toluca的小型SUV工廠;戴姆勒也將削減其位于不來梅和拉施塔特工廠的產(chǎn)能，甚至可能在2月初將工廠關(guān)閉一段時間。

　　連日本車企也未能逃脫“芯片荒”。豐田在中國的數(shù)條生產(chǎn)線已因芯片缺貨而關(guān)閉，還計(jì)劃將德克薩斯州生產(chǎn)的坦途卡車的產(chǎn)量削減40%;本田方面宣布，由于用于車輛控制系統(tǒng)的半導(dǎo)體供給不足，其位于三重縣的鈴鹿制作所1月份計(jì)劃減產(chǎn)4000輛左右小型車;日產(chǎn)汽車也透露，1月份將減產(chǎn)小轎車5000輛;斯巴魯在日本群馬縣的兩家整車工廠和一家發(fā)動機(jī)及傳動系統(tǒng)工廠全面停產(chǎn)……　　

　　▲圖/新華社

　　人仰馬翻之下，行業(yè)內(nèi)開始盛傳“美國將向半導(dǎo)體廠商施壓，優(yōu)先保障歐美日本車企芯片供應(yīng)，中國車企可能會成為犧牲品”的說法。

　　且不論傳言是否為真。就當(dāng)下局勢而言，國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)確實(shí)已經(jīng)到了緊要關(guān)頭，發(fā)展獨(dú)立自主汽車電子產(chǎn)業(yè)鏈，必須成為我國汽車產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)普遍而清醒的共識。

　　文 | 鐵流

　　本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號“財(cái)經(jīng)國家周刊”(ID：ENNWEEKLY)，原文首發(fā)于2021年1月25日，原標(biāo)題為《沒芯片，中國連汽車都造不出來?》。

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　　荒自“天災(zāi)”“人禍”

　　此次汽車芯片缺貨，并非一兩家汽車主機(jī)廠面臨的問題，也不只是中國汽車產(chǎn)業(yè)的問題，而是全球全行業(yè)共同遭遇的困局。之所以造成這種局面，既有疫情全球蔓延這種“天災(zāi)”因素，也是汽車廠商、半導(dǎo)體廠商們錯判市場行情、“貿(mào)易摩擦”的“人禍”導(dǎo)致。

　　受新冠肺炎疫情影響，全球汽車銷量大幅下滑，各大車廠紛紛下調(diào)了指標(biāo)，降低了汽車芯片采購量，個別車企為了防止疫情蔓延也不得不關(guān)閉工廠。在主機(jī)廠削減訂單的情況下，全球半導(dǎo)體原材料、制造、封裝測試廠商均下調(diào)了產(chǎn)能指標(biāo)。

　　另一方面，受貿(mào)易摩擦影響，國內(nèi)IT企業(yè)基于未雨綢繆的考慮大量囤積芯片，以實(shí)際需求量的2倍、3倍采購芯片，進(jìn)而導(dǎo)致多類芯片價(jià)格上漲。渠道商看到有利可圖也紛紛加杠桿、下訂單，大量囤貨，試圖炒高芯片價(jià)格謀取暴利。

　　與此同時，疫情期間全球居家辦公人數(shù)大幅增加，全社會對居家辦公和居家娛樂的電子設(shè)備需求猛增，促使半導(dǎo)體公司大幅增加消費(fèi)電子芯片產(chǎn)能。加之國內(nèi)5G網(wǎng)絡(luò)的鋪開，部分地區(qū)的運(yùn)營商加緊備貨，增加了5G芯片需求。

　　一邊是汽車市場削減訂單，一邊是消費(fèi)電子市場需求暴漲，在全球半導(dǎo)體市場總產(chǎn)能收縮的背景下，半導(dǎo)體公司自然把產(chǎn)能從汽車電子向消費(fèi)電子傾斜。

　　然而計(jì)劃趕不上變化，在全球經(jīng)濟(jì)開始復(fù)蘇，特別是中國經(jīng)濟(jì)開始快速復(fù)蘇之后，全球汽車市場反彈的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過車企的預(yù)期。

