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全球汽车“芯片荒” 中国目前还不能实现国产替代

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汽车业已经习惯了

整个供应链都围绕汽车的事实

不过它们似乎忽视了

半导体制造商实际上确实有另一种选择

全球汽车“缺芯潮”

本刊记者/

赵一苇

发于2021.3.1总第985期《中国新闻周刊》

一场波及全球汽车企业的芯片短缺危机正在进一步加剧。

2月21日,大众汽车集团表示,其位于沃尔夫斯堡的全球最大工厂目前有9.3万辆高尔夫车型订单正面临芯片持续短缺的挑战。自2020年底汽车用芯片短缺危机出现后,已有大众、福特、通用、奔驰、日产、本田、保时捷等车企纷纷表示面临芯片荒,其中部分企业因芯片供应紧张已经宣布短期减产计划。

在全球范围内,芯片短缺对汽车生产的影响还在扩大。日本三菱日联摩根士丹利证券公司预测,芯片短缺将导致日本车企减产约50万辆,占到全球减产总量的1/3。研究机构IHS Markit预测,汽车芯片短缺可能导致第一季度全球减产近100万辆轻型车辆。咨询公司Alix Partners则认为,由于芯片短缺,汽车行业可能在2021年损失610亿美元。

中国作为全球新车产销量最大的市场,同样深受汽车芯片短缺困扰。中国汽车工业协会的数据显示,1月中国汽车销量较2020年12月下降15.9%,其中乘用车产量降幅高达18.1%。中汽协表示,1月汽车产量环比降幅较快,已经反映出汽车芯片供应不足影响到企业生产节奏。

2月9日,工业和信息化部装备工业一司、电子信息司约谈主要汽车芯片供应企业代表,建议汽车芯片供应企业高度重视中国市场,加大产能调配力度,提升流通环节效率,与上下游企业加强协同,努力缓解汽车芯片供应紧张问题。

“目前已经出现全球性的汽车芯片短缺,今年上半年短缺情况会持续存在,至少要从第三季度或第四季度才能得到缓解。”中国汽车工业协会副总工程师许海东向《中国新闻周刊》表示,“从当前技术水平来看,汽车芯片的国产替代可能要等到三至五年以后,还需要持续地研发更新。”

“芯片荒”雪上加霜

早在2020年下半年,疫情带来的全球汽车芯片短缺问题已初现端倪。最近半年,在车市复苏、工厂转产、自然灾害等因素叠加作用下,汽车芯片开始出现严重供不应求,使车企面临的“芯片荒”雪上加霜。

按照目前芯片在汽车中的应用,汽车芯片主要分为三类:第一类负责算力,如自动驾驶系统以及发动机、底盘和车身控制等;第二类负责功率转换,如电源和接口等;第三类是传感器,如汽车雷达、气囊、胎压检测等。在这一轮芯片危机中,短缺芯片主要集中在电子稳定程序和电子控制系统等中高端芯片方面。在中国市场,一般10万元以上的车型,特别是中高端车型都会配备这两类芯片。

受新冠肺炎疫情影响,2020年上半年全球车市陷入低谷,车企也因此大幅削减了对汽车芯片的订单量,全球主要芯片供应商降低产能或关停工厂的事件陆续发生,汽车芯片开始大幅减产。

同时,由于疫情期间人们对手机、iPad等消费电子设备的需求迅速增长,消费电子芯片的需求快速增加,部分汽车芯片的生产线转为生产消费电子芯片,进一步削减了汽车芯片的产能。

“对于芯片厂商而言,消费电子芯片的生产要求更低,利润更高。消费电子芯片的产能增加,意味着对汽车芯片的产能挤压。”许海东向《中国新闻周刊》表示,“在需求、生产要求、利润等多方面因素下,许多芯片厂商将汽车芯片生产线转化为了消费电子芯片生产线,这也是此后汽车芯片爆发短缺问题的原因之一”。

