全球缺芯真相：是什么打亂了運轉(zhuǎn)半世紀(jì)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈？

汽車產(chǎn)業(yè)的缺芯焦慮，似乎并沒有隨著時間減弱。

　　有業(yè)內(nèi)人士估計，缺芯困局將從2021年上半年繼續(xù)延續(xù)到下半年，不僅如此，缺芯行業(yè)的波及面正擴(kuò)散得越來越廣。

　　今年1月，本田、大眾、福特等車企紛紛宣布由于芯片供應(yīng)不足而減產(chǎn)或關(guān)停部分工廠，隨后，手機(jī)、面板等消費電子行業(yè)也面臨缺芯的情況，整個半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的上中下游都受到影響。

　　全球缺芯情況究竟如何？問題卡在哪？何以解憂？

　　受到芯片供應(yīng)不足影響，根據(jù)第三方信息服務(wù)提供商IHS Markit預(yù)測，2021年第一季度，汽車產(chǎn)量將會比最初預(yù)期少67.2萬輛。在一位通用汽車中國區(qū)高管的記憶里，這一輪全球性缺芯的情況前所未有。

　　車企缺芯傳導(dǎo)給芯片代工廠，全球芯片代工廠都在滿產(chǎn)運轉(zhuǎn)，在半導(dǎo)體行業(yè)追趕摩爾定律的將近半個世紀(jì)中，周期性產(chǎn)能緊張是該行業(yè)長期發(fā)生的情況。以往，都能依靠例如代工廠的提前布局，或反周期建設(shè)等措施降低矛盾，但這一次這個產(chǎn)業(yè)中的每個環(huán)節(jié)似乎都“失算”了。代工廠的滿產(chǎn)轉(zhuǎn)移給再上游的設(shè)備廠商，再由設(shè)備廠商傳導(dǎo)給其上游的零部件廠商，一些零部件的交期甚至從原來的1-2個月延長至半年。上游的供應(yīng)不足，又反過來傳遞給下游，加劇了消費電子行業(yè)缺貨的狀況。

　　2月4日，在高通公司（QCOM：NASDAQ ）2021年一季度財報會上，總裁克里斯蒂亞諾·安蒙（Cristiano Amon）表示，產(chǎn)能緊缺是全面的，預(yù)計供不應(yīng)求的局面會在下半年恢復(fù)正常。2月24日，小米副總裁盧偉冰在個人微博中說，“今年芯片太缺了，不是缺，是極缺。”

　　運轉(zhuǎn)半個世紀(jì)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈為何如此不堪一擊？波及全球的缺芯是如何發(fā)生并傳導(dǎo)至各環(huán)節(jié)？缺芯的情況什么時候能夠緩解？

　　01

　　車企缺芯如何發(fā)生

　　受到去年年初開始在全球發(fā)酵的新冠疫情的影響，汽車廠商去年調(diào)整了銷售預(yù)測，向代工廠提出減產(chǎn)要求。代工廠不可能坐以待斃，一個好的辦法是去找到其他生意。

　　代工廠確實也有新的機(jī)會。疫情催化了居家辦公的需求，所有與其相關(guān)的信息產(chǎn)品生意都很好，例如云計算、攝像頭、PC等，這些廠商成為了代工廠的新客戶，承接了汽車廠砍單多出來的產(chǎn)能。

　　但大家沒有想到的是，疫情得到一定程度的控制后，尤其到了去年下半年，中國汽車銷量出現(xiàn)反彈。根據(jù)乘用車市場信息聯(lián)席會統(tǒng)計，2020年全年中國市場汽車銷量約為2012.37萬輛，中國成為世界汽車第一大市場。這種變化讓車企、代工廠都始料未及。在雷克薩斯公布的2020年全球銷量上，中國成為唯一一個銷量正增長的地區(qū)。

　　以往，芯片代工廠的常規(guī)做法是統(tǒng)籌管理客戶需求。例如優(yōu)先保證長期客戶生產(chǎn)，按照2018年和2019年兩年的生產(chǎn)數(shù)量統(tǒng)計來優(yōu)先排期。他們也會通過反周期建設(shè)提前布局，以確保剛建好的工廠能夠趕上產(chǎn)能緊張的時機(jī)。

