（文/張家棟 編輯/婁兵）盡管在2021年下半年，便有車企指出2022年的芯片短缺問題將得到改善，不過整車廠加大采購及彼此之間的博弈心態(tài)，再加上擁有成熟車規(guī)級芯片生產(chǎn)能力的供應商仍處于擴充產(chǎn)能階段，目前全球市場受到缺芯影響的態(tài)勢依舊嚴重。

同時，隨著汽車產(chǎn)業(yè)向著電動化、智能化方向的加速轉(zhuǎn)型，芯片供應的產(chǎn)業(yè)鏈也將隨之產(chǎn)生劇變。

缺芯下的MCU之痛

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

隸屬于勞動密集型產(chǎn)業(yè)的芯片制造廠在2020年呈現(xiàn)出嚴重的人手不足、資金周轉(zhuǎn)不力狀況，上游芯片設計在轉(zhuǎn)化車企需求后，遲遲無法全面排產(chǎn)，致使了芯片最終難以交付至整車廠手中，進而導致整車產(chǎn)能不足的狀況出現(xiàn)。

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

此外，2021年，地震、火災等自然災害的伴發(fā)也導致部分廠商在短期內(nèi)無法進行生產(chǎn)。去年2月，地震導致全球主要芯片供應商之一日本瑞薩電子造成重創(chuàng)，而在3月，剛剛復工的Naka工廠又因為火災停工超過一個月之久。

車企對于車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保障將車載芯片產(chǎn)能轉(zhuǎn)換成了消費類芯片，導致車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)嚴重緊缺。

從技術角度看，傳統(tǒng)汽車半導體器件至少有40種以上，單車使用總量在500-600個，其中主要包含MCU、功率半導體（IGBT、MOSFET等）、傳感器和各類模擬器件，自動駕駛汽車還會用到如ADAS輔助類芯片、CIS、AI處理器、激光雷達、毫米波雷達和MEMS等一系列產(chǎn)品。

根據(jù)整車需求數(shù)量劃分，本次缺芯危機中受到影響最大的，便是一輛傳統(tǒng)汽車需要用到70顆以上的MCU芯片，而車用MCU正是ESP（電子穩(wěn)定程序系統(tǒng)）與ECU（車用主控芯片）的主要元件。以去年開始長城多次給出的哈弗H6下滑主因為例，長城表示H6多個月份的嚴重銷量下滑正是因為其采用的博世ESP供貨不足。此前熱銷的歐拉黑貓和白貓也同樣因為ESP斷供、芯片漲價影響等問題，于今年3月宣布暫時停產(chǎn)。

尷尬的是，雖然汽車芯片廠在2021年紛紛建設并啟用新晶圓生產(chǎn)線，并試圖將汽車芯片的制程轉(zhuǎn)移到舊有產(chǎn)線以及未來新的12寸產(chǎn)線，以提高產(chǎn)能并獲得規(guī)模效應，但是半導體設備交付周期動輒半年以上，再加上產(chǎn)線調(diào)整、產(chǎn)品驗證和產(chǎn)能提升都需要較長的時間，這使得新建產(chǎn)能恐將在2023-2024年才能有效幫助緩解現(xiàn)階段車企的MCU需求。

值得一提的是，雖然所受壓力時間較長，但車企們?nèi)詫κ袌鰣笠詷酚^的態(tài)度。而且新建的芯片產(chǎn)能注定將在未來解決目前最大的芯片產(chǎn)能危機。

電動智能化下的新戰(zhàn)場

只不過，對于汽車行業(yè)而言，眼前芯片危機的化解，或許只是解決了當下市場供需不對等燃眉之急。面對行業(yè)電動化與智能化的轉(zhuǎn)型，車用芯片的供應壓力，只會在未來成倍增長。

隨著電動化產(chǎn)品對于車輛集成化控制需求的升高，且在FOTA升級和自動駕駛不斷攀升的當下，新能源車的芯片數(shù)量從燃油車時代的500-600個升級至1000到1200個，芯片種類數(shù)量也從40種上升至150種。

有汽車行業(yè)專家表示，在未來高端智能電動車領域，單車芯片搭載量將數(shù)倍增加，達到3000片以上，汽車半導體占整車物料成本比重，將從2019年的4%提升至2025年的12%，并或?qū)⒃?030年提升至20%。這不僅意味著電動智能化時代，車輛對于芯片的需求量升高，其也側(cè)面反映出車輛所需的芯片技術難度與成本快速攀升。

