全球缺芯真相：是什么打亂了運(yùn)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(shí)間減弱。

　　有業(yè)內(nèi)人士估計(jì)，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(lái)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(fèi)電子行業(yè)也面臨缺芯的情況，整個(gè)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(cè)，2021年第一季度，汽車產(chǎn)量將會(huì)比最初預(yù)期少67.2萬(wàn)輛。在一位通用汽車中國(guó)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(yùn)轉(zhuǎn)，在半導(dǎo)體行業(yè)追趕摩爾定律的將近半個(gè)世紀(jì)中，周期性產(chǎn)能緊張是該行業(yè)長(zhǎng)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(gè)產(chǎn)業(yè)中的每個(gè)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(lái)的1-2個(gè)月延長(zhǎng)至半年。上游的供應(yīng)不足，又反過來(lái)傳遞給下游，加劇了消費(fèi)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(cái)報(bào)會(huì)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(jì)供不應(yīng)求的局面會(huì)在下半年恢復(fù)正常。2月24日，小米副總裁盧偉冰在個(gè)人微博中說，“今年芯片太缺了，不是缺，是極缺?！?/p>

　　運(yùn)轉(zhuǎn)半個(gè)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(shí)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(cè)，向代工廠提出減產(chǎn)要求。代工廠不可能坐以待斃，一個(gè)好的辦法是去找到其他生意。

　　代工廠確實(shí)也有新的機(jī)會(huì)。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(jì)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(lái)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(guó)汽車銷量出現(xiàn)反彈。根據(jù)乘用車市場(chǎng)信息聯(lián)席會(huì)統(tǒng)計(jì)，2020年全年中國(guó)市場(chǎng)汽車銷量約為2012.37萬(wàn)輛，中國(guó)成為世界汽車第一大市場(chǎng)。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(guó)成為唯一一個(gè)銷量正增長(zhǎng)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(zhǎng)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(jì)來(lái)優(yōu)先排期。他們也會(huì)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(shí)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(fèi)電子訂單顯然無(wú)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(shí)間存在延遲?！鼻笆鲈O(shè)備企業(yè)從業(yè)人士告訴《財(cái)經(jīng)》記者，從建廠到形成產(chǎn)能的周期是以年計(jì)的，成熟工藝改造少則一年，先進(jìn)工藝要兩年時(shí)間以上，當(dāng)現(xiàn)有產(chǎn)能被云計(jì)算和消費(fèi)電子擠占之后，要把已經(jīng)簽好的訂單砍掉，再回來(lái)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(duì)于汽車芯片來(lái)說，隨意更換任意一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都會(huì)帶來(lái)很大的技術(shù)和財(cái)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(fèi)電子不同，汽車芯片對(duì)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(jí)，車規(guī)級(jí)的電子元件售價(jià)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(jí)芯片的壽命要求至少15年，與此相比的消費(fèi)電子芯片壽命為1年-3年。在溫度上，車規(guī)級(jí)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(fèi)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(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行研發(fā)和驗(yàn)證，對(duì)于很多汽車芯片來(lái)說，研發(fā)的時(shí)間可能超過一年。如果要從開始研發(fā)到推向市場(chǎng)，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(cái)經(jīng)》記者，他已經(jīng)很長(zhǎng)一段時(shí)間“吃不好，睡不好。”這是一家專注于傳感器用的信號(hào)調(diào)理芯片開發(fā)的集成電路創(chuàng)業(yè)設(shè)計(jì)企業(yè)。芯片設(shè)計(jì)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(yùn)行，下單需要排隊(duì)，唯一能做的，是等待。劉衛(wèi)東并沒有轉(zhuǎn)產(chǎn)的計(jì)劃，一是因?yàn)檗D(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(cái)經(jīng)》記者稱，盡管晝夜不停開展各項(xiàng)工作，但仍無(wú)法滿足客戶需求，使部分客戶需要調(diào)整其生產(chǎn)計(jì)劃或產(chǎn)品組合。大陸集團(tuán)主要產(chǎn)品為輪胎，制動(dòng)系統(tǒng)，車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)噴射系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速表，以及其他汽車和運(yùn)輸行業(yè)零部件。芯片代工廠是他們的上游。

