汽車芯片短缺情況分析與應(yīng)對

嚴(yán)苗

隨著汽車電動化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化轉(zhuǎn)型，汽車芯片的需求量不斷增加。目前單車超過80個核心零部件需要使用芯片，搭載芯片數(shù)量約600顆，價值量約為4000元，L4級自動駕駛汽車單車芯片價值量更是達(dá)到11000元。2020年以來，全球集成電路產(chǎn)業(yè)遭遇一系列“黑天鵝”事件，晶圓制造產(chǎn)能持續(xù)緊張，汽車芯片短缺問題尤其突出，到2022年一季度仍未緩解，導(dǎo)致整車廠商面臨停工、減產(chǎn)等問題。

芯片短缺的類型

2022年3月，全球汽車芯片平均交付周期環(huán)比增加了 2天，達(dá)到26.6周，創(chuàng)下2021年3月以來的歷史新高。其中，汽車芯片短缺以車規(guī)級MCU產(chǎn)品為主，具體“缺芯”情況分為三種類型。

一是ECU（電子控制單元）和ESP（車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)）短缺。2020年12月，大眾、馬牌和博世首次發(fā)布汽車行業(yè)缺芯的情況，指出受新冠疫情影響，汽車芯片出現(xiàn)供需錯配，核心部件發(fā)動機(jī)ECU和ESP供應(yīng)短缺，全球汽車和零部件生產(chǎn)受到直接影響。

二是MCU（微控制單元）芯片短缺。MCU需要40nm以下的制程，大部分企業(yè)都把芯片生產(chǎn)外包給臺積電等代工廠，臺積電生產(chǎn)出貨量約占所有汽車MCU 70%的市場份額。由于汽車芯片業(yè)務(wù)僅占臺積電總營收的3%，芯片短缺問題一直未受到重視。

三是從MCU芯片短缺擴(kuò)展到其他核心芯片。2021年三季度，馬來西亞疫情加重，意法半導(dǎo)體等企業(yè)生產(chǎn)工廠多次關(guān)停，直接導(dǎo)致芯片供應(yīng)的惡化，并且從MCU擴(kuò)展到其他核心芯片。芯片制造商停產(chǎn)導(dǎo)致了博世的ESP（車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)）、IPB（駐車制動器）、VCU（整車控制單元）、TCU（變速箱控制單元）等產(chǎn)品的供貨困難，而博世作為全球最大的汽車零部件供應(yīng)商，其底盤和安全部件的供應(yīng)缺口，對于全球整車企業(yè)都產(chǎn)生了重大的影響。

芯片短缺的原因

汽車芯片整體產(chǎn)能不足。汽車芯片生產(chǎn)周期長，其中主控芯片生產(chǎn)周期長達(dá)6-9個月。和消費(fèi)電子芯片相比，過去汽車芯片在晶圓代工廠中的占比不高，雖然出現(xiàn)產(chǎn)能緊張，但代工廠擴(kuò)產(chǎn)意愿低，汽車芯片需求無法得到快速保障。

疫情以及自然災(zāi)害導(dǎo)致芯片產(chǎn)能縮減。受新冠疫情影響，2020年全球芯片產(chǎn)業(yè)在第三季度才開始復(fù)蘇，第四季度開始爆發(fā)產(chǎn)能短缺危機(jī)。日本地震、美國德州暴雪、中國臺灣干旱、馬來西亞疫情，讓芯片廠的產(chǎn)能一再縮減。

芯片廠商對市場需求反彈預(yù)判不足。疫情發(fā)生之初，大部分芯片供應(yīng)商降低產(chǎn)能或關(guān)停工廠，隨著我國疫情防控取得顯著成效，國內(nèi)汽車消費(fèi)需求迅速回升，芯片企業(yè)備貨量和產(chǎn)能調(diào)整嚴(yán)重不足，與需求側(cè)出現(xiàn)“錯配”。

我國汽車芯片進(jìn)口依賴度較大。汽車芯片市場被歐美日傳統(tǒng)廠商壟斷，其中，歐洲、美國和日本公司分別占37%、30%和25%的市場份額，中國公司僅占3%。汽車芯片供應(yīng)鏈在外，也導(dǎo)致我國汽車產(chǎn)量控制和調(diào)節(jié)能力差。比如，南北大眾的核心芯片供應(yīng)商之一是日本瑞薩電子，芯片短缺后，瑞薩電子將配額向日本廠商傾斜，導(dǎo)致大眾芯片嚴(yán)重短缺。

芯片短缺的影響

直接影響。芯片短缺嚴(yán)重影響了車企的生產(chǎn)及交付計劃。根據(jù)汽車行業(yè)數(shù)據(jù)預(yù)測公司Auto Forecast Solutions的數(shù)據(jù)，2021年，由于芯片短缺，全球汽車市場累計減產(chǎn)量約1020萬輛，2022年一季度累計減產(chǎn)量約140萬輛。

