芯片短缺將持續(xù)至后年：全球芯片短缺最重要一個(gè)原因是制造能力不足 ？

美國(guó)英特爾公司首席執(zhí)行官帕特·格爾辛格說(shuō)，芯片短缺時(shí)間比預(yù)期更長(zhǎng)，將持續(xù)至2024年。美國(guó)《華爾街日?qǐng)?bào)》28日援引格爾辛格的話報(bào)道：“我們現(xiàn)在認(rèn)為(芯片)短缺將持續(xù)至2024年……因?yàn)樵O(shè)備短缺確實(shí)在拖累全行業(yè)的供貨速度。現(xiàn)在的速度慢于我們?cè)缧r(shí)候的預(yù)期?！?

他原先預(yù)期芯片短缺會(huì)持續(xù)至2023年。格爾辛格說(shuō)，芯片制造商難以買(mǎi)到足夠生產(chǎn)設(shè)備，因此無(wú)法提升產(chǎn)量以滿(mǎn)足需求。不過(guò)，格爾辛格說(shuō)，這些挑戰(zhàn)不會(huì)改變他正在推進(jìn)的擴(kuò)大生產(chǎn)計(jì)劃，包括今后數(shù)年間在美國(guó)和歐洲新建工廠。英特爾3月宣布，計(jì)劃今后10年投資多達(dá)890億美元，在歐洲構(gòu)建完整芯片供應(yīng)鏈。

英特爾當(dāng)時(shí)說(shuō)，計(jì)劃先期斥資大約190億美元，在德國(guó)新建兩座芯片工廠。工廠選址在德國(guó)東北部城市馬格德堡，預(yù)計(jì)明年開(kāi)始施工，2027年開(kāi)始運(yùn)營(yíng)。新建工廠將利用英特爾最先進(jìn)的晶體管技術(shù)，為自己和代工客戶(hù)供貨。與此同時(shí)，英特爾正在籌備子公司“移動(dòng)之眼”的首次公開(kāi)募股(IPO)。英特爾幾年前收購(gòu)了這家開(kāi)發(fā)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的以色列企業(yè)。報(bào)道援引多名行業(yè)高管的預(yù)測(cè)說(shuō)，全球芯片年銷(xiāo)售額到2030年將翻一番，超過(guò)1萬(wàn)億美元。

“我們相信整體半導(dǎo)體短缺現(xiàn)在將延續(xù)到2024 年，與我們之前對(duì) 2023 年的估計(jì)相比，因?yàn)樵O(shè)備短缺確實(shí)在拖累全行業(yè)的供貨速度，現(xiàn)在的速度慢于我們?cè)缧r(shí)候的預(yù)期，其中一些工廠的產(chǎn)能將面臨更大的挑戰(zhàn)。”

“芯片短缺”是一種復(fù)雜的、不斷演變的情況，不會(huì)每次都影響到每一種芯片。隨著事情的發(fā)展，一些行業(yè)和某些類(lèi)型的零件受到的打擊比其他行業(yè)更嚴(yán)重。事實(shí)上，英特爾自己的芯片做得相當(dāng)不錯(cuò)。Gelsinger在公司2022 年第一季度財(cái)報(bào)電話會(huì)議上表示，“多年來(lái)，英特爾晶圓廠和基板供應(yīng)首次接近滿(mǎn)足客戶(hù)的需求?！?

Digitimes最近報(bào)道稱(chēng)，芯片制造設(shè)備供應(yīng)商的支持時(shí)間已超過(guò) 18 個(gè)月，而去年僅為 6 個(gè)月。CPU、GPU和游戲設(shè)備是最受關(guān)注的受到芯片短缺影響的項(xiàng)目，但供需似乎已經(jīng)開(kāi)始趨于平衡。不過(guò)網(wǎng)絡(luò)芯片供應(yīng)商仍處于嚴(yán)重的芯片短缺之中，Gelsinger認(rèn)為它已經(jīng)減緩了 PC的出貨量。

不錯(cuò)值得一提的是，英特爾將客戶(hù)計(jì)算部門(mén)(主要負(fù)責(zé)處理消費(fèi)者處理器等)本季度下降 13% 的原因歸因于“蘋(píng)果CPU和調(diào)制解調(diào)器業(yè)務(wù)的下滑”和“OEM 庫(kù)存消耗”以及“消費(fèi)者和教育需求下降”——也就是學(xué)校購(gòu)買(mǎi)的 Chromebook 減少了，而蘋(píng)果幾乎完全脫離了英特爾轉(zhuǎn)而采用自研M1系列處理器，這讓英特爾筆記本電腦面臨前所未有的尷尬局面。

