十年来全球汽车产业链最严重的断裂如何修补
汽车芯片短缺可能导致2021年中国汽车减产15%~20%。
虽然各家车企极力遮遮掩掩，但芯片毫无疑问已经成为车企们的切肤之痛。
第一财经记者独家获悉，一汽大众今年二季度计划减产30%，减产数量高达20万辆；本田在华合资公司也因芯片短缺，将夏季高温假提前到6月初。中国一家头部自主车企的高管告诉记者，该公司新一代发动机的芯片缺口达到30%；另一家自主车企高管直言“等米下锅，满世界找芯片”。
去年底汽车行业内曾预测汽车芯片紧张情况将从今年二季度起缓解，但根据第一财经记者的调研，今年二季度的汽车芯片短缺有增无减。中国汽车行业协会数次预警汽车芯片短缺，但缺口究竟有多大、短缺将维持多久，至今没有定论。
罗兰贝格全球合伙人方寅亮认为，中国汽车产业芯片缺货率为15%~20%，远高于欧洲、美国几家咨询公司的预测。基于消费电子挤占、新建芯片产能的周期、结构等因素，IC咖啡创始人王欣宇、万业企业（600641.SH）副总裁兼董秘周伟芳、信达证券电子行业首席分析师方竞以及华虹半导体（01347.HK）、英飞凌等芯片公司人士普遍认为，汽车芯片的短缺将持续到2022年。
而回顾过去10年，除了2011年日本福岛地震曾导致国内日系汽车公司供应链集体断裂外，本轮汽车芯片短缺影响面之广、影响时间之长在全球汽车行业从来未有过。
芯片短缺过程中，代理商坐地起价。许多原本单价几块钱的芯片，价格普遍上涨了10倍到20倍，意法半导体生产的一款冷门芯片价格甚至上涨了70倍。芯片的短缺不仅伤害到汽车厂商和供应商的利益，并给一些小微科技创业公司带来灭顶之灾。
第一财经记者了解到，由于拿不到芯片或无法承受芯片价格暴涨的压力，深圳等地已经有多家小微科技创业公司倒闭。中国本土一家头部汽车影音娱乐系统供应商不无担忧地说：“如果芯片短缺持续两年，中小科技创业公司会成片的倒闭。大企业大多保守，小企业才会拼了命地去创新，中小企业活不下去，对中国整体的科技创新都是伤害。”
满世界找芯片
新车上市前一周，国内某自主车企总经理专程飞到上海。
“你等我几天，我先去找一下供应商和芯片公司，摸排一下芯片供应的情况。”他对公司营销负责人说。然而情况并不理想，供应商告诉他，只能确保接下来3~4天的芯片供应情况，一周之后还有多少、还没有，都是未知数。
汽车公司通常以年制定生产计划，每季度、每月滚动更新，确定所需要零部件的数量。和供应商签订合同时，单件价格也与采购量挂钩。一台车上万个零部件，庞大的供应链系统需要缜密而精确的预测、供货、物流等管理，才能确保整个链条顺畅高效的运行。
芯片危机发生后，原本相对稳态的节奏被打破，汽车公司不得不面临着因为缺芯片而导致的停产，为了最大化芯片使用调整产线、制造设备和人员的调配方式等频繁变动等压力。
去年12月，大众在华合资公司因缺乏ESP间歇性停产，首次将汽车行业的芯片短缺危机暴露于水面之上。时至今日，ESP依旧是大众汽车第二大瓶颈资源（详见第一财经独家报道，《芯片短缺影响29款车型，一汽大众二季度计划减产30%》）。今年4月，蔚来汽车主动披露因芯片短缺停产5天，主要原因是NXP恩智浦的MCU芯片断供。
第一财经记者采访了中国汽车产业主要的汽车厂商中，绝大部分受访汽车公司则明确表示芯片不仅短缺，且在二季度有加剧的趋势。多家车企高管用“等米下锅”、“工人在产线上干等配件”来形容短缺程度。本田在华合资公司往年都在8月份放高温假，产线工人放假休息的同时，也对设备进行检修升级。但今年6月份，本田在华合资公司将提前2个月放高温假，计划在今年三季度将减产的损失弥补回来。蔚来汽车CEO秦力洪表示：“每天缺的芯片都不一样。”
“在所有生产瓶颈资源中，芯片毫无疑问是最大也是最具不确定性的一个。”一家韩系汽车公司高管向记者说道。