　　這種變化傳導(dǎo)到芯片代工廠的壓力是：原本已經(jīng)排好的消費電子訂單顯然無法取消，生產(chǎn)汽車芯片又顯得很著急很必要。

　　“兩相矛盾之下，芯片代工廠的反應(yīng)時間存在延遲?！鼻笆鲈O(shè)備企業(yè)從業(yè)人士告訴《財經(jīng)》記者，從建廠到形成產(chǎn)能的周期是以年計的，成熟工藝改造少則一年，先進(jìn)工藝要兩年時間以上，當(dāng)現(xiàn)有產(chǎn)能被云計算和消費電子擠占之后，要把已經(jīng)簽好的訂單砍掉，再回來生產(chǎn)車用芯片，幾乎是不可能的事情。

　　尋找空出的產(chǎn)線進(jìn)行轉(zhuǎn)產(chǎn)，是否可能？對于汽車芯片來說，隨意更換任意一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都會帶來很大的技術(shù)和財力上的不確定性。

　　汽車芯片本身的性質(zhì)也決定了其很難進(jìn)行轉(zhuǎn)產(chǎn)。與消費電子不同，汽車芯片對其外部工作環(huán)境，如溫度、濕度、粉塵、壽命、穩(wěn)定度等承受度極高。汽車電子元件的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，業(yè)內(nèi)稱車規(guī)級，車規(guī)級的電子元件售價高，要求也高。這增加了汽車芯片的制造難度。

　　以壽命舉例，車規(guī)級芯片的壽命要求至少15年，與此相比的消費電子芯片壽命為1年-3年。在溫度上，車規(guī)級芯片需要承受最低約零下40攝氏度到最高約155攝氏度的溫差。但消費電子一般在零攝氏度到零上40攝氏度即可。

　　而且，汽車芯片需要花很長時間進(jìn)行研發(fā)和驗證，對于很多汽車芯片來說，研發(fā)的時間可能超過一年。如果要從開始研發(fā)到推向市場，至少三年。還有一些車規(guī)芯片，需要在通過了車規(guī)認(rèn)證的產(chǎn)線才能生產(chǎn)。

　　久好電子創(chuàng)始人劉衛(wèi)東告訴《財經(jīng)》記者，他已經(jīng)很長一段時間“吃不好，睡不好。”這是一家專注于傳感器用的信號調(diào)理芯片開發(fā)的集成電路創(chuàng)業(yè)設(shè)計企業(yè)。芯片設(shè)計公司將訂單交給芯片代工廠生產(chǎn)芯片，再供應(yīng)給下游的零部件供應(yīng)商，然后再交給車企。久好電子的產(chǎn)品中，有幾款汽車傳感器芯片，前有需求巨大的客戶，后面芯片代工廠滿產(chǎn)運行，下單需要排隊，唯一能做的，是等待。劉衛(wèi)東并沒有轉(zhuǎn)產(chǎn)的計劃，一是因為轉(zhuǎn)產(chǎn)需要成本，二是汽車芯片的特殊性使得其不能隨意更換任意生產(chǎn)環(huán)節(jié)，他需要為客戶負(fù)責(zé)，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

　　此前，世界領(lǐng)先的汽車配套產(chǎn)品供應(yīng)商大陸集團(tuán)就官方回應(yīng)《財經(jīng)》記者稱，盡管晝夜不停開展各項工作，但仍無法滿足客戶需求，使部分客戶需要調(diào)整其生產(chǎn)計劃或產(chǎn)品組合。大陸集團(tuán)主要產(chǎn)品為輪胎，制動系統(tǒng)，車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)，發(fā)動機(jī)噴射系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速表，以及其他汽車和運輸行業(yè)零部件。芯片代工廠是他們的上游。

　　通用汽車中國區(qū)的一位高管告訴《財經(jīng)》記者，缺貨帶來的最大感受是銷售指標(biāo)可能無法完成。為保證最盈利的車型順利生產(chǎn)，他們會將銷量不高的車型生產(chǎn)往后排。

　　產(chǎn)能緊張從下游向上游傳導(dǎo)，世界最大半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)商之一應(yīng)用材料（NASDAQ:AMAT）公布的2021年一季度財報顯示，當(dāng)季營收創(chuàng)下新高，同比增長24%。凈利潤為11.3億美元，同比增長了27%。