2020年下半年,全球汽车市场开始稳步复苏,尤其是中国车市快速复苏,迅速推动了芯片需求大幅增长。更重要的是,随着汽车电动化、智能化、网联化程度不断提高,车用芯片的单车价值持续提升,推动全球车用芯片的需求快于整车销量增速,也直接造成了芯片的供需失衡。

“供需发生变化后,生产线需要再次转产。”许海东说,“从要求更高的汽车芯片转产为消费电子芯片,是容易的。但从要求更低的消费电子芯片转产为汽车芯片,不仅难度大,转产过渡时间也更长。”

在市场供需变化因素之外,2021年初的连续极端天气和自然灾害则进一步加剧了芯片危机。

2月13日,日本福岛近海海域发生强震,全球车载芯片市场份额排名第三位的日本瑞萨电子暂停了当地受影响工厂的生产线。2月16日,由于美国得克萨斯州遭遇暴风雪天气停电,导致三星电子、恩智浦和英飞凌等芯片巨头在奥斯汀市的当地工厂停工。通常情况下,芯片工厂特别是其核心设备光刻机需要全年无间断运转。而受暴风雪影响,目前得州电力供应紧张,处于分片区轮流供电状态,无法保证生产。

“8英寸晶圆短缺是汽车芯片产量不足的主要原因。”中国国际经济交流中心总经济师陈文玲认为,“全球晶圆紧缺,特别是8英寸晶圆紧缺,导致汽车芯片产量不足,受冲击较大的主要是芯片密集的中高端汽车。”

“芯片工厂的生产线有特殊性,即使复工也不意味着能立即恢复生产。”许海东表示,“由于芯片生产的精密度要求高,工厂在重启生产线之后需要对整个生产线的所有工艺环节、步骤进行温度、数据的重新调试,才能逐步恢复产能。”

车企与芯片供应商互相指责

由于芯片短缺,全球各地汽车制造商正在关闭装配线,一些车企对汽车芯片供应商的态度也开始发生变化。大众汽车集团表示,已经与博世、大陆进行讨论,因这两家芯片供应商无法解决当前芯片短缺问题以及供应无法满足大众需求,大众考虑提出索赔要求。

在德国,大众汽车将矛头指向了供应商,称其在去年4月,当时全球许多汽车生产因新冠大流行而暂停时,大众及时警告供应商,预计今年下半年需求将强劲复苏。一位大众高管表示,“我们一开始就沟通了我们的需求和预测,如果供应商不相信我们的数据,并参考他们自己的预测,应该立即通知我们,然而并没有。”

《中国新闻周刊》从大众汽车集团(中国)方面获悉,早在去年12月份,芯片短缺已经给大众带来了生产影响。由于ESP无法生产,导致约1.5万辆汽车的减产。大众预计芯片问题的影响会在上半年延续,集团总部和世界各地的供应商在尽可能进行资源调配,采取各种应对措施克服困难。

面对车企的不满,芯片制造商则表示,长久以来,汽车业在市场疲软时迅速取消芯片订单,在市场复苏时又要求提升产能,这“一进一退”已经成为常态。对此,麦肯锡的合伙人Ondrej Burkacky表示:“汽车业已经习惯了整个供应链都围绕汽车的事实,不过它们似乎忽视了半导体制造商实际上确实有另一种选择。”

目前,全球车载芯片的前5大供应商是英飞凌、恩智浦、瑞萨电子、德州仪器、意法半导体,这5家企业占据了全球汽车芯片约50%的市场份额。由于去年的疫情,全球车企普遍对去年的汽车销量预估不乐观,汽车芯片企业大幅削减了给芯片代工商的订单。

事实上,即使目前在全球汽车芯片短缺的情况下,半导体行业快速投产车规级芯片的意愿也并不强烈。由于车规级芯片利润率低、产能堆积现象明显,并不是芯片制造商愿意投资的前沿产品线。有供应商表示:“如果我们大量生产车规级芯片产品,一旦车企削减产能,芯片制造企业注定面临亏损。”