由于高度垂直一体化的供应链模式和供应商风险控制系统，丰田曾被认为是汽车行业最不缺芯片的公司之一，但丰田在华一家子公司管理层人士告诉记者：“覆巢之下无完卵。”该人士补充说，对汽车公司而言最坏的局面就是停产，停产意味着整个产业链条中断，每天都在“失血”，“可见形势有多么严峻。”
所有受访汽车公司中，仅比亚迪明确表示不缺芯。比亚迪早在20年前就开始从事IGBT的研发，并自行研发和生产部分MCU，相对而言芯片自给率较高。但一家外资汽车供应商向记者表示，比亚迪的采购人员也在委托该公司寻找部分芯片。不过上海比亚迪经销商告诉记者，到目前为止终端供货一切正常，没有出现其他品牌缺货或产品延迟交付的情况。
多家汽车公司、TIER1供应商向记者表示，目前主要缺的是MCU（微控制单元）。一辆汽车要用到几十颗MCU，涉及控制车子动力系统、娱乐系统、空调系统等。以大众高尔夫为例，传统燃油车通常有70个控制器，每个控制器要用到约20颗芯片。以此推算，单台传统燃油车的芯片使用量是1400颗左右。智能化程度更高的纯电动车如特斯拉，如果将传感器算进来，一台Model 3使用的芯片数量达到了近2000颗。根据各家公司反馈的情况，目前短缺的芯片主要是应用于ESP（电子稳定控制系统）和ECU（电子控制模块），以及仪表盘和中控屏的MCU。
一家汽车TIER1供应商告诉记者，现在绝大多数MCU主控芯片交货周期超过30周，功率器件交货周期要达到40周，部分MCU交货周期超过50周，整体而言交货周期和以往相比延长了4倍。
“MCU交付期现在至少30周，很多都不保证交付期。由于现在自主品牌供应链备货周期更短，有的只有1-2个月，而且很多是向代理商买，可能缺的更多。”方寅亮对记者表示。
在过去1年里，福特、通用、丰田、Stellantis等公司在欧洲和美国已经发布多起因缺芯片而停产的消息。欧洲和美国一些咨询公司对全球汽车芯片短缺所引起的汽车减产数量和经济损失已经做了多轮预测，最新的观点是2021年全球汽车减产数量将达450万辆。
反观国内，绝大多数车企对芯片短缺问题都“犹抱琵琶半遮面”。到目前为止，除了蔚来汽车主动披露因芯片短缺停产5天外，并没有其他公司主动披露芯片短缺情况。与此同时，中国汽车行业的协会也没有就汽车芯片的缺货率等信息进行披露。
不过方寅亮、王欣宇、周伟芳等咨询公司高管或芯片行业从业者均认为2021年中国汽车产业芯片缺口为15%~20%，按照2019年汽车产销量预计，将导致中国汽车减产385万辆~514万辆。
在终端零售市场，丰田、本田、大众等不同品牌的汽车经销商都不同程度感受到芯片短缺带来的影响。福特一家经销商告诉记者：“只要看一下系统里面哪些车的指标为零或者是个位数，就知道这些车缺芯片了。”由于产量缩减，“缺芯”的产品如大众迈腾、本田雅阁等多款车型终端优惠普遍回调。
为了降低损失，车企普遍在内部调节资源，把芯片优先提供给利润更好的高端车或中大型车。如一汽大众优先保供奥迪，沃尔沃优先保供XC60和S90。但即便如此，汽车公司也要承担因产线、制造设备调整或者混线生产带来的劳动效率下滑带来的损失。
汽车芯片价格上涨10~20倍
芯片的最上游是硅材料，在硅材料中提炼出多晶硅，再进一步提炼出用于半导体和光伏的单晶硅。把单晶硅棒切片，就得到晶圆片。对晶圆片进行湿洗、光刻、离子注入、干蚀刻、湿蚀刻、等离子冲洗、电镀等工艺，从而生产出芯片。对芯片进行封装，通过导线使内部芯片与外部电路实现连接，再进行测试，才完成芯片的制造。
芯片短缺过程中，整个产业链的成本都有不同幅度的上涨。自2021年开年以来，硅料价格持续猛涨。今年4月初，多晶硅的报价为13.5万元/吨；5月份已上涨至18万元/吨。全球最大的工业硅材料生产企业合盛硅业（603260.SH）一名高管告诉记者，芯片短缺发生前硅料价格约为6万元~7万元/吨。