　　亮眼的財報之下，設(shè)備企業(yè)的壓力也不小。近半年來，國際物流運力下降，集裝箱船運價格暴漲，零部件船運不過來，前述設(shè)備企業(yè)從業(yè)者告訴《財經(jīng)》記者，一些零部件的交期從原來的1-2個月延長到了半年甚至更久。這也反過來加劇了缺貨的情況。

　　目前看來，下游的需求還在不斷增大，只能通過供應(yīng)鏈的調(diào)節(jié)和等待芯片代工廠擴(kuò)產(chǎn)來解決。不少芯片代工廠，如臺積電、三星、聯(lián)電、中芯國際等都在通過擴(kuò)產(chǎn)以應(yīng)對旺盛的需求。

　　02

　　更深層次的原因

　　除了疫情所導(dǎo)致的供需失衡，前所未有的全球缺芯是多重因素疊加的結(jié)果。

　　此時回顧，車企的大規(guī)模缺芯消息頻頻爆出是在去年下半年，行業(yè)內(nèi)其實在更早半年就感知到緊張情況。《財經(jīng)》記者多方調(diào)查結(jié)果顯示，芯片設(shè)計企業(yè)、車企，消費電子行業(yè)以及上游制造以及設(shè)備企業(yè)，發(fā)現(xiàn)芯片產(chǎn)能緊缺加劇，在2020年年初就有苗頭。

　　一位設(shè)備企業(yè)資深從業(yè)人士告訴《財經(jīng)》記者，2020年年初，在美國疫情嚴(yán)重時，他們甚至要自己招聘工人來進(jìn)行設(shè)備的組裝，以此來保證生產(chǎn)，而這些工作原本是由外包工廠的工人來做的。

　　產(chǎn)能緊張時，一些下游設(shè)計廠商以及應(yīng)用廠商甚至直接和設(shè)備廠商接觸。

　　去年11月，芯片設(shè)計公司聯(lián)發(fā)科（2454.TW）宣布斥資3.72億人民幣向泛林半導(dǎo)體（LRCX：NASDAQ）、佳能株式會社以及東京威力科創(chuàng)等設(shè)備廠商購買芯片制造設(shè)備，租給代工廠力積電（臺灣力晶積成電子制造股份有限公司）使用。這是芯片行業(yè)中罕見的做法，一般來說，都是芯片設(shè)計公司將訂單交給代工廠，由代工廠進(jìn)行芯片制造。

　　更深層次的原因是近年來8寸晶圓廠的陸續(xù)關(guān)閉。而大部分汽車芯片、物聯(lián)網(wǎng)信息設(shè)備所使用的芯片，都是采用8寸晶圓制造的。例如5G射頻芯片、PC端、指紋識別芯片、汽車控制芯片、傳感器芯片等，并且，這些需求在未來幾年會繼續(xù)增加。

　　但8寸晶圓的產(chǎn)能卻遠(yuǎn)跟不上需求增長的速度，甚至8寸晶圓廠在逐年關(guān)閉。在中國大陸來說，芯片項目在技術(shù)先進(jìn)性上的導(dǎo)向以及盈利，很多項目在落地時就瞄準(zhǔn)了12寸產(chǎn)線，還有一些8寸產(chǎn)線轉(zhuǎn)成12寸產(chǎn)線。根據(jù)第三方數(shù)據(jù)機(jī)構(gòu)IC Insights統(tǒng)計，三星電子2020年底月產(chǎn)能為306.0萬片8寸晶圓，位居第一大廠，其次為臺積電。

　　世界半導(dǎo)體8寸產(chǎn)能公司排名

　　數(shù)據(jù)來源：IC Insights

　　根據(jù)國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)，全球8寸晶圓產(chǎn)線數(shù)量在2007年達(dá)到200條，隨后開始下降，到2016年下降到188條。

　　如果8寸的晶圓不足，為何不轉(zhuǎn)而使用12寸晶圓生產(chǎn)？這是因為經(jīng)濟(jì)效益。8寸晶圓產(chǎn)線固定成本低、技術(shù)成熟，因此仍是許多信息設(shè)備的首選。

