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【汽车人】汽车缺芯的未来:中国产能何时加入

2021年09月06日 17:56:04
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来源:汽车人传媒

中国半导体进入市场比其它竞争者晚了20年,但一直在追赶。

文/《汽车人》齐策

2021年已经过去了2/3,如果逆着时间线追溯到2020年初,可能发现汽车芯片供应链持续近一年的动荡,仿佛受到诅咒一样,戏剧性地持续倒霉。

缺芯的偶然性和必然性

先是疫情原因造成一级供应商砍单,汽车行业对芯片需求即将出现大萎缩的信号,一路传导至代工厂,导致后者实施产能“季节性”转移。只隔了几个月,全行业就发现预测完全反了。

“加单”的说法是不存在的,产能已经转移到获利更高的消费电子芯片,合约则是“年度性”的。认清需求大幅上涨之后,整个行业的恐慌史无前例地加重了。

此后发生的事情很诡异。每当缓解供应的努力将要奏效的时候,必出“黑天鹅”。

意法半导体(ST)旗下三家工厂大罢工、瑞萨Naka工厂的火灾事故、美国得克萨斯州奥斯汀的世纪寒潮、马来西亚“封国”措施导致封测工厂停摆……它们发生在地球各个角落,无法用阴谋论解释,只能说明供应链很脆弱,一直满载而且没有替代产能,以至于整个链条抗风险能力很差。

如果再往前追溯一点,譬如到达2019年早些时候,就会发现那时汽车芯片供应就已经山雨欲来。其背后的决定性力量,却是市场上最为常见的价值规律。人人趋利避害,最终导致损害几乎所有人利益的大事件。

2019年晶圆价格开始下跌,致使许多晶圆供应商停止大规模投资建厂,而晶圆投资此前已经连续增长了20年。供应商将资金集中于12英寸晶圆(主要用于高端消费电子)的产能上,8英寸和6英寸产能没有任何增长,而后两者是汽车芯片的主要基础。

2018年,台积电宣布在南科六厂旁新建一座8英寸厂,这是其过去15年来的“第一次”。此前台积电一直将8英寸产能,转交给“世界先进”代工。

晶圆厂商没有为接下来的汽车芯片市场繁荣做好准备。

尽管预测对了消费电子产业的大幅增长,但12英寸晶圆产能已经拉满,2021年到2022年产能利用率超过99%。这仅限于长期合约,供应商显然没有能力应对临时需求。

今年上半年,主要代工厂已经提价若干次。8月25日,台积电把2022年的长约价格再次提升,幅度则是几年来最高:20%。预计联电、格罗方德、联华电子、中芯国际、力晶半导体都将跟进。

产能集中,价值分配失衡

如今汽车芯片供应的窘境,并不对芯片代工厂有利,它们最舒服的局面,是市场预期稳定,价格在小范围内波动,而不是像目前这样各方抢芯片急红了眼。

大起必有大落。芯片供应链各个环节的产能建设,周期要两三年,成本回收要四五年,加在一起超越了芯片景气周期。这其中蕴育着巨大风险。光是台积电在亚利桑那的在建工厂,投资就达120亿美元。

所以,用单方面涨价“压平”需求,就成为主要手段。可惜芯片行业没有欧佩克。

如今汽车业缺芯,仍集中于MCU(域控制器)、IGBT(功率器件)、ADAS(自动驾驶)辅助芯片、感光器件、AI处理器,以及几乎所有的SoC(系统级芯片)。

而以上芯片,也分消费电子需求、工业需求和汽车需求。后者的车规级工况要求,意味着严格的生产许可和认证。这使车用芯片供应能力,逐渐集中到少数晶圆代工厂。“集中趋势”本身也对供应风险扩大推波助澜。

今年二季度,全球半导体销售创下新纪录。在这个季度,只有达到43亿美金销售额的制造商,方有资格进行全球前十的排位。总体来看,这Top10供应商在2021年第二季度的销售额增长都在10%以上,总销售额高达955亿美元,而整个行业的平均增长也只有8%。这意味着芯片行业的价值分配,也在向头部集中。

根据8月份更新的2021年麦克林报告(McClean Report),前10位制造商中间,包括4家无晶圆厂公司(高通、英伟达、博通和联发科),同时只有一家纯粹的代工厂(台积电)。这表明芯片行业价值分配,并不倾向于代工厂。

这也给产能持续紧张,埋下了长期隐患。

暂时缓解和彻底平衡

IHS Market的预测相对悲观。根据8月份更新的分析,全年汽车总产量将为8078万辆。因芯片供应链的中断,第一季度产量损失144万辆,第二季度为260万辆,第三季度前两个月减产200万辆左右,今年总的减产在630万-710万辆之间。

IHS预测,芯片短缺将持续到2022年一季度,而芯片供应趋稳则在2022年二季度。也就是说,2022年下半年,汽车销量将重回增长轨道。IHS没有给出理由。

AFS(Auto Forecast Solutions)、LMC等第三方机构,做出了稍微乐观一点的预测,它们预计的减产分别为620万辆和596万辆。

7月15日,台积电CEO魏哲家表示,和去年相比,该公司今年有望将用于汽车的微控制器产量提高约60%。汽车芯片短缺问题,预计将从本季度开始逐步缓解。魏哲家同时表示,更广泛的半导体短缺可能会持续到2022年。