铜箔基板、电子材料、硅晶圆、元器件专用材料等芯片相关产业今年4月起均集中发起新一轮提价，普遍上涨幅度10%~20%。如生产硅晶圆的信越化学所有硅产品价格上调了10%~20%，生产通箔基板的南亚电子全线产品上涨了15%~20%，生产电子材料的长兴材料面板价格上涨了10%~20%。
芯片制造环节，2020年以来，晶圆代工价格已调涨30%~40%。今年4月份起，联华电子、力积电等公司价格提高了约10%~30%。今年7月起，联华电子计划将12英寸晶圆代工报价提高约13%。全球最大的汽车MCU代工厂台积电虽然没有涨价，但已取消连续两年的销售折让，并将今年二季度剩余产能进行拍卖，中标者付出了15%~20%的溢价。封装厂龙头日月光及其他厂商都已在今年第一季度对打线封装涨价5%-10%，第二季和第三季还将逐季上调10%价格。
欧洲第二大芯片制造商意法半导体宣布将从2021年6月1日起提高其产品线的价格。MCU制造商瑞芯微的调价函中提到，目前，晶圆、基板、封测的成本已经发生了不同程度的大幅上涨，公司在继续自行承担大部分成本上涨的基础上，决定对芯片产品进行不同程度的价格上调。
研究机构Counterpoint预测，供需失衡的局面的持续将导致芯片报价还将上涨至少10%~20%，8英寸代工厂的部分产品已比2020年下半年涨价30%~40%。
而到汽车供应商手中，多数供应商面临着芯片价格上涨10倍~20倍的压力。一家创业时间不长的电池热管理供应商告诉记者，该公司采购的芯片单件价格原本是8元，最新的价格是100元，该公司目前已经停止了芯片采购。
一家TIER1供应商告诉记者，汽车使用量最大的MCU主控芯片单价通常为几块钱，但现在汽车MCU芯片均价在5美元左右，导航主机Soc芯片价格要达到70多美金。该供应商称，意法半导体一个单价不到10元的冷门芯片，价格被炒到70多倍。
该供应商认为，芯片原厂涨价通常会公示，且涨价幅度有限，到供应商手中芯片价格上涨10倍乃至20倍的主要原因是分销商囤货、炒货，“很多人有货不放，你越吃我越囤，这里面水很深，代理商和原厂都有参与。”
上述TIER1供应商介绍说，相对于消费电子，汽车芯片的产值占比较低，计划性较强，周期长，芯片原厂倾向于用较短的时间来完成长时间的订单。加上汽车零部件公司不会建长时间的库存，所以市场上诞生了中间分销商这个产物。
大的汽车TIER1供应商直接和芯片公司谈业务，交货由分销商来执行，后者帮助它们建库存和维持供应链的弹性，相当于缓冲池。对于小供应商来说，它们的采购体量不足以和芯片原厂直接对话，于是团结在分销商周围，通过代理商拿货。随着时间的推移，一些分销商开始提供技术支持，从单纯的转手贸易变成了贸易与技术解决方案、售前售后服务一体化的公司。
最后形成的市场格局是，汽车主机厂通过TIER1供应商下需求，TIER1供应商找代理商拿货，代理商和芯片原厂打交道。记者查询到，德州仪器、瑞萨电子等公司都有其全球数个分销商，包括大联大世平、安富利、文晔科技等。
但上述供应商强调说：“上游源头数据拿不到，究竟囤货的人囤了多少，募集了多少资金囤，我们不是身在其中，很难搞清楚影响究竟有多大。”
英飞凌相关人士告诉记者，芯片危机发生后，一个显著的变化是汽车厂商触角延伸，主动找到芯片公司谈长期订货协议。公开信息显示，去年起，德州仪器转采直营模式，大刀阔斧砍掉代理商。瑞萨电子也对代理商进行调整，终止大联大世平的代理，全球仅保留三家分销商。