與傳統(tǒng)整車廠所需的燃油車芯片制程70%為40-45nm、25%為45nm以上的低規(guī)格芯片不同，目前市面上主流及高端電動車在40-45nm制程的芯片占比已經(jīng)下降至45%，而45nm制程以上的芯片占比則僅為5%。從技術角度來看，40nm以下的成熟高階制程芯片以及更先進的10nm、7nm制程芯片無疑是汽車行業(yè)新時代下的全新競爭領域。

根據(jù)2019年湖杉資本發(fā)布的調(diào)查報告顯示，功率半導體在整車中的占比從燃油車時代的21%快速提升至55%，而MCU芯片則從23%下滑至11%。

但目前各廠商透露的正在擴建的芯片產(chǎn)能，仍多局限在當下負責發(fā)動機/底盤/車身控制的傳統(tǒng)MCU芯片。

對于電動智能化汽車而言，負責自動駕駛感知和融合的AI芯片；負責功率轉(zhuǎn)換的IGBT（絕緣柵雙晶體管）等功率模塊；用于自動駕駛雷達監(jiān)測的傳感類芯片大幅增加的需求量，將有極大可能成為車企在下階段所要面臨的新一輪“缺芯”難題。

只不過，在新階段下，為車企帶來阻礙的或?qū)⒉皇峭饨缫蛩馗蓴_的產(chǎn)能問題，而是受到技術端制約的芯片“卡脖子”。

以智能化帶來的AI芯片需求為例，自動駕駛軟件計算量早已達到兩位數(shù)TOPS（萬億次操作每秒）量級，傳統(tǒng)汽車MCU的算力幾乎無法滿足自動駕駛汽車的計算要求，GPU、FPGA、ASIC等AI芯片進入汽車市場。

去年上半年，地平線官宣其第三代車規(guī)級產(chǎn)品——征程5系列芯片正式發(fā)售，根據(jù)官方公布的數(shù)據(jù)，征程5系列芯片算力為96TOPS，功耗為20W，能效比4.8TOPS/W。相較特斯拉在2019年發(fā)布的FSD（完全自動駕駛功能）芯片的16nm制程工藝，單顆算力72TOPS，功耗36W，能效比為2TOPS/W的參數(shù)有著大幅的提升。而這一成果也獲得了包括上汽集團、比亞迪、長城汽車、奇瑞、理想等多家汽車企業(yè)的青睞與合作。

在智能化的推動下，行業(yè)的內(nèi)卷極其迅速，從特斯拉FSD開始，AI主控芯片的研發(fā)就像是被打開了潘多拉魔盒，繼征程5之后不久，英偉達快速發(fā)布Orin芯片將單顆算力提升至254TOPS，在技術儲備上，英偉達甚至在去年還為公眾預覽了一塊單顆算力高達1000TOPS的Atlan SoC芯片。目前，英偉達牢牢占據(jù)著汽車主控芯片的GPU市場的壟斷地位，常年保持70%的市占率。

盡管手機業(yè)巨頭華為在汽車行業(yè)的入場，掀起了汽車芯片行業(yè)競爭的波瀾，但眾所周知，在外界因素干擾下，華為空有一身7nm制程SoC的豐富設計經(jīng)驗，卻無法在頂級芯片廠商的幫助下實現(xiàn)市場化推廣。

研究機構(gòu)推測，AI芯片單車價值正從2019年的100美元快速向上至2025年前達到1000+美元提升；同時，國內(nèi)汽車AI芯片市場規(guī)模也會從2019年的9億美元提升到2025年的91億美元。高速增長的市場需求與高規(guī)格芯片的技術壟斷，無疑令車企未來的智能化發(fā)展難上加難。

與AI芯片市場的需求相似，IGBT作為新能源車中成本占比高達8-10%的重要半導體部件（含芯片、絕緣基板、端子等材料），同樣對于未來汽車行業(yè)發(fā)展有著深遠的影響。盡管國內(nèi)已經(jīng)有比亞迪、斯達半導、士蘭微等企業(yè)開始為國內(nèi)車企供貨IGBT，但就目前而言，上述企業(yè)的IGBT產(chǎn)能仍受企業(yè)規(guī)模限制，難以覆蓋國內(nèi)快速上升的新能源市場增量。

好消息在于，面對下一階段SiC對于IGBT的取代，中國企業(yè)在布局上并未落后太多，而盡快在IGBT的研發(fā)能力基礎上擴產(chǎn)SiC設計與生產(chǎn)能力，則有望為車企與技術廠商們在下階段的競爭中贏得優(yōu)勢。