　　就汽車整車廠而言，完成產(chǎn)能爬坡只需要兩三個月左右，但芯片制造商要完成產(chǎn)能爬坡卻沒這么迅速。一顆芯片從原材料到可以交付客戶，要經(jīng)過晶圓(原材料)生產(chǎn)——芯片設(shè)計(jì)——芯片制造——封裝測試等環(huán)節(jié)，這意味著，芯片制造商要擴(kuò)充產(chǎn)能，前提條件是原材料廠商增加硅晶圓出貨量。整個產(chǎn)能爬坡過程，最快半年，慢則一兩年。

　　一快一慢間，全球車企的半導(dǎo)體備貨量不足，汽車產(chǎn)能無法滿足市場需求，于是爭相高價(jià)向半導(dǎo)體公司搶訂單。與此同時，渠道商為了利益最大化大肆進(jìn)貨，屯積居奇，人為制造市場恐慌，“芯片荒”一時間沸反盈天。

　　此前，為了熬過疫情“寒冬”，不少半導(dǎo)體公司都已收縮產(chǎn)能，如今，市場需求激增，整個芯片制造產(chǎn)業(yè)鏈都處于滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)：

　　硅晶圓供應(yīng)商信越、勝高、環(huán)球晶圓、Silitronic、LG的產(chǎn)能均已吃緊;8英寸和12英寸晶圓制造產(chǎn)能均供不應(yīng)求，聯(lián)電、世界先進(jìn)(VIS)等芯片制造商開工率保持在接近甚至達(dá)到100%的高水平。

　　就目前來看，預(yù)計(jì)市場所需的額外供應(yīng)量將需要6～9個月才能實(shí)現(xiàn)，潛在的供應(yīng)瓶頸可能會持續(xù)到2021年第三季度。

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　　短暫紅利的背后

　　市場緊俏下，臺積電、聯(lián)電、意法半導(dǎo)體、瑞薩、恩智浦、英飛凌等公司均已宣布漲價(jià)，就連在國際巨頭的夾縫中求生存的中芯國際、華虹半導(dǎo)體等大陸廠商，也在隨著市場大環(huán)境而水漲船高。

　　但實(shí)際上，必須警醒地看到，與芯片價(jià)格上漲帶給國產(chǎn)半導(dǎo)體暫時紅利這個“喜訊”不同，我國汽車電子產(chǎn)業(yè)鏈本身并未在市場上占據(jù)話語權(quán)，汽車芯片基本被外商壟斷，國產(chǎn)汽車廠商仍舊受制于人。

　　一般而言，汽車電子產(chǎn)業(yè)鏈可以分為三類：

　　第一類是電子元件供應(yīng)商，主要負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和制造芯片，比如意法半導(dǎo)體、德州儀器、英飛凌、恩智浦、瑞薩;

　　第二類是系統(tǒng)集成商，主要進(jìn)行汽車電子模塊化功能設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及銷售，比如博世、大陸、日本電裝、德爾福等;

　　第三類是主機(jī)廠，如豐田、大眾、福特、本田、日產(chǎn)等車企，這些主機(jī)廠并不直接購買芯片，而是由博世、大陸等廠商購買芯片做成ESP(車身電子穩(wěn)定系統(tǒng))和ECU(車載計(jì)算單元)等模塊之后，再由主機(jī)廠采購裝配到汽車?yán)铩?/p>

　　近年來我國汽車工業(yè)和電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，國產(chǎn)品牌汽車銷量節(jié)節(jié)攀升，但在汽車電子方面，無論是電子元器件設(shè)計(jì)和制造，還是ESP和ECU等模塊集成方面，國內(nèi)企業(yè)還是乏善可陳，市場基本被外商壟斷。