值得一提的是，虽然芯片成本不断攀升，但迄今为止汽车厂商中仅特斯拉上调了产品售价。过去两月来，特斯拉在美国5次上调产品售价，最近一次价格上调幅度为500美元。其中Model 3累计涨价2500美元，Model Y长续航版累计涨价2000美元。在中国市场，特斯拉3月以来分别上调了Model Y和Model3标准续航升级版价格，分别为8000元和1000元，官方解释是生产制造成本上涨。
此前特斯拉CEO马斯克在财报电话会议上表示，芯片短缺是一个“巨大的问题”。但其他的汽车厂商并没有跟进，更多表现为经销商减少减产车型的优惠幅度。
“虽然芯片价格上涨了很多，但到目前为止多半是供应商承担的。因为供应商和汽车厂签订的合同有其长期性和对赌性，主机厂达不到提货量或者供应商不供货，都要面临天价的罚款。”华阳集团一位内部人士向记者表示。
2022年前看不到缓解迹象
汽车芯片短缺将持续多久？包括汽车公司、汽车TIER1供应商、芯片公司以及芯片相关产业链在内的受访对象给出的结论不尽一致，但2022年一季度前没有缓解迹象，是所有受访对象的共识。
国内汽车芯片短缺的源头始于去年新冠肺炎疫情爆发后，对市场需求的低估带来的芯片供需错配，以及芯片产业自身受疫情冲击产能利用率大幅下滑，芯片产业链由于中间环节庞杂和全球化分工的特性，重启时间长达1年等。
但多名受访对象指出，汽车芯片当前短缺以及长期紧缺更核心的逻辑在于，万物互联大趋势下消费电子对汽车芯片的产能挤兑，以及汽车芯片主要实用的8英寸晶圆产能扩张停滞。
生产离子注入机的万业企业副总裁周伟芳告诉记者，从产业发展的角度来看，当前半导体产业已进入5G、新能源汽车、人工智能、云计算、物联网等创新技术驱动的新增长阶段和规模平台。
“万事万物都在做互联网+，智能家居、IOT、智能指纹门、农业无人机，电子监测围栏，所有互联网的基础都是芯片。各行各业的信息化给商业的发展带来无穷无尽的想象空间，它们都是基于芯片的解决方案。国内28条晶圆厂不能满足芯片每年的消耗量，芯片会是长期紧缺的趋势。”周伟芳表示。
华泰证券的研报显示，去年新冠肺炎疫情发生后，远程办公、教育带动PC 的增长，而 5G 基站、电动车充电桩等新型基础设施建设也进一步推动半导体需求走高。今年 1 季度，国内市场手机出货量同比增长 100%；1 季度全球范围内 5G 手机同比增长13.9%。个人电脑全球发货量 1 季度增速为 16.7%。由此估计，全球芯片供需缺口可能会达到 20%~30%。
在这一轮产能挤兑中，汽车芯片又由于制造门槛高、单价低，又使得其在和消费电子抢芯片的过程中处于不利位置。
汽车芯片又称为车规级芯片，和消费电子芯片相比，车规级芯片通常要求工作温度为-40~155℃，消费电子芯片为0~70℃。汽车设计寿命普遍都在 15 年或 20万公里左右，消费电子产品的寿命要求通常为3年，因此汽车芯片的产品生命周期通常要求在15年以上。此外，车规级芯片在环境湿度、粉尘、抗振动、冲击等方面都远高于消费电子芯片的要求。由于汽车与生命安全密切相关，其对于产品可靠性、一致性和安全性的要求也非常苛刻。按照AEC-Q100标准，车规级芯片的可靠性必须达到PPM（每百万件次品率）小于1。
由于汽车本身空间较大，加上传统汽车公司采用分布式电子电气架构，大量的汽车芯片应用于发电机、车窗控制器、雨刮控制器、车灯等低算力板块，因此汽车芯片并不追求先进的制程工艺，大量应用业内俗称的“单片机”，所以成本也比较低。
麦肯锡的调研显示，传统燃油车平均每台半导体成本约为350美元，每辆纯电动汽车中的半导体成本约为704美元。按照每台燃油车搭载1400颗芯片，每台纯电动车搭载2000颗芯片计算，燃油车平均单个芯片成本约为1.6元，纯电动车为2.2元。