　　通用汽車中國(guó)區(qū)的一位高管告訴《財(cái)經(jīng)》記者，缺貨帶來(lái)的最大感受是銷售指標(biāo)可能無(wú)法完成。為保證最盈利的車型順利生產(chǎn)，他們會(huì)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(cái)報(bào)顯示，當(dāng)季營(yíng)收創(chuàng)下新高，同比增長(zhǎng)24%。凈利潤(rùn)為11.3億美元，同比增長(zhǎng)了27%。

　　亮眼的財(cái)報(bào)之下，設(shè)備企業(yè)的壓力也不小。近半年來(lái)，國(guó)際物流運(yùn)力下降，集裝箱船運(yùn)價(jià)格暴漲，零部件船運(yùn)不過來(lái)，前述設(shè)備企業(yè)從業(yè)者告訴《財(cái)經(jīng)》記者，一些零部件的交期從原來(lái)的1-2個(gè)月延長(zhǎng)到了半年甚至更久。這也反過來(lái)加劇了缺貨的情況。

　　目前看來(lái)，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(lái)解決。不少芯片代工廠，如臺(tái)積電、三星、聯(lián)電、中芯國(guó)際等都在通過擴(kuò)產(chǎn)以應(yīng)對(duì)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(shí)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(shí)在更早半年就感知到緊張情況。《財(cái)經(jīng)》記者多方調(diào)查結(jié)果顯示，芯片設(shè)計(jì)企業(yè)、車企，消費(fèi)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(cái)經(jīng)》記者，2020年年初，在美國(guó)疫情嚴(yán)重時(shí)，他們甚至要自己招聘工人來(lái)進(jìn)行設(shè)備的組裝，以此來(lái)保證生產(chǎn)，而這些工作原本是由外包工廠的工人來(lái)做的。

　　產(chǎn)能緊張時(shí)，一些下游設(shè)計(jì)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(jì)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(huì)社以及東京威力科創(chuàng)等設(shè)備廠商購(gòu)買芯片制造設(shè)備，租給代工廠力積電（臺(tái)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(lái)說，都是芯片設(shè)計(jì)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(lái)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(shí)別芯片、汽車控制芯片、傳感器芯片等，并且，這些需求在未來(lái)幾年會(huì)繼續(xù)增加。

　　但8寸晶圓的產(chǎn)能卻遠(yuǎn)跟不上需求增長(zhǎng)的速度，甚至8寸晶圓廠在逐年關(guān)閉。在中國(guó)大陸來(lái)說，芯片項(xiàng)目在技術(shù)先進(jìn)性上的導(dǎo)向以及盈利，很多項(xiàng)目在落地時(shí)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(jì)，三星電子2020年底月產(chǎn)能為306.0萬(wàn)片8寸晶圓，位居第一大廠，其次為臺(tái)積電。

　　世界半導(dǎo)體8寸產(chǎn)能公司排名

　　數(shù)據(jù)來(lái)源：IC Insights

　　根據(jù)國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)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?yàn)榻?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(tái)積電和中芯國(guó)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(duì)，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(duì)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(cái)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(jià)。根據(jù)第三方數(shù)據(jù)機(jī)構(gòu)Surplus Global測(cè)算，目前市場(chǎng)約有700臺(tái)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(tái)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(cái)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(lái)時(shí)，8寸晶圓廠是否會(huì)在未來(lái)大量增加？多位業(yè)內(nèi)人士都向《財(cái)經(jīng)》記者表示，會(huì)，但擴(kuò)張有限?！鞍雽?dǎo)體行業(yè)的核心就是一個(gè)字，‘量’?！鄙鲜鲈O(shè)備企業(yè)從業(yè)人員說。對(duì)設(shè)備公司和代工廠來(lái)說，除非量足夠大，漲價(jià)到設(shè)備企業(yè)也能掙錢，這時(shí)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(dòng)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(chǎng)更加緊張。手機(jī)廠商在2020年芯片采購(gòu)支出上的金額上漲，根據(jù)第三方市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)Gartner的數(shù)據(jù)，2020年全球芯片采購(gòu)支出達(dá)4498億美元，較2019年增長(zhǎng)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(gòu)支出下降了23.5%。