　　就電子元器件來說，汽車上所用的電器件種類繁多，按種類可分為微處理器、模擬器件、傳感器、ASIC/ASSP、分立器件和存儲器件。

　　微處理器其實(shí)就是車載CPU，基本被飛思卡爾、德州儀器、英飛凌、意法半導(dǎo)體、瑞薩、富士通壟斷，幾大巨頭市場集中度高達(dá)70%以上;

　　ASIC/ASSP領(lǐng)域，飛思卡爾、德州儀器、英飛凌、意法半導(dǎo)體、恩智浦、博世、松下等廠商占據(jù)全球市場50%以上份額;

　　模擬器件和分立器件則被安森美、英飛凌、意法半導(dǎo)體、恩智浦、東芝、瑞薩壟斷，幾大巨頭市場集中度高達(dá)70%以上;

　　圖像傳感器、加速傳感器、陀螺儀則被意法半導(dǎo)體、索尼、ADI、博世、飛思卡爾、VTI等公司壟斷，圖像傳感器市場集中度高達(dá)90%，加速傳感器市場集中度高達(dá)70%，陀螺儀市場集中度高達(dá)60%。

　　就系統(tǒng)集成商而言，大陸、博世、電裝、德爾福、日立、采埃孚、博澤、法雷奧、愛信等歐、美、日企業(yè)占據(jù)絕對優(yōu)勢地位。其中占比最高的是博世和大陸公司，均達(dá)到20%市場份額。

　　在系統(tǒng)集成方面，國內(nèi)市場基本被外資或者合資企業(yè)壟斷，國內(nèi)企業(yè)市場地位較弱，高附加值的汽車電子產(chǎn)品領(lǐng)域國內(nèi)企業(yè)占比極小。本次主機(jī)廠之所以大規(guī)模削減產(chǎn)能，最主要的原因是芯片供應(yīng)不足直接導(dǎo)致ESP和ECU兩大模塊無法生產(chǎn)。

　　ECU作為汽車專用單片機(jī)，由微處理器、存儲器、輸入/輸出接口、模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及整形、驅(qū)動等大規(guī)模集成電路組成。ESP的主要功能是監(jiān)控汽車的行駛狀態(tài)，在緊急躲避障礙物或轉(zhuǎn)彎時出現(xiàn)不足轉(zhuǎn)向或過度轉(zhuǎn)向時，使車輛避免偏離軌跡或側(cè)翻。

　　打個比方，ECU好比是車輛的大腦，而ESP則是車輛的小腦和腦干。在智能汽車發(fā)展趨勢下，ECU和ESP對車輛而言至關(guān)重要。但就是如此關(guān)鍵的模塊，基本被博世、大陸、采埃孚、愛信、日立、日信等外商壟斷。

　　考慮到汽車芯片供應(yīng)商和系統(tǒng)集成商主要是歐洲、美國和日本公司，一旦出現(xiàn)極端情況，對中國車企絕非利好。　　

　　▲英特爾展示5G自動駕駛汽車內(nèi)的信號收發(fā)設(shè)備。圖/新華社

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　　汽車芯片很難造？

　　或許有人會發(fā)出疑問，消費(fèi)電子對芯片性能要求那么強(qiáng)都造出來了，汽車芯片比消費(fèi)電子芯片還難造?消費(fèi)電子產(chǎn)能旺盛，汽車電子產(chǎn)能不足，難道不能將性能強(qiáng)勁的消費(fèi)電子芯片應(yīng)用到汽車上嗎?

　　答案是，難造，不能。

　　消費(fèi)電子主要關(guān)注芯片的性能，對工作環(huán)境和可靠性要求不高；汽車電子對芯片性能要求不高，但對可靠性、穩(wěn)定性和壽命有極高要求。

　　大家在使用手機(jī)、電腦的時候想必都遭遇過死機(jī)、藍(lán)屏等情況，處理方式無非是重啟、修理、換新機(jī)，無關(guān)生命安危;但如果類似事情發(fā)生在汽車上，很可能導(dǎo)致車毀人亡。因此，行業(yè)上一般將汽車芯片的不良率設(shè)定為百萬分之一，信仰工匠精神的日本企業(yè)甚至極端到追求“零不良率”。