上汽与博世合资的联合电子公司一位工程师告诉记者，该公司采购的芯片中，“单个价格超过100元就已经是非常贵的了。”而一颗高算力的手机芯片价格甚至超过一台低端手机的售价，目前最先进制程的5nm手机SoC芯片单价已经达到170美元。
台积电是全球最大的芯片代工厂，其汽车MCU产能占到全球70%，但2020年，汽车芯片业务产值仅占台积电2020年销售收入的3%。
方寅亮指出，全球半导体业务规模约有5000亿美元，汽车芯片则有475亿美元，中国汽车芯片产业规模不足150亿元人民币，占据全球份额的4.5%；而中国整车占据全球业务的30%。相比之下，汽车芯片从规模到技术、从品牌到品类，全面落后于整车业务。
周伟芳认为，由于汽车芯片比起消费电子新品在制造端要求更多，但产值和利润回报有限，所以晶圆厂倾向于扩建或新建代表更先进制程、更高工艺水平和更高利益回报的12英寸晶圆产能。IC咖啡创始人王欣宇也表示：“以前卖给车厂，各种要求，价格和采购量比起来优势也不明显，不如卖给消费电子。”
信达证券电子产业首席分析师方竞在其研报中表示，汽车芯片近8成使用8寸晶圆，长期以来8英寸晶圆厂扩产动力不足，使得设备供应商不再供应8英寸晶圆的制造设备。日本的火灾、地震、欧洲的罢工、美国的暴风雪等意外事件使得海外 IDM 企业生产受到不同程度影响，使本就紧张的产能雪上加霜。
过去10年里8英寸晶圆厂的产能几乎没有提高。去年12月，二手设备供应商SurplusGlobal曾表示，行业需要2000至3000多个新的或翻新的8英寸设备或核心部件来满足8英寸晶圆厂的需求，但可用的不到500个。
方竞认为，车载芯片晶圆厂生产平均需2到3月个以上，封装环节需1月左右。而当前整体晶圆代工紧缺，芯片交货期延长至26周以上，部分需求较大的组件更是延长达38周，因此目前芯片到整车生产周期至少需半年以上。
为了缓解产能紧缺，中国本土以及在外资在华晶圆厂纷纷加大扩建、升级和新建产能力度。但是根据各家披露的信息，包括英飞凌、华虹半导体、中芯国际等在内的芯片公司主要推进的是12英寸晶圆扩产。
华虹半导体一位工程师告诉记者，新建晶圆产能主要有盖厂房车间、买设备、调工艺三个阶段，整个周期大约是18个月。
“扩产不是现有基础上拷贝，会结合对未来时从的预测和判断，比如第三代碳化硅等，有一个结构性的问题。”英飞凌相关人士认为，汽车芯片的短缺最终会持续多长时间，“不是完全取决于汽车产业，还要看消费类产品，是不是快速达到了饱和，甚至是下滑。”
国产芯片替代的机会？
“缺货是很大一个利好，但我们还没有准备好。”王欣宇说。
中国汽车半导体大体萌芽于上世纪90年代，汽车公司中最早布局的是比亚迪，在本次缺芯事件中体现出了其优势。比亚迪IGBT自主研发已经到了第五代，目前以IGBT为主的车规级功率器件累计装车超过100万辆。在MCU方面比亚迪和华为合作，在中美贸易战背景下通过采购华为的麒麟710A芯片取代高通的骁龙820A，该芯片由中芯国际代工，有效缓解了“卡脖子”风险。另外国内至少有数个汽车品牌已经在用华为的中控系统。
最近两三年以来，无论汽车公司还是TIER1汽车供应商都在积极搭建战略合作或自建能力。2018年，上汽集团同英飞凌成立了车用IGBT合资公司——上汽英飞凌汽车功率半导体（上海）有限公司。2020年5月，北汽集团同Imagination集团和翠微股份联手进行自动驾驶芯片和语言交互芯片的研发，并成立了合资公司北京核芯达科技有限公司。2020年10月吉利汽车也与Arm中国共同出资成立了芯擎科技，未来将围绕自动驾驶、微控制器、智能座舱等芯片领域制定长远的研发及量产计划。在新造车势力中，理想和蔚来均已搭建自动驾驶团队，并开始了自动驾驶芯片自研进程。