　　久好電子的汽車傳感器芯片由臺積電和中芯國際代工，前兩年，盡管8寸產(chǎn)能吃緊，等一等還是可以排上隊，到了2020年3月，芯片代工廠的產(chǎn)能就變得非常緊張，只有抗擊疫情相關(guān)的產(chǎn)品才能排到產(chǎn)能，到2020年9月，幾乎所有產(chǎn)品都很難排上了。

　　與之相對應(yīng)的是，8寸晶圓產(chǎn)線所需的設(shè)備同樣面臨缺貨的情況，《財經(jīng)》記者了解到，現(xiàn)在8寸產(chǎn)線的二手設(shè)備都在漲價。根據(jù)第三方數(shù)據(jù)機(jī)構(gòu)Surplus Global測算，目前市場約有700臺二手8英寸晶圓制造設(shè)備出售，但是8英寸晶圓制造設(shè)備需求至少在1000臺以上。設(shè)備短缺限制了相關(guān)廠商短期的擴(kuò)產(chǎn)進(jìn)度。設(shè)備企業(yè)的從業(yè)人士告訴《財經(jīng)》記者，他們也收到了很多8寸產(chǎn)線設(shè)備的需求。

　　既然如此，當(dāng)生意來時，8寸晶圓廠是否會在未來大量增加？多位業(yè)內(nèi)人士都向《財經(jīng)》記者表示，會，但擴(kuò)張有限?！鞍雽?dǎo)體行業(yè)的核心就是一個字，‘量’。”上述設(shè)備企業(yè)從業(yè)人員說。對設(shè)備公司和代工廠來說，除非量足夠大，漲價到設(shè)備企業(yè)也能掙錢，這時候，設(shè)備企業(yè)才愿意生產(chǎn)8寸產(chǎn)線所需的設(shè)備。

　　除了8寸晶圓廠的數(shù)量減少，動蕩的政治環(huán)境也是造成供需緊張的原因，一些大型公司加大囤芯力度，備貨量大幅增加。這使得芯片需求市場更加緊張。手機(jī)廠商在2020年芯片采購支出上的金額上漲，根據(jù)第三方市場調(diào)研機(jī)構(gòu)Gartner的數(shù)據(jù)，2020年全球芯片采購支出達(dá)4498億美元，較2019年增長7.3%。支出金額排名前五的廠商分別是蘋果、三星電子、華為、聯(lián)想、戴爾科技。華為公司在2020年的芯片采購支出下降了23.5%。

　　2019、2020年全球芯片采購金額公司排名

　　
數(shù)據(jù)來源：Gartner

　　除了這些非長期因素，科技產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展也是一個重要因素。近兩年，中國芯片產(chǎn)業(yè)大力度倍增，尤其是中國芯片設(shè)計企業(yè)大幅增多、需要芯片的產(chǎn)品也越來越多，勢頭迅猛，這也是致使產(chǎn)業(yè)鏈供需失衡的一個重要因素。

　　03

　　漲價、等待、重塑供應(yīng)鏈

　　產(chǎn)能緊張之后，漲價看起來順理成章。

　　新一輪漲價開啟了半導(dǎo)體行業(yè)的2021年。年初，封測廠、芯片代工廠、芯片設(shè)計企業(yè)等紛紛宣布漲價。

　　對中小型芯片設(shè)計公司來說，這是被迫之舉。在產(chǎn)能緊張的情況下，他們并沒有與芯片代工廠議價的能力，只能是求著工廠安排生產(chǎn)。

　　劉衛(wèi)東了解到，大型芯片設(shè)計公司也同樣面臨產(chǎn)能緊張的情況，不過，大型設(shè)計公司有轉(zhuǎn)產(chǎn)到其他芯片代工廠的能力，例如人力、財力和在其他芯片代工廠的認(rèn)可度。

　　他采取的辦法是，與芯片代工廠坦誠交流，取得他們的認(rèn)可和了解，耐心等待。如果代工廠認(rèn)可一家設(shè)計企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展能力和未來的競爭力，即便對方是創(chuàng)業(yè)公司，也會給予生產(chǎn)能力。這反過來，對設(shè)計企業(yè)來說，也是一個大浪淘沙的過程。

