作者 | 楊逍
從去年12月開始，NBA 2K21游戲愛好者Kamo，就一直在等著買英偉達(dá)3060ti顯卡。這個(gè)不足一包煙大小的產(chǎn)品，售價(jià)從官方指導(dǎo)價(jià)3300元漲到了6700元左右，高配版本更是價(jià)格破萬。
京東每次放貨，都有超5萬人預(yù)約，4個(gè)月來Kamo從沒搶到過。游戲愛好者給英偉達(dá)30系列起了個(gè)綽號(hào)——“虛空顯卡”，因?yàn)閺膩頁尣坏健?/span>
2020年年底，顯卡已經(jīng)因晶圓廠商產(chǎn)能不足而缺貨，但缺貨的遠(yuǎn)不止顯卡。手機(jī)、電腦、游戲機(jī)、汽車等產(chǎn)品都在為缺芯煩惱。
3月29日，因汽車芯片不足，蔚來汽車的“江淮蔚來”合肥制造工廠停產(chǎn)5日。此前，福特、奧迪、本田、寶馬、韓國(guó)現(xiàn)代也都受到影響，或停產(chǎn)，或減產(chǎn)，或裁員。
不止汽車，手機(jī)巨頭也深受其害。三星暫停Note系列手機(jī)生產(chǎn)；蘋果砍掉了iPhone12mini的產(chǎn)能；小米中國(guó)區(qū)總裁盧偉冰在個(gè)人微博感慨，“今年芯片缺貨，不是缺，而是極缺”。
5G手機(jī)的崛起讓芯片供需失衡，一些突發(fā)因素又放大了這個(gè)現(xiàn)象，如華為囤貨引發(fā)搶貨潮，驟然回溫的新能源汽車市場(chǎng)和疫情帶動(dòng)的PC、數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)也提高了芯片需求；而芯片產(chǎn)能非但跟不上，還受地震、火災(zāi)、暴風(fēng)雨等影響減少。以一己之力擾亂各電子產(chǎn)品相關(guān)行業(yè)的芯片短缺現(xiàn)象發(fā)生了。
幾個(gè)月過去了，缺芯恐慌毫無減弱的痕跡。不禁讓人疑惑，芯片為什么就突然缺貨了，作為中國(guó)被卡脖子的行業(yè)，這次全球缺芯對(duì)于中國(guó)芯片行業(yè)是危還是機(jī)？
暴漲的芯片需求
全球缺芯的本質(zhì)原因在于供需的失衡。
5G手機(jī)和新能源車都需要更多芯片的支持。
5G手機(jī)比4G手機(jī)需要用到更多的芯片。以圖像識(shí)別傳感器為例，5G手機(jī)的攝像頭從單攝變?yōu)殡p攝、三攝甚至四攝，這帶動(dòng)了攝像頭芯片CMOS圖像傳感器的需求增長(zhǎng)。
在管控手機(jī)信號(hào)的射頻PA芯片上，4G手機(jī)平均需要3-6顆，而5G手機(jī)最多需要16顆，以獲得更好的信號(hào)；在電源管理IC上，普通手機(jī)大概需要4-5顆芯片，但5G手機(jī)需要7-8顆，來解決5G耗電快問題。
2020年中國(guó)上市新手機(jī)218款，累計(jì)出貨1.63億部，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)5G手機(jī)出貨量占比達(dá)到68.4%。
Realme中國(guó)區(qū)總裁徐起直言，今年芯片缺貨不是單一芯片缺貨，多項(xiàng)產(chǎn)品都面臨供應(yīng)問題?！笆謾C(jī)供應(yīng)鏈不僅主芯片缺貨，還有電源芯片及諸多小料?！?/span>
除了5G手機(jī)對(duì)芯片的需求激增，新能源汽車也是芯片消耗大戶。
相比傳統(tǒng)燃油車每輛車不足百枚的芯片使用量，汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化以后，新能源車對(duì)芯片的需求在每輛車千枚以上。
而新能源汽車的熱度是在2020年下半年明顯升溫的。
2020年上半年，受疫情影響，大眾集團(tuán)、雷諾、日產(chǎn)、通用汽車、沃爾沃汽車、戴姆勒等車企虧損嚴(yán)重，法國(guó)雷諾上半年虧損約600億人民幣，甚至需要出售奔馳股份回血。
下半年汽車廠商對(duì)汽車銷量預(yù)計(jì)保守，這導(dǎo)致車用芯片大廠英飛凌、意法半導(dǎo)體、恩智浦、瑞薩等紛紛砍掉臺(tái)積電的代工訂單。