長遠(yuǎn)影響

——汽車芯片架構(gòu)升級

汽車的產(chǎn)業(yè)變革自上而下，首先變革的是動力系統(tǒng)、智能座艙以及自動駕駛，最終ECU、ESP這些依然使用著傳統(tǒng)芯片技術(shù)的底層系統(tǒng)也終將會被新技術(shù)所替代。本次缺貨的MEU芯片頗為傳統(tǒng)，恰恰證明目前的汽車革命尚未進(jìn)行徹底，尚未有一個更為簡潔有力的技術(shù)架構(gòu)和芯片品種替代零散的MCU。智能網(wǎng)聯(lián)電動汽車的電子電氣架構(gòu)將加快變革，從傳統(tǒng)分布式ECU架構(gòu)向域控制器的集中式架構(gòu)演進(jìn)。

——汽車芯片國產(chǎn)化

在芯片短缺、價格上漲以及代工產(chǎn)能供不應(yīng)求的背景下，一些汽車廠商或一級供應(yīng)商已經(jīng)開始尋找替代供應(yīng)商，愿意給中國汽車芯片廠商更高的容錯空間。部分傳統(tǒng)車企也開啟了汽車芯片戰(zhàn)略布局。工信部也提出將加強(qiáng)對汽車行業(yè)發(fā)展和芯片制造供應(yīng)能力的監(jiān)測、分析、研判，有針對性地解決當(dāng)前汽車企業(yè)存在的短缺問題，積極扶持芯片制造企業(yè)加快提升供給能力，加快替代方案投入運(yùn)行使用，優(yōu)化整個產(chǎn)業(yè)鏈布局，從長期穩(wěn)定芯片供給能力。

——汽車供應(yīng)鏈本土化

本次疫情引發(fā)國內(nèi)外供應(yīng)鏈“斷供”憂慮，以及供應(yīng)鏈“重構(gòu)”“逆全球化”等議題。經(jīng)過多年積累，我國本土汽車零部件自主可控能力明顯增強(qiáng)。當(dāng)前，全球疫情尚未結(jié)束，高端材料、零部件本土化成為趨勢，為國內(nèi)零部件供應(yīng)商升級發(fā)展帶來機(jī)遇。

我國汽車芯片產(chǎn)業(yè)鏈問題分析

總體來看，我國芯片封裝測試環(huán)節(jié)已基本達(dá)到國際先進(jìn)水平，芯片設(shè)計環(huán)節(jié)部分中低端產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)自主可控，部分高端環(huán)節(jié)仍與國外存在較大差距，芯片制造環(huán)節(jié)仍處于落后地位。芯片設(shè)計及制造環(huán)節(jié)的劣勢導(dǎo)致國產(chǎn)汽車芯片市場占有率非常有限，核心控制類芯片自主率不足5%。

芯片設(shè)計環(huán)節(jié)：控制和圖像處理領(lǐng)域的MCU和GPU芯片短缺

在中低端芯片方面，我國芯片設(shè)計企業(yè)產(chǎn)品覆蓋范圍較廣，包括視頻、觸控、閃存、存儲、藍(lán)牙及顯示等多個品類，其中射頻芯片技術(shù)已處于全球領(lǐng)先水平。雖然華為海思、地平線等設(shè)計企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)批量產(chǎn)品裝車，但在高端芯片方面，我國企業(yè)與行業(yè)頭部外資企業(yè)相比仍有差距。比如，華為推出的MDC610芯片可實(shí)現(xiàn)160TOPS（每秒萬億次操作）算力，而英偉達(dá)針對高級自動駕駛應(yīng)用推出的Orin計算芯片，算力已達(dá)到200TOPS。

芯片制造環(huán)節(jié)：8英寸晶圓及輔助材料、光刻機(jī)供應(yīng)面臨瓶頸

汽車芯片主要使用的8英寸晶圓自主化率不到10%，12英寸晶圓更是低于1%，其他光刻膠、掩膜版、靶材、封裝基板等輔助材料也面臨瓶頸。光刻機(jī)被荷蘭阿斯麥和日本佳能、尼康壟斷?，F(xiàn)有設(shè)備無法滿足車規(guī)級芯片生產(chǎn)的穩(wěn)定性要求，汽車芯片產(chǎn)線短缺嚴(yán)重。

產(chǎn)品認(rèn)證方面：車規(guī)級MCU行業(yè)門檻極高

車規(guī)級產(chǎn)線除需要滿足IATF（國際汽車工作組）認(rèn)證外，還需和汽車芯片設(shè)計廠商長期磨合以保證工藝穩(wěn)定，從而滿足汽車芯片失效率的要求。以日本瑞薩電子為例，分包商對汽車芯片的要求是：“-40℃至 75℃、濕度95%、15-25KV的靜電環(huán)境中，必須擁有20年質(zhì)保，不良率控制在百萬分之一以下”。國產(chǎn)車規(guī)級芯片在認(rèn)證方面積累較少，產(chǎn)品設(shè)計周期和測試周期長，無法迅速進(jìn)入汽車供應(yīng)鏈。