芯片供应商的担忧真实存在。在市场规模上,汽车产业每年在芯片上的花费约为400亿美元,约占全球芯片市场的十分之一。相比之下,苹果公司单在iPhone芯片上的花费就可能超过汽车产业全年的总和。只有像英飞凌和博世等以汽车业务作为主导的芯片供应商,才愿意去开设新厂用于汽车芯片。然而,尽管这两家公司都计划今年投产新的芯片厂,供应短缺很快缓解的可能性仍然不大。

汽车芯片短缺问题加剧后,芯片价格也水涨船高。自2020年底至今,全球最大的芯片代工厂台积电、联华电子等,以及瑞萨电子、恩智浦、意法半导体等芯片制造商纷纷发布涨价函,价格平均上调10%至20%。同时,芯片制造商均延长了汽车芯片的发货周期,德州仪器已经将芯片供货周期延长至36周,恩智浦和意法半导体也已大幅延迟了汽车芯片发货周期。IHS Markit估计,交付一块车规级芯片所需的时间已经从原来的13周翻番至26周,这使得今年全球一季度100万辆轻型车面临“难产”风险。

“从短期来看,汽车芯片供应不足还没有快速解决办法。”许海东向《中国新闻周刊》表示,“如果新建或扩大汽车芯片的工厂产能,可能需要一至两年以上。从现有生产线转产是更快的解决方案,但考虑到利润率,目前许多芯片工厂仍然在主要生产消费电子类芯片,而这是问题的关键。”

国产替代加速

在这一轮芯片短缺危机中,中国作为全球最大新车产销量市场,暴露出长期以来汽车芯片对外依赖严重,“卡脖子”问题进一步凸显。危机之下,国内芯片制造商及车企已意识到自研芯片的重要性,亟须发展高精尖芯片技术。

根据iHS统计数据,目前全球汽车半导体市场规模约为410亿美元,明年或将达650亿美元。但市场份额上,欧洲、美国和日本公司分别占据37%、30%和25%,中国公司仅为3%。此外,中国汽车芯片产业创新战略联盟数据显示,2019年中国自主汽车芯片产业规模仅占全球的4.5%,国内汽车行业中车用芯片自研率仅占10%,而中国汽车用芯片进口率超90%,国内汽车芯片市场基本被国外企业垄断。

“芯片问题不可能一蹴而就地得到解决。”中国新能源汽车技术创新中心总经理原诚寅表示,中国汽车芯片短缺可能会持续长达10年之久。

加速补齐关键汽车芯片自主供给体系迫在眉睫。2020年9月,由科技部、工信部、新能源汽车技术创新中心作为国家共性技术创新平台牵头,70余家企事业单位成立“中国汽车芯片产业创新战略联盟”,正着力补齐“卡脖子”短板,努力实现国内汽车芯片产业的自主安全可控和全面快速发展。2020年11月,国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》,《规划》明确,将着力推动车控操作系统及计算平台、车规级芯片等自动驾驶技术和装备研制。

不少中国车企正在积极布局汽车芯片。国内唯一拥有车规级智能芯片前装量产的科技企业地平线,近期完成的C3轮融资中就有众多汽车产业链上下游企业的身影,包括比亚迪、长城汽车、长江汽车电子、东风资产等。同时,比亚迪、华为也开始发力汽车用芯片,上汽、通用、五菱等车企也纷纷宣布,将全面推进整车芯片的国产化工作。

“以目前国内的技术水平,还不能实现汽车芯片的国产替代。”许海东向《中国新闻周刊》表示,“相比之下,汽车芯片的精度要求没有手机芯片那么高。现在全行业都在努力做芯片研发工作,但要完全实现替代进口,还需要持之以恒的投入。”

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