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【汽车人】汽车芯片为啥突然缺货?

2020年12月09日 11:54:01
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现在的全球芯片行业,正处于市场无序和分工环节紊乱的双重困境中。随着生产高峰的过去,问题将在一两个月内得到缓解。但全球芯片供应链重新整合过程,将以年计。

文/《汽车人》黄耀鹏

仅次于车卖不出去和现金流枯竭,缺料在整车厂的“痛苦排行榜”上照样名列前茅。这绝非什么“幸福的烦恼”,而是货真价实的营收和利润损失。从12月初开始,一汽-大众进入停产状态,上汽大众则于12月4日开始停产。

大众中国则称,由于特定汽车电子元件芯片供应中断,导致一些汽车生产“面临中断”,与网传的“停产”消息不符。大众公关部称,“相关车辆的客户交付未受影响”。另有消息来源表明,目前ESP功能芯片和相关ECU芯片缺货突出。

南北大众强调,“缺芯”造成的是局部影响,而非全局性的停产。语义上的微妙差异,并非讨论重点。两大200万辆俱乐部成员,共同“缺芯”(尽管只是个别芯片),表明供应链风险已经暴露。

如果停产为实,不论全面还是局部,每天损失将以百万到千万计。而且,国内一二线车企很有可能受到不同程度上的波及,无人置身事外。

芯片景气周期

从今年夏天开始,全球的“缺芯”问题就变得突出。从整车厂的角度,大陆和博世的芯片制造工厂产能受到了“阻碍”,官方说法是“疫情影响”。

需要指出,自2017年开始,全球就处于芯片的景气周期,新能源汽车、智能家居、通讯产业都迎来了大规模投资。根据博世方面在2019年的预测,随着汽车自动化程度越高,车辆上需要的传感器就越多,估计在未来五年左右的时间里,每辆汽车平均使用的传感器数量或将达到40-60个。这就要求芯片技术向更高级进化,在未来以更高算力驱动如此多的传感器。

博世在去年投资11亿美元建设第二家晶圆工厂,该厂从2021年开始将博世的产量增加一倍。各国晶圆工厂都开始扩充产能,但此举并未缓解芯片制造的瓶颈。

相比整车制造,半导体芯片的产业链条相对较短,主要包含设计、制造和封测(封装测试)三大环节。其中芯片制造材料(晶圆、光刻胶等辅料)和设备(光刻机)门槛很高,产业链需要各环节紧密合作。

设计环节利润最高,美国公司占据领先地位,高通、博通、英特尔、德州仪器、美信、英伟达等为代表。芯片制造环节,门槛较高、投资大、回收期长,台积电、三星为代表,中国大陆的中芯国际距离5nm工艺还落后两代(有一说为一代)。封测环节,中国已经追上全球先进水平。

极紫外线光刻机惟一生产厂家为荷兰阿斯麦,而日企也生产光刻机,材料市场则为日企把持。去年日韩交恶,日本就对韩国限制了光刻材料,韩国被迫让步。

车用芯片大多为28nm制程以上,要求并不高,理论上中国企业有能力生产,但实际情况是中企自研芯片比例不足10%。特别是IGBT功率芯片,大多数为英飞凌、恩智浦等厂家垄断。

中企大跃进,尚待时日

中企为什么没有大规模进入汽车芯片供应商的行列,原因很复杂。Tier1供应商遴选芯片供应商有强大的惯性。而且,整车企业要求Tier1供应商使用车规级芯片,Tier1要求Tier2也一样。业界普遍公认车规级指通过AEC-Q认证的元器件。

这是当年北美三大牵头设立的AEC(美国汽车电子委员会),由后者制定的标准。该标准是“自愿”认证,但满足AEC要求,是Tier1普遍默认的准入条件。

而且,通过AEC-Q认证是元器件打入Tire1供应链的第一步,对于涉及安全的应用场景,如自动驾驶等,还需要满足功能安全标准ISO26262。之后会连同ECU或域控制器,进行汽车电子环境可靠性试验或者叫DV实验,需要满足质量管理标准ISO/TS 16949标准或者不同整车企业各自的企业标准。譬如,通用汽车的GMW3172标准、大众VW80000标准等。