但2020年下半年，新能源汽車卻迅速回溫，全球新能源汽車銷量286萬臺(tái)，較2019年同期增長(zhǎng)36%。
中國(guó)新能源汽車銷量達(dá)到136.7萬，同比增長(zhǎng)10.9%，創(chuàng)下歷史新高。
汽車芯片對(duì)安全性、可靠性要求很高，需要“車規(guī)級(jí)芯片”。要達(dá)到“車規(guī)級(jí)”芯片的水準(zhǔn)，需要進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的認(rèn)證，100條芯片生產(chǎn)線里汽車廠家只能用10條。
汽車芯片對(duì)算力要求不高，以成熟工藝為主，主要在8英寸、90nm-0.13um制程范圍生產(chǎn)。
半導(dǎo)體產(chǎn)能波動(dòng)時(shí)，傳導(dǎo)到汽車領(lǐng)域，缺貨就極為明顯，畢竟可選擇范圍少。
臺(tái)積電2020年汽車芯片只占臺(tái)積電3%的銷售額，而智能手機(jī)占48%，高性能芯片占33%。
美國(guó)伯恩斯坦咨詢公司預(yù)計(jì)，2021年全球汽車芯片短缺將造成200萬至450萬輛汽車產(chǎn)量的損失，相當(dāng)于近十年全球汽車年產(chǎn)量的近5%。
瑞薩電子、恩智浦等幾家汽車領(lǐng)域關(guān)鍵芯片廠商紛紛上調(diào)了產(chǎn)品價(jià)格，據(jù)界面不完全統(tǒng)計(jì)，有21家汽車芯片企業(yè)先后漲價(jià)，其中，瑞薩電子的部分產(chǎn)品漲幅甚至達(dá)到100%。
材料公司日本信越化學(xué)于近日宣布將從4月起對(duì)所有硅產(chǎn)品提價(jià)10%-20%。硅是制造晶圓的重要原材料，晶圓則是制造芯片必不可少的模具。
芯片制造廠商都在努力地滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。
華虹半導(dǎo)體三季報(bào)顯示，其三座8英寸廠當(dāng)季產(chǎn)能利用率均超過100%；IDM半導(dǎo)體公司華潤(rùn)微三季度以來，8英寸產(chǎn)線整體產(chǎn)能利用率在90%以上；聯(lián)華電子的產(chǎn)能排期已排至2021年第二季度。
中芯國(guó)際12英寸和8英寸產(chǎn)能爆滿，無法給出具體的交期。愛集微報(bào)道，一位業(yè)內(nèi)人士反饋：“從去年12月至今，一共才給我們排了100多片的產(chǎn)能。另外，與中芯國(guó)際合作了十幾年，以前下單都是預(yù)付半款，今年三月卻開始要求全款?！?/span>
企業(yè)搶購(gòu)和疫情讓芯片供需錯(cuò)亂
除了產(chǎn)業(yè)升級(jí)帶來的需求上漲，缺芯現(xiàn)象還受到許多突發(fā)因素的影響。
第一個(gè)因素就是華為被打壓后，大規(guī)模備貨芯片導(dǎo)致的全球芯片搶購(gòu)。
自美國(guó)打壓華為后，華為開始大量?jī)?chǔ)備芯片。這導(dǎo)致其他手機(jī)廠商為了自己的產(chǎn)品銷售和發(fā)布不受影響，也開始搶購(gòu)芯片。
WitDisplay首席分析師林芝告訴市界：“為盡可能增加芯片庫(kù)存，華為高價(jià)讓晶圓廠優(yōu)先生產(chǎn)它的大量訂單。晶圓廠將華為芯片訂單放在首位，其他訂單被排到2020年9月15日之后，市場(chǎng)需求和訂單生產(chǎn)時(shí)間不匹配。”
臺(tái)積電24小時(shí)為華為趕工麒麟芯片，5nm產(chǎn)能爆單；海思“轉(zhuǎn)單”中芯國(guó)際后，中芯國(guó)際的12英寸晶圓和8英寸晶圓產(chǎn)線也爆滿。
華為搶芯片備貨，小米、OPPO和vivo等手機(jī)廠商為搶占華為空出的市場(chǎng)，也加大了芯片采購(gòu)量，從按季度備貨到按年備貨。
以小米為例，Gartner研究報(bào)告顯示，在2020年全球前十大半導(dǎo)體買家中，小米半導(dǎo)體支出達(dá)87.9億美元，增幅最大，較2019年增長(zhǎng)了26%。