觀察一下：

在汽車行業(yè)當前經(jīng)歷的芯片短缺問題面前，市場上已經(jīng)出現(xiàn)芯片分銷商囤貨居奇、漫天要價的情況。無數(shù)車企更是在缺芯問題上飽受折磨，據(jù)國外研究機構(gòu)統(tǒng)計，2021年全球因缺芯導致的汽車減產(chǎn)量超過1050萬輛，其中中國汽車市場減產(chǎn)量達200萬輛，占比達到全球總量的19%。截至今年3月，今年全球汽車累計減產(chǎn)約為115.84萬輛，其中，中國汽車市場累計減產(chǎn)7.09萬輛，占比為6.1%。

雖然看似全球芯片供應狀況有所好轉(zhuǎn)，不過伴隨俄烏局勢、日本地震、通脹上升等新的外部環(huán)境挑戰(zhàn)，全球汽車行業(yè)所面臨的芯片供應壓力仍有可能將長期持續(xù)。

另一方面，本輪“芯荒”還側(cè)面暴露出車企在產(chǎn)業(yè)鏈端的制約，由于芯片在整車內(nèi)不可替代的重要性不斷提升。乘聯(lián)會秘書長崔東樹指出：“2021年，汽車芯片在主流渠道漲了5~10倍，非主流渠道甚至可能漲了10~20倍?！?

截至今年3月，芯片漲價狀況仍未停止，部分國際IDM廠商已經(jīng)在今年初將車用MCU的報價平均提高了20%。此外，目前全球前五大芯片供應商英飛凌、恩智浦、瑞薩、德州儀器和意法半導體都準備進一步提高汽車用MCU或功率器件的報價。其中，瑞薩、東芝和恩智浦已決定在第二季度將汽車芯片價格上調(diào)10-20%。

對于消費者來說，芯片漲價所帶來的最直接影響便是整車價格抬升，一向以成本定價的特斯拉從去年11月19日國產(chǎn)Model 3后驅(qū)版上市以來，漲幅已經(jīng)超過11.56%；去年年底，一向在終端市場優(yōu)惠15-20個點的奧迪A6L優(yōu)惠大幅縮減至10-15個點，漲幅達到2萬元左右。擁有成熟供應體系的主流合資與豪華品牌即是如此，遲到的自主品牌們顯然在供應體系中更顯被動。

據(jù)ICVTank數(shù)據(jù)顯示，2019年歐洲、美國和日本分別占有全球車規(guī)芯片的36.8%、32.1%和26%，合計市場占有率達93%，而中國企業(yè)的市場份額僅有2.5%。作為世界最大的新能源汽車市場，2020年，中國新能源汽車便占據(jù)了全球市場份額的40%，與車規(guī)芯片的自主替代率形成鮮明對比。同時，中國汽車芯片的自研率僅占10%，這也意味著，中國企業(yè)想要擺脫被芯片“卡脖子”，告別“芯荒”的唯一途徑，便是自行掌握研發(fā)與生產(chǎn)車規(guī)級芯片的能力。

事實上，芯片需求的全面提升，不僅是對中國企業(yè)研發(fā)能力的嚴峻考驗，在全球車企全面缺芯的市場環(huán)境下，中國車企實則也正迎來新一輪的超車契機。2021年，自主品牌車企的市場份額上重新站上40%大關并持續(xù)升高。其核心關鍵，正是由于自主品牌在電動化與智能化時代不斷強化的產(chǎn)品硬實力。

而在“芯荒”的影響下，中國企業(yè)同時也獲得了更多時間來完成對于核心硬件的追趕，這或?qū)⒊蔀樽灾髌放茝漠a(chǎn)品端與技術端全面比肩并超越合資品牌的最佳契機。

在汽車產(chǎn)業(yè)快速變革下，整車制造能力的競爭注定將向著全新的產(chǎn)業(yè)鏈技術儲備競爭轉(zhuǎn)變。一如新能源變革下電池與混動技術的重要性，芯片設計與制造技術的硬實力之爭，不僅是未來汽車企業(yè)的重要利潤所在，更是車企實現(xiàn)銷量擴張與品牌提升的根基。

高盛最新研究顯示，當前每輛車的平均芯片含量為350美元，純電動車含量可達770美元，高檔智能電動車可超過1500美元，是目前基本類型汽車的5到6倍。顯然，目前全球范圍內(nèi)的MCU“芯荒”還遠不是芯片供應問題的終點，面對可見的電動化與智能化時代的來臨，更易于塑造技術壁壘的高規(guī)格芯片也注定將成為車企下階段的必爭之地。

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