那么问题来了,一款芯片从选型、硬件设计、样件,到一系列上述实验,再到大规模生产和测试、装车,一般需要2-3年才能进入整车厂供应链。进入后,也就3-5年供货周期,投资风险始终存在。

一些国内的整车企业,常见的操作是第一年用大厂芯片和集成系统,第二年换成国内小厂家,延长账期,对外仍宣称使用大厂产品。而小厂家因为利润被压的比较低,也没有继续研发的资本,停留在仿制阶段。整车企业压成本的手段,最终成了中企无法稳定供货、技术升级的始作俑者。

不过,随着华为等企业在LTE-V2X、4G/5G TBOX通讯模组的强势崛起,部分芯片供应局面已经改善,但功率器件、视觉芯片等,仍未改观。

今年,全国可能投入9.5万亿元资金补贴、支持芯片厂家。补贴大跃进的结果,是近万家企业转做半导体业务。不管结果如何,对眼下的供应瓶颈缓不济急。

混乱的根本原因

今年半导体市场的确诡异,旭化成、亚德诺、意法、恩智浦、瑞萨电子纷纷缺货。在过去一个月中,恩智浦半导体供货有所缓解,意法和旭化成一片难求。

几个突发事件凑在一起。除了横亘全年的全球疫情,9月底,日本音频IC巨头旭化成惟一的晶圆工厂失火,82小时未扑灭,导致部分IC芯片暴涨22倍。

整个11月,意法半导体三个工会的员工,在各自工厂举行了大罢工,抗议工作量过于饱和,以至于VX芯片严重短缺,代理商也趁机涨价。

另外,欧洲西部恶劣的天气,也造成运输不畅、原料供应发生了问题,影响了芯片厂商备货。

不过,这些因素大多影响时效较短。对全球芯片行业,长效和深刻的影响来自华盛顿。美国对华使用的“科技封锁”武器,空前恶化了全球芯片供应链和分工体系。

表面上,华为首当其冲,遭遇了全方位的封锁。从EDA软件、开发环境、ARM架构授权,到芯片生产代工,再到全球范围内的芯片供货限制。

华为只是重要目标,并非惟一。实际上,有上百家中国企业都分批次上了美国制定的“实体名单”。还有一个半月任期的美国现政府,不但企图在科技上限制中企发展,还试图在供应链上排除中企参与。拜登政府态度不明,但承沿该政策,是大概率事件,中国是美国全面竞争对手,是华盛顿红蓝共识。

而依赖全球分工体系的芯片供应商,包括美国厂商在海外的工厂,就有两个选择:一个是搞“去美化”,另一个是搞“去中化”。选择前者的居多,原因很简单,对于大多数芯片厂商来说,中国是大客户,而美国大多数时候处于供应链的上中游。

供应链上游环节,可以想办法替代,但最大客户的购买力,实际上无法排斥,也找不到替代。美企囿于政令,被迫放弃客户、忍受损失,但其他供应商没必要陪绑。

问题是,美国连绵不断的限制政令,大大扰乱了既有供应链的流向。重新部署需要时间。芯片产能比整车更依赖规模效应,生产更集中,产能和研发体系的重新部署代价非常高。现在的全球芯片行业,正处于市场无序和分工环节紊乱的双重困境中。

这种混乱,需要几年才可能稳定下来。这两年进行大规模投资的中企,也需要同样长的时间,才可能在供应链上找到位置。

多数情况下,整车企业的库存预警,不直接针对芯片,而是Tier1供应商的分系统。即便整车企业知道了芯片供应紧张,也只能和供应商协商,让其加紧备货。Tier1供应商则向芯片厂商施加压力,要求优先满足核心大客户。对于大多数Tier1供应商来说,南北大众都在优先供应队列中。但对于芯片企业,南北大众的影响力隔着一层,并不居于核心地位。

随着生产高峰的过去,问题将在一两个月内得到缓解。但全球芯片供应链重新整合过程,将以年计。(文/《汽车人》黄耀鹏,部分图片来源网络)【版权声明】本文系《汽车人》独家原创稿件,版权为《汽车人》所有。

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