　　具體來說，車載半導(dǎo)體對工作環(huán)境、壽命有非常高的要求——車載半導(dǎo)體必須在-40℃至175℃、95%濕度、50G的劇烈震動、15至25kV的靜電等條件下，保證20年工作壽命。

　　也許大家對濕度、靜電這些沒什么概念，那么就以最通俗易懂的溫度來說，商業(yè)級CPU的工作溫度一般為0℃至70℃;工業(yè)級CPU的工作溫度一般為-40℃至85℃，石油鉆探等特定種類工業(yè)芯片可以達(dá)到175℃，甚至更高;軍品級CPU的工作溫度一般為-55℃至125℃，一些特定場景軍品級CPU的工作溫度高達(dá)200℃。而車載半導(dǎo)體的工作溫度則為-40℃至175℃，這已經(jīng)超過一般工業(yè)芯片，達(dá)到準(zhǔn)軍品級的水平。

　　以日本瑞薩位于那珂的工廠為例，為生產(chǎn)豐田的發(fā)動機(jī)控制半導(dǎo)體，瑞薩專門研發(fā)了一套由500個工序組成的生產(chǎn)制程。基于此制程，瑞薩最快可以在半年至一年的時間量產(chǎn)芯片。

　　在最終量產(chǎn)前，豐田會對瑞薩提出指導(dǎo)意見，雙方會不斷磨合，進(jìn)一步改進(jìn)生產(chǎn)線工藝;在實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)后，豐田會對瑞薩的產(chǎn)線進(jìn)行認(rèn)定;認(rèn)定之后，瑞薩不可以更改生產(chǎn)設(shè)備、制程條件，即便是基于產(chǎn)線優(yōu)化而去改造產(chǎn)線、更換設(shè)備、更改工藝條件，作為客戶的豐田也不會同意。凡此種種，目的只有一個——降低一切變量因素，保證芯片的可靠性和穩(wěn)定性。

　　汽車芯片不僅對可靠性有著非常高的要求，對芯片的價(jià)格也有要求，半導(dǎo)體公司必須達(dá)到主機(jī)廠極其嚴(yán)苛的認(rèn)定要求，在價(jià)格上還必須實(shí)現(xiàn)廉價(jià)。而這恰恰是國內(nèi)汽車芯片廠商最大的問題——要么可靠性達(dá)不到要求，要么芯片做出來了價(jià)格非常貴，根本不具備市場競爭力。　　

　　▲工作人員在世界智能網(wǎng)聯(lián)汽車大會上演示5G遠(yuǎn)程駕駛。圖/新華社

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　　該考慮向新模式轉(zhuǎn)變了

　　也許有細(xì)心的讀者注意到在介紹汽車芯片缺貨的時候?qū)ｉT提到了臺積電產(chǎn)能緊張，但在介紹汽車芯片供應(yīng)商的時候沒有提到臺積電，這主要是產(chǎn)業(yè)分工的原因。

　　在上世紀(jì)80年代以前，芯片的設(shè)計(jì)、制造、封裝測試都由同一家公司獨(dú)立完成，這種模式被稱為IDM模式。早期的德州儀器、英飛凌、意法半導(dǎo)體、恩智浦等都實(shí)行的是IDM模式，如今這一模式的典型代表為英特爾。

　　從20世紀(jì)80年代后半期開始，半導(dǎo)體領(lǐng)域開始盛行一種設(shè)計(jì)和制造分別由不同企業(yè)承擔(dān)的模式：自身沒有工廠的Fabless設(shè)計(jì)公司和+專門提供半導(dǎo)體生產(chǎn)服務(wù)的Foundry，兩者的關(guān)系類似于雜志中的編輯和印刷。