消費(fèi)電子領(lǐng)域芯片需求突然加大，晶圓代工廠產(chǎn)能不足，只得擠壓其他類型芯片的產(chǎn)能，在代工廠面前議價(jià)權(quán)較差的公司出現(xiàn)芯片荒。
一家數(shù)?；旌闲酒?yīng)商相關(guān)負(fù)責(zé)人在接受集微網(wǎng)采訪時(shí)表示，中芯國(guó)際只能保證給他們排上每月訂單總量的10%。
不過，德聯(lián)資本高級(jí)副總裁方宏博士告訴市界，華為并非引起芯片短缺的主要原因，它從2020年9月起就無法向臺(tái)積電等企業(yè)下單。華為對(duì)產(chǎn)能的影響可以得到修正，其影響主要在于引起芯片下游各行業(yè)的恐慌性備貨和供需錯(cuò)亂，讓行業(yè)從業(yè)者對(duì)產(chǎn)能失去預(yù)估。
疫情帶來的PC、數(shù)據(jù)中心、新能源等產(chǎn)業(yè)的逆勢(shì)增長(zhǎng)，才是芯片需求突然暴增的真正原因。
PC市場(chǎng)從2010年開始就停滯不前，曾連續(xù)六年呈下滑趨勢(shì)，一度被視為夕陽產(chǎn)業(yè)。
但疫情期間，居家辦公、在線學(xué)習(xí)、消費(fèi)需求的宅經(jīng)濟(jì)，推動(dòng)PC產(chǎn)業(yè)（包括臺(tái)式機(jī)、筆記本電腦和平板電腦）發(fā)展。
2020年三季度和四季度，PC產(chǎn)業(yè)逆勢(shì)增長(zhǎng)，Canalys數(shù)據(jù)顯示，三季度全球PC出貨量同比增長(zhǎng)12.7%，第四季度同比增加25%，全年出貨量增長(zhǎng)11%，達(dá)到2.97億臺(tái)，創(chuàng)下2010年以來的最高全年增長(zhǎng)率和出貨量。
增長(zhǎng)勢(shì)頭在2021年延續(xù)下去。Canalys預(yù)計(jì)，2021年全球PC市場(chǎng)出貨量仍將增長(zhǎng)8.4%。IDC則預(yù)測(cè)整個(gè)2020-2025年PC市場(chǎng)會(huì)有2.5%復(fù)合年增長(zhǎng)率。
PC從CPU、內(nèi)存、硬盤到電路板都對(duì)芯片存在極大需求，一下子將芯片領(lǐng)域供需不平衡的情況放大。
一個(gè)典型例子是，PC市場(chǎng)產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈一直很穩(wěn)定，但2020年下半年，連聲卡芯片（放音樂需要聲卡）都出現(xiàn)了缺貨，ALC662型號(hào)的集成聲卡產(chǎn)品價(jià)格已經(jīng)翻了10倍。
在諸多因素加成下，整個(gè)半導(dǎo)體領(lǐng)域供需嚴(yán)重失衡，需求驟然上漲。
跟不上的芯片供應(yīng)
需求暴漲，供給卻跟不上，成熟芯片制程用到的8英寸晶圓，產(chǎn)能尤其緊張。
8英寸晶圓產(chǎn)能一度被視為落后產(chǎn)能，僅能用來生產(chǎn)90nm以上的芯片。22nm以下的高端芯片只能用12英寸晶圓生產(chǎn)。汽車芯片、射頻芯片等對(duì)性能要求不高的芯片常用8英寸晶圓。
從2008開始，全球各大晶圓廠就開始關(guān)閉8英寸產(chǎn)線，擴(kuò)大高制程、利潤(rùn)率高的12英寸產(chǎn)能。8英寸晶圓廠的數(shù)量從2007年巔峰時(shí)期的200條降低到僅剩90多個(gè)。
深度科技研究院院長(zhǎng)張孝榮告訴市界：“原本市場(chǎng)期待中國(guó)能填補(bǔ)這個(gè)領(lǐng)域的空缺，但由于特朗普打壓中國(guó)技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈，中國(guó)發(fā)展遭到嚴(yán)重沖擊，進(jìn)而導(dǎo)致全球成熟制程的產(chǎn)能嚴(yán)重供不應(yīng)求?！?/span>
中芯國(guó)際2020年第四季度電話財(cái)報(bào)會(huì)議上透露4.5萬片的8英寸月產(chǎn)能，遠(yuǎn)低于被列入清單前計(jì)劃的7萬片/月。
市面上芯片產(chǎn)能本就不足，