　　2019、2020年全球芯片采購(gòu)金額公司排名

　　
數(shù)據(jù)來(lái)源：Gartner

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

　　03

　　漲價(jià)、等待、重塑供應(yīng)鏈

　　產(chǎn)能緊張之后，漲價(jià)看起來(lái)順理成章。

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

　　對(duì)中小型芯片設(shè)計(jì)公司來(lái)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(jià)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(jì)公司也同樣面臨產(chǎn)能緊張的情況，不過，大型設(shè)計(jì)公司有轉(zhuǎn)產(chǎn)到其他芯片代工廠的能力，例如人力、財(cái)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(chéng)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(jì)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展能力和未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)力，即便對(duì)方是創(chuàng)業(yè)公司，也會(huì)給予生產(chǎn)能力。這反過來(lái)，對(duì)設(shè)計(jì)企業(yè)來(lái)說，也是一個(gè)大浪淘沙的過程。

　　漲價(jià)看起來(lái)是一個(gè)結(jié)果，重塑供應(yīng)鏈，保證供應(yīng)鏈安全則是更加長(zhǎng)遠(yuǎn)的需求。“如果沒有新冠疫情，動(dòng)蕩的國(guó)際政治環(huán)境影響下，重塑供應(yīng)鏈這件事也同樣會(huì)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(cái)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(cái)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(lái)考慮到亞洲疫情相對(duì)緩和，二來(lái)則是靠近主要的芯片代工廠客戶。除此之外，他們?cè)谙掠瓮ㄟ^投資、并購(gòu)的方式，保證供應(yīng)鏈安全，塑造一個(gè)更靈活的產(chǎn)業(yè)鏈。

　　為了能夠及時(shí)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(shì)和市場(chǎng)變化，以此為依據(jù)進(jìn)行布局，這對(duì)設(shè)備廠商來(lái)說是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。另一個(gè)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(yàn)。

　　去年12月7日，歐洲17國(guó)發(fā)表聯(lián)合聲明，提出將從兩個(gè)方面加強(qiáng)歐洲的電子和嵌入式系統(tǒng)價(jià)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(gè)供應(yīng)鏈中擴(kuò)大工業(yè)影響力，以此應(yīng)對(duì)來(lái)自關(guān)鍵技術(shù)、安全和社會(huì)方面的挑戰(zhàn)。

　　今年2月24日，美國(guó)總統(tǒng)拜登也簽署行政令，要求聯(lián)邦機(jī)構(gòu)對(duì)半導(dǎo)體芯片、電動(dòng)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(guó)內(nèi)產(chǎn)能，分析指，此舉或?yàn)閿[脫對(duì)海外供應(yīng)商特別是中國(guó)供應(yīng)商的依賴。

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

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

　　3月初，中國(guó)最大的芯片制造公司中芯國(guó)際（00981.HK/688981.SH）拿到美國(guó)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(guó)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(gòu)買單，購(gòu)買深紫外光刻機(jī)（DUV）。根據(jù)經(jīng)修訂和重述的批量采購(gòu)協(xié)議，期限延長(zhǎng)一年，至2021年12月31日。這有利于中芯國(guó)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(guó)際創(chuàng)始人張汝京在青島芯恩的項(xiàng)目，已有進(jìn)展，8寸芯片廠的動(dòng)力廠房、研發(fā)、設(shè)計(jì)、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(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)，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(gè)企業(yè)都在重新思考自己抗擊風(fēng)險(xiǎn)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(duì)《財(cái)經(jīng)》記者表示，重塑一個(gè)更加皮實(shí)的供應(yīng)鏈，將是未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間一項(xiàng)重要的事。