為了應(yīng)對(duì)芯片短缺，英特爾大力投資新生產(chǎn)線，在俄亥俄州、亞利桑那州和德國(guó)建立了新的晶圓廠，盡管目前的時(shí)間表表明，在芯片短缺結(jié)束之前，這些新晶圓廠都不會(huì)上線。位于亞利桑那州的第一批新晶圓廠計(jì)劃要到2024年才能開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。盡管在2021年下半年，便有車(chē)企指出2022年的芯片短缺問(wèn)題將得到改善，不過(guò)整車(chē)廠加大采購(gòu)及彼此之間的博弈心態(tài)，再加上擁有成熟車(chē)規(guī)級(jí)芯片生產(chǎn)能力的供應(yīng)商仍處于擴(kuò)充產(chǎn)能階段，目前全球市場(chǎng)受到缺芯影響的態(tài)勢(shì)依舊嚴(yán)重。

如今回頭去看2020年底開(kāi)始的缺芯潮，疫情爆發(fā)無(wú)疑是影響汽車(chē)芯片供需不平衡的主因。雖然粗略分析全球MCU(微控制器)芯片的應(yīng)用結(jié)構(gòu)，從2019年到2020年，MCU在汽車(chē)電子應(yīng)用的分配都占據(jù)著下游應(yīng)用市場(chǎng)33%的分配，但相較于可以遠(yuǎn)程線上辦公的上游芯片設(shè)計(jì)人員而言，芯片的代工廠與封測(cè)企業(yè)卻受到了疫情停工等問(wèn)題的嚴(yán)重影響。

隸屬于勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)的芯片制造廠在2020年呈現(xiàn)出嚴(yán)重的人手不足、資金周轉(zhuǎn)不力狀況，上游芯片設(shè)計(jì)在轉(zhuǎn)化車(chē)企需求后，遲遲無(wú)法全面排產(chǎn)，致使了芯片最終難以交付至整車(chē)廠手中，進(jìn)而導(dǎo)致整車(chē)產(chǎn)能不足的狀況出現(xiàn)。

去年8月，意法半導(dǎo)體馬來(lái)西亞麻坡Muar工廠受新冠疫情影響，被迫關(guān)停部分工廠，而停工直接導(dǎo)致了博世ESP/IPB、VCU、TCU等系統(tǒng)的芯片供應(yīng)處于較長(zhǎng)時(shí)間斷供狀態(tài)。

此外，2021年，地震、火災(zāi)等自然災(zāi)害的伴發(fā)也導(dǎo)致部分廠商在短期內(nèi)無(wú)法進(jìn)行生產(chǎn)。去年2月，地震導(dǎo)致全球主要芯片供應(yīng)商之一日本瑞薩電子造成重創(chuàng)，而在3月，剛剛復(fù)工的Naka工廠又因?yàn)榛馂?zāi)停工超過(guò)一個(gè)月之久。

車(chē)企對(duì)于車(chē)載芯片需求的判斷失誤，再加上上游晶圓廠為了保證材料的成本消費(fèi)保障將車(chē)載芯片產(chǎn)能轉(zhuǎn)換成了消費(fèi)類(lèi)芯片，導(dǎo)致車(chē)用芯片與主流電子產(chǎn)品重合度最高的MCU與CIS (CMOS圖像傳感器)出現(xiàn)嚴(yán)重緊缺。

從技術(shù)角度看，傳統(tǒng)汽車(chē)半導(dǎo)體器件至少有40種以上，單車(chē)使用總量在500-600個(gè)，其中主要包含MCU、功率半導(dǎo)體(IGBT、MOSFET等)、傳感器和各類(lèi)模擬器件，自動(dòng)駕駛汽車(chē)還會(huì)用到如ADAS輔助類(lèi)芯片、CIS、AI處理器、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)和MEMS等一系列產(chǎn)品。

根據(jù)整車(chē)需求數(shù)量劃分，本次缺芯危機(jī)中受到影響最大的，便是一輛傳統(tǒng)汽車(chē)需要用到70顆以上的MCU芯片，而車(chē)用MCU正是ESP(電子穩(wěn)定程序系統(tǒng))與ECU(車(chē)用主控芯片)的主要元件。以去年開(kāi)始長(zhǎng)城多次給出的哈弗H6下滑主因?yàn)槔L(zhǎng)城表示H6多個(gè)月份的嚴(yán)重銷(xiāo)量下滑正是因?yàn)槠洳捎玫牟┦繣SP供貨不足。此前熱銷(xiāo)的歐拉黑貓和白貓也同樣因?yàn)镋SP斷供、芯片漲價(jià)影響等問(wèn)題，于今年3月宣布暫時(shí)停產(chǎn)。