魏氏的表态看似矛盾,但其实潜台词很明确:极端的短缺很快就能趋缓,但广义上的短缺,即无法满足所有汽车厂家需求的局面,将长期存在。

未来两年,12英寸晶圆产能年增6%。直到2024年,产能才会大规模增长,消费电子挤占的8英寸产能才会释放出来。粗略地看,即便8英寸和6英寸产能不增加,2024年汽车芯片供应也应该得到根本性缓解。汽车因缺芯造成的产量下滑,届时也会被遏制。

但这么一概而论,未免太过粗糙了。

12英寸晶圆产能门槛高、设计精密度要求高、后期持续投入巨大,百亿美元方有足够竞争力,导致成本大幅上升。代工汽车芯片为代表的成熟制程芯片,成本高于8英寸产能。因此,汽车芯片产能扩张,仍需要指望8英寸产能(6英寸设备过于老旧,都是玩二手,已经很少有厂家愿意投资)。

除了台积电,三星正在“考虑”扩建8英寸晶圆产能。联电、世界先进、中芯国际和华虹半导体,都有新建8英寸产能的打算。与此同时,更先进的18英寸产能,将被搁置。

中国产能何时影响供需

当前,芯片行业和汽车行业,都很难预测,中国大规模的芯片投资,能否赶得上在2022年对芯片供应产生积极影响。

去年,中芯国际已经于天津、上海、深圳三个8英寸晶圆生产基地增加4.5万片/月的产能。在12英寸晶圆方面,中芯国际预计增加2万片/月产能。

而今年,中芯国际8英寸扩产原计划为7万片/月,整体月产能将达到25万片,全球市占率将从4.2%上升到6%。9月4日,中芯国际宣布在上海新建12英寸晶圆生产线,建成后月产能达到10万片。

华虹半导体拥有3座8英寸晶圆厂,当前产能利用率100%。不过华虹表示,汽车芯片的代工收入不支持扩产。英飞凌管理层也抱怨称,正是由于汽车厂家习惯用较低价格来采购汽车芯片,才摧毁了汽车芯片企业扩大生产能力的意愿。

经过台积电带动的几次大涨价,可能会促使厂家重燃扩产愿望。而中国厂商的8英寸成本竞争力,显著高于12英寸。

数据显示,仅在今年上半年,我国芯片半导体行业投融资事件达到205起,总金额达2944亿元,远超2020年全年的1097.69亿元。不过,芯片制造设备进口,因为一些国家的限制,仍然限制了国内芯片代工产能的扩张。

就成熟制程而言,国内产能建设正处于史无前例的扩张中。中国半导体生产商(包括3D NAND、DRAM和逻辑组件制造商)在7月份出货316亿颗芯片,也就是说每天中国可以生产超过10亿颗芯片。这个数字与2020年7月相比,增长了41.3%,而6月的出货为308亿颗,5月则为299亿颗。

尽管受到美国制裁,中国最大的芯片代工企业中芯国际,今年提高了产能和产量,很大程度上是因为各类芯片的需求激增。

根据国家统计局的数据,今年7月份之前,中国半导体制造商已经生产了2036亿颗芯片,同比增长47.3%。

与此同时,由于政府大力补贴半导体产业,已经有数以万计的本土芯片设计商涌现,但它们不能制造芯片本身。所以目前中国采取专注几家芯片制造商,而淘汰或兼并较小的玩家。近期容芯以16.66亿人民币拍下德淮半导体,就是产能集中的体现。

但今年任何新产能的部署,最快也得到2023年才会落地。

芯片不仅困于晶圆产能,今年上半年芯片供应链的短板,在于晶圆和前端产能,而下半年则集中于封测环节。封测产能分布于东亚和东南亚,包括中国、韩国、日本、新加坡、菲律宾、印度尼西亚、泰国、越南和马来西亚。

封测产能需要扩大,而且需要分散部署,类似马来西亚的封国防疫措施才不会造成全球震动。同时,在价值分配链上,封测得到的利润过低。而且目前封测设备也陷入缺货中,交货周期长达40周。设备供应问题,也源自芯片短缺本身。

事实上,中国的封测能力正在快速增长。2019年,国内封装产业营收2067亿元,全球占比超过20%。根据半导体行业国际团体SEMI发布的数据,今年一季度中国半导体测试设备营收59亿美元,仅次于韩国的73亿美元,居全球第2位。

中国的半导体进入市场比其它竞争者晚了20年,但自那以后一直在追赶。目前中国的半导体产业每天生产超过10亿个集成电路,但要让中国的半导体产量超过进口,仍需要很长时间。

十年生聚,十年教训。指望中国产能在两年内就能扩张到位,恢复国内及全球汽车芯片供应平衡,是不现实的。但从长期看,是早晚的事。到2026年甚至更早一点,中国芯片产能,将成为影响全球芯片供需的“关键先生”。(文/《汽车人》齐策,部分图片来源:中芯国际、台积电官网)【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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