成都應(yīng)對汽車“缺芯潮”的思考

當(dāng)前，工信部等部委高度重視汽車芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展，建議成都緊抓發(fā)展機(jī)遇，立足當(dāng)下協(xié)助車企解決芯片供應(yīng)問題，著眼長遠(yuǎn)發(fā)力汽車芯片國產(chǎn)化，大力引進(jìn)汽車芯片設(shè)計龍頭企業(yè)，支持本地芯片企業(yè)向車規(guī)級產(chǎn)品提質(zhì)升級，鼓勵整車企業(yè)提升汽車芯片本地配套率，系統(tǒng)提升成都汽車產(chǎn)業(yè)綜合競爭能力。

推動“成都芯”進(jìn)入整車配套體系

成都已有博世、德爾福等汽車電子國際巨頭布局，主營業(yè)務(wù)包括防抱死制動系統(tǒng)、電子穩(wěn)定系統(tǒng)等。成都汽車產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)較好，可以支持企業(yè)采取芯片聯(lián)合采購等措施，解決短期內(nèi)汽車芯片供應(yīng)問題。同時，鼓勵本地整車企業(yè)和零部件企業(yè)深度合作，建立風(fēng)險共擔(dān)、利益共享新型整零關(guān)系，實(shí)行零部件企業(yè)評優(yōu)推介，開展川渝地區(qū)汽車產(chǎn)業(yè)“主配”牽手活動，推薦整車企業(yè)使用“成都芯”。

加快布局智能汽車芯片賽道

積極引進(jìn)國際領(lǐng)先汽車芯片制造企業(yè)來蓉投資建廠，推動外資芯片產(chǎn)線國產(chǎn)化項(xiàng)目快速落地和建設(shè)，形成車規(guī)級芯片生產(chǎn)能力。重點(diǎn)發(fā)展車規(guī)級專用SoC芯片、控制器芯片、IGBT功率芯片、車載雷達(dá)芯片等，打造自主智能汽車芯片全國領(lǐng)軍城市。爭取布局1-2條6-8英寸成熟工藝、特色工藝生產(chǎn)線，補(bǔ)齊汽車芯片短板。同時，明確外資引進(jìn)前提，采取簽訂產(chǎn)能分配協(xié)議等方式，確保部分產(chǎn)能為本土所用。

加大汽車芯片技術(shù)攻關(guān)力度

依托中德智能網(wǎng)聯(lián)汽車四川試驗(yàn)基地，引進(jìn)汽車芯片頭部企業(yè)研發(fā)機(jī)構(gòu)、創(chuàng)新企業(yè)、領(lǐng)軍人才，協(xié)同攻關(guān)車規(guī)級高可靠性AI芯片、MCU芯片、電池管理芯片、網(wǎng)聯(lián)芯片，研發(fā)高集成度車載SoC芯片，提高車載視覺圖像傳感器、車載多功能攝像頭、車載毫米波雷達(dá)、車載激光雷達(dá)、高精度電流傳感器、電池壓力級溫度傳感器等智能傳感器技術(shù)水平。鼓勵車企在整車開發(fā)過程中與國內(nèi)汽車芯片廠商及早開展定制化研發(fā)，通過深度協(xié)作提升汽車芯片供應(yīng)穩(wěn)定性。

加速構(gòu)建檢驗(yàn)檢測認(rèn)證體系

檢測認(rèn)證是本土汽車芯片廠商與車企互信的橋梁。建議成都大力發(fā)展檢驗(yàn)檢測認(rèn)證服務(wù)，依托簡州智能制造裝備新城建設(shè)國家檢驗(yàn)檢測高技術(shù)服務(wù)集聚區(qū)，引進(jìn)一批國家級檢驗(yàn)檢測重大平臺，聯(lián)合車企、芯片廠商、一級供應(yīng)商，打造以實(shí)物測試為基礎(chǔ)的國內(nèi)汽車芯片檢測認(rèn)證體系，在檢測技術(shù)共研過程中促進(jìn)互相信任與技術(shù)發(fā)展。

推行汽車芯片保險保障機(jī)制

針對汽車主機(jī)廠商采購國產(chǎn)汽車芯片的風(fēng)險憂慮，可以借鑒北京做法，推動芯片企業(yè)、零部件企業(yè)和保險公司，開展汽車芯片保險和保費(fèi)補(bǔ)貼試點(diǎn)工作，通過“市場化為主+政府有限支持”方式破解芯片應(yīng)用難題，以金融保險手段分擔(dān)產(chǎn)業(yè)鏈上下游風(fēng)險和疏通瓶頸，促進(jìn)汽車芯片快速形成市場應(yīng)用規(guī)模。