　　相比IDM模式，這種分工的最大優(yōu)勢在于大幅降低了運(yùn)行成本，引得不少IDM模式公司轉(zhuǎn)型成Fabless模式。比如AMD、IBM這樣的老牌公司，均賣掉了自己的芯片工廠;日本瑞薩的28nm以下芯片也選擇找臺積電代工;英飛凌、恩智浦等IDM廠商也將部分訂單交給了臺積電。

　　時移勢易，在當(dāng)下全球芯片缺貨的情況下，F(xiàn)abless+Foundry的模式在局部領(lǐng)域已經(jīng)有些跟不上時代發(fā)展了。

　　一方面，設(shè)計(jì)公司和制造公司畢竟是兩家公司，為了保守商業(yè)機(jī)密必然會有技術(shù)保留。而芯片設(shè)計(jì)和制造是非常緊密的，這會導(dǎo)致溝通的時間成本和資金成本非常高，并使芯片的性能受一定影響(行業(yè)中最頂級的芯片往往是IDM大廠設(shè)計(jì)并制造的)。

　　另一方面，在芯片產(chǎn)能吃緊的情況下，必然會使芯片制造商“嫌貧愛富”，優(yōu)先供應(yīng)頭部企業(yè)，導(dǎo)致Fabless設(shè)計(jì)公司要么花高價(jià)芯片搶產(chǎn)能，要么搶不到芯片產(chǎn)能而錯失商機(jī)。

　　就目前市場情況來看，受困于晶圓代工產(chǎn)能短缺的難題，已經(jīng)有不少芯片供應(yīng)商和系統(tǒng)集成商選擇投資芯片制造商來換取芯片產(chǎn)能，這種模式被稱為Fablite。德國的大陸公司在一份聲明中就表示：“對晶圓廠的未來投資將至關(guān)重要，這可以讓汽車行業(yè)將來避免此類供應(yīng)鏈的動蕩。”

　　參照國際上的市場發(fā)展趨勢，再審視國內(nèi)汽車市場：國內(nèi)主機(jī)廠一方面抱怨消費(fèi)者“崇洋媚外”，另一方面喜歡采購博世、大陸、采埃孚、愛信的模塊;國內(nèi)系統(tǒng)集成商一方面抱怨主機(jī)廠“崇洋媚外”，另一方面總是盯著飛思卡爾、德州儀器、英飛凌、意法半導(dǎo)體、瑞薩的芯片，對國產(chǎn)芯片不屑一顧;國內(nèi)芯片制造商一方面對國內(nèi)芯片設(shè)計(jì)商青睞臺積電工藝憤懣不已，另一方面總是采購ASML、應(yīng)用材料等歐美大廠的設(shè)備，而不愿意采購本土廠商設(shè)備……

　　也就是說，整個產(chǎn)業(yè)鏈幾乎一盤散沙，中國巨大的汽車市場沒能對本土汽車芯片廠商起到足夠的促進(jìn)作用，反而讓一些外商收割高額利潤。

　　在這種情況下，一個值得考慮的選擇是：按照Fablite思路，鼓勵主機(jī)廠、系統(tǒng)集成商、芯片設(shè)計(jì)商、半導(dǎo)體設(shè)備商按一定比例投資芯片制造商，支持、引導(dǎo)芯片制造商采購本土設(shè)備，芯片設(shè)計(jì)商對所投資的芯片制造商下訂單，系統(tǒng)集成商購買所投資的制造商所生產(chǎn)的芯片，汽車主機(jī)廠購買使用國產(chǎn)芯片的模塊，進(jìn)而形成芯片設(shè)計(jì)、設(shè)備、芯片制造、系統(tǒng)集成、整車裝配的完整產(chǎn)業(yè)鏈。

　　正如IDM模式向Fabless+Foundry轉(zhuǎn)變的過程中，誕生了臺積電、聯(lián)電、格羅方德、高通、聯(lián)發(fā)科等一批大公司。在Fabless+Foundry向新模式Fablite轉(zhuǎn)變的時刻，也許就是我們重塑產(chǎn)業(yè)鏈的契機(jī)。

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