　　漲價看起來是一個結(jié)果，重塑供應(yīng)鏈，保證供應(yīng)鏈安全則是更加長遠(yuǎn)的需求。“如果沒有新冠疫情，動蕩的國際政治環(huán)境影響下，重塑供應(yīng)鏈這件事也同樣會發(fā)生，只是被疫情加速了?！倍辔恍酒a(chǎn)業(yè)從業(yè)人士告訴《財經(jīng)》記者。

　　為了緩解供應(yīng)鏈壓力，一些企業(yè)加快了全球布局。一位外資設(shè)備企業(yè)高層人士向《財經(jīng)》記者透露，他所在的公司在亞洲擴(kuò)建產(chǎn)能的進(jìn)程在去年被大大加速。一來考慮到亞洲疫情相對緩和，二來則是靠近主要的芯片代工廠客戶。除此之外，他們在下游通過投資、并購的方式，保證供應(yīng)鏈安全，塑造一個更靈活的產(chǎn)業(yè)鏈。

　　為了能夠及時在技術(shù)生命周期發(fā)展過程中使產(chǎn)品跟得上需求，設(shè)備廠商需要比其下游企業(yè)更超前地判斷可能發(fā)生的技術(shù)趨勢和市場變化，以此為依據(jù)進(jìn)行布局，這對設(shè)備廠商來說是一個很大的挑戰(zhàn)。另一個挑戰(zhàn)則是，很多關(guān)鍵的環(huán)節(jié)很難找到第二家、第三家可替代的廠商，如何浪里淘金，是極大考驗。

　　去年12月7日，歐洲17國發(fā)表聯(lián)合聲明，提出將從兩個方面加強(qiáng)歐洲的電子和嵌入式系統(tǒng)價值鏈。一是強(qiáng)化處理器和半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)，二是在整個供應(yīng)鏈中擴(kuò)大工業(yè)影響力，以此應(yīng)對來自關(guān)鍵技術(shù)、安全和社會方面的挑戰(zhàn)。

　　今年2月24日，美國總統(tǒng)拜登也簽署行政令，要求聯(lián)邦機(jī)構(gòu)對半導(dǎo)體芯片、電動汽車大容量電池、稀土礦物質(zhì)、藥品這四種關(guān)鍵產(chǎn)品的供應(yīng)鏈進(jìn)行為期100天的審查，增加國內(nèi)產(chǎn)能，分析指，此舉或為擺脫對海外供應(yīng)商特別是中國供應(yīng)商的依賴。

　　在中國，本土供應(yīng)鏈將會越來越得到重視，進(jìn)口替代將加速。此前一位投資人就告訴《財經(jīng)》記者，他和很多企業(yè)聊的時候，大家都會考慮在國內(nèi)的備份，或者把訂單轉(zhuǎn)移到國內(nèi)。

　　這場缺芯潮什么時候可以結(jié)束？業(yè)內(nèi)人士的判斷是，2021年下半年或許會有所緩解。

　　3月初，中國最大的芯片制造公司中芯國際（00981.HK/688981.SH）拿到美國政府的批文，可以進(jìn)口成熟制程的設(shè)備。3月3日，中芯國際發(fā)公告稱，該公司與荷蘭半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)商阿斯麥（ASML）簽訂了一份高達(dá)約12億美元的購買單，購買深紫外光刻機(jī)（DUV）。根據(jù)經(jīng)修訂和重述的批量采購協(xié)議，期限延長一年，至2021年12月31日。這有利于中芯國際在成熟制程上的擴(kuò)產(chǎn)，能夠解決一部分產(chǎn)能緊張的問題。

　　另外，中芯國際創(chuàng)始人張汝京在青島芯恩的項目，已有進(jìn)展，8寸芯片廠的動力廠房、研發(fā)、設(shè)計、辦公樓六棟單體完成主體施工，即將投產(chǎn)。當(dāng)有限新增的8寸產(chǎn)線運轉(zhuǎn)起來，產(chǎn)能緊張也能夠有很大的緩解。

　　現(xiàn)在，在這條半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的每一個企業(yè)都在重新思考自己抗擊風(fēng)險的能力?！靶鹿谝咔楹偷鼐壵芜@兩件事疊加在一起，可以說是我們所想到的最壞的一種情況?！倍辔粡臉I(yè)者對《財經(jīng)》記者表示，重塑一個更加皮實的供應(yīng)鏈，將是未來很長一段時間一項重要的事。