但总体来看，中国大陆晶圆代工自给率较低，2020年中芯国际和华虹半导体（01347.HK）共计占到全球 6.5%市场份额。而汽车芯片领域，具备车规级MCU 产品或规划的国内公司主要有比亚迪半导体、兆易创新（603986.SH）、中颖电子（300327.SZ）、四维图新（002405.SZ）等。
王欣宇介绍说，车规级IGBT芯片，在全球范围内一直都被英飞凌、三菱、富士电机、安森等少数IGBT芯片巨头所垄断，我国车规级IGBT芯片进口比例超过90%，而国产IGBT芯片自给率不足10%。车规级 MCU也主要由欧美日厂商占据，国产渗透率极低；SOC高端芯片更是主要受控于欧美芯片公司。
认证壁垒是国内芯片公司进入汽车芯片市场的障碍之一。华虹半导体工程师介绍，国内芯片公司进入汽车市场需要获得AEC-Q100等车规级认证，该认证由欧美相关机构掌控，认证时间长度约为12~18个月，费用约为5000万元。
如前所述，汽车芯片虽然看起来采用了较为落后的制程，单品价格低，但在工作环境、可靠性、安全性方面存在较高的技术壁垒。其PPM要求为零，即每100万个交付良品率小于1，消费电子类别PPM则要求小于200。
而即便通过了认证门槛，还需要与汽车厂商或TIER1供应商进行时间长度约为2~3年的车型导入测试验证。测试验证完成后，汽车厂商往往也不会立即切换，而是要求供应商以二供或者三供的身份“陪跑”，逐步提高装机量。
“因为汽车跟安全相关，会产生转嫁责任的问题。如果产品出了问题需要召回或者索赔，英飞凌无疑让人更放心些。”王欣宇说。
国内一家动力电池热管理供应商告诉记者，国内一些造车新势力公司的配套体系相对门槛更低，但它们也不太敢用国内新创业公司的产品，同样是出于风险防范的考虑。而这导致了一个结果是，国内芯片公司想要给汽车厂商配套，首先要花几年时间和几千万元的费用做认证和验证，但做完之后不一定拿得到订单。
“从表面上看缺芯是由于主机厂对芯片备货不足、受其他消费电子行业挤压产能、全球芯片‘炒货’现象和芯片供给端停产、灾害影响造成的供给短期问题造成的，但也暴露出了中国本地芯片产业链的薄弱和主机厂在极端供应链压力测试下的反应。”方寅亮说。
2013年起，中国开始大力发展半导体产业。有观点认为，中国半导体产业已培养了大量人才，拥有较大产业规模和巨大市场容量，也不缺乏资金，已具备了承接全球产业转移的条件，将迎来产业大发展的战略机遇期。
周伟芳认为，半导体风口虽然来了，“但是大部分是做产品定义，实用型或者场景化的芯片设计公司，真正啃硬骨头的，比如芯片制造工厂、芯片设备、芯片材料，这个方面尤其往上游芯片的基础研究方面，其实并没有非常多的产业投资人。”
王欣宇也认为，包括比亚迪、华为在内的公司虽然取得了很多成就，但跟国际相比还有很大差距。在封测等领域我国局部可以达到领先水平和相当水平，但整体设计、制造等很多方面还是跟海外头部有相当差距。
“中国本土汽车芯片制造几年前近乎于一片荒漠，最多在沙漠边上种了点防护林。随着第三代半导体的发展，部分功率器件和非核心控制部件会有一定的国产化，但短期还撑不起本土汽车业。”王欣宇说，中国芯片产业链从晶圆材料到制造设备等全体系的能力还有很大的提升空间，成为供应链的主力还很遥远，不是短期能弥补的。
记者了解到，由于芯片成本上涨或买不到芯片，深圳、东莞当地一些小微科技创新企业中有数家近期破产或者宣布停止营业。一家从事汽车蓝牙智能互联系统开发的科技公司近期破产，接近该公司创始人的一位人士告诉记者，直接原因就是芯片严重缺货和成本上涨，客户没有利润不再下单，公司资金链断裂。
“创业公司进入汽车行业靠的是TIER2、3、4供应商发展起来的，东西刚做出来，大公司不敢用，先跟中小型公司合作起来，获得一定的实际业绩后，再跟大厂去交流，这是正常的商业扩张路径。中小企业活不下去，中国芯片突围之路在哪里？”该人士说道。