芯片短缺是產(chǎn)業(yè)界密切關(guān)注的大事，倘若芯片制造企業(yè)沒(méi)有產(chǎn)能，那么即使設(shè)計(jì)公司有再好的設(shè)計(jì)和再多的訂單，恐怕也只是無(wú)米之炊。采購(gòu)不到芯片，電子產(chǎn)品自然無(wú)法付諸生產(chǎn)。新冠肺炎疫情期間，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)由于缺少芯片，2021年產(chǎn)量大幅減少。本文作者基于理性的觀察，分析了芯片短缺問(wèn)題的根源，并對(duì)汽車(chē)與集成電路產(chǎn)業(yè)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)給出了自己的見(jiàn)解。

2020年的冬天，新冠病毒對(duì)全球造成了很大的沖擊，但是，消費(fèi)電子行業(yè)的反應(yīng)和汽車(chē)行業(yè)有很大的差別。汽車(chē)行業(yè)大幅削減了芯片訂單，消費(fèi)電子行業(yè)則保持樂(lè)觀，期待著從遠(yuǎn)程辦公的增長(zhǎng)中分一杯羹。汽車(chē)制造商預(yù)計(jì)需求會(huì)降低，但卻沒(méi)有預(yù)測(cè)到這一低潮只是暫時(shí)的：由于新冠病毒的肆虐，人們希望能夠在不接觸他人的情況下從A地旅行到B地。錯(cuò)誤估計(jì)的結(jié)果是汽車(chē)行業(yè)大范圍呈現(xiàn)半導(dǎo)體芯片短缺的局面。

所謂的“芯片短缺”，不是指低端芯片，世界上有很多國(guó)家可以自行制造低端芯片，我國(guó)也不例外，而真正短缺的是高端芯片，比如14nm、7nm、5nm等等，就連大名鼎鼎的華為麒麟芯片，空有5nm設(shè)計(jì)能力，卻無(wú)法生產(chǎn)這類(lèi)芯片，而國(guó)內(nèi)缺少制造5nm芯片的設(shè)備和技術(shù)，擁有設(shè)備和技術(shù)的外國(guó)企業(yè)受限于制裁規(guī)則， 也無(wú)法為華為提供服務(wù)。

所以，導(dǎo)致全球芯片短缺最重要的一個(gè)原因是制造能力不足，華為雖然是特例，但藉此可以斷定，芯片制造業(yè)有非常高的門(mén)檻，制造能力不足、供應(yīng)不足是導(dǎo)致芯片短缺的主要原因。

說(shuō)到需求，不得不提一下“新冠病毒”，全世界所有國(guó)家中，只有中國(guó)算是遏制住了病毒的傳播，但好巧不巧的是，中國(guó)并沒(méi)有芯片制造能力，而疫情導(dǎo)致全世界大多數(shù)人們不能像往常一樣外出、工作，只能蝸居家中，躲避病毒，而這加重了人們對(duì)信息化設(shè)備、載體的需求，生產(chǎn)這類(lèi)設(shè)備最需要的就是芯片，在供應(yīng)量不變的情況，芯片需求量增加，自然就會(huì)出現(xiàn)芯片短缺的現(xiàn)象。

提到芯片設(shè)計(jì)能力，這還不算太難，但要說(shuō)的芯片制造，就不得不提到光刻機(jī)，尤其是荷蘭的ASML光刻機(jī)，每一臺(tái)光刻機(jī)都需要多個(gè)國(guó)家的頂尖技術(shù)才能制造出來(lái)，而現(xiàn)有的每一臺(tái)光刻機(jī)的產(chǎn)生都是有限的，全世界需求芯片的企業(yè)和廠商有很多，現(xiàn)有的光刻機(jī)生產(chǎn)份額幾乎被這些廠商所瓜分，而這意味著被制造出來(lái)的芯片已經(jīng)被預(yù)訂了，但需求芯片的國(guó)家和廠商還有很多，最終就導(dǎo)致供應(yīng)量不足的情況，這才出現(xiàn)了短缺。

此外，制造芯片需要晶圓，它是制作硅半導(dǎo)體電路所用的硅晶片。除了需求量增大、供應(yīng)量減少，以及產(chǎn)能限制之外，受限于疫情影響，晶圓的產(chǎn)能也大不如從前，而晶圓是制造芯片的主要材料，也會(huì)直接影響芯片的產(chǎn)量。疫情來(lái)臨之后，導(dǎo)致芯片的供需關(guān)系失衡、產(chǎn)業(yè)鏈也受到了波及，自然就會(huì)出現(xiàn)短缺的現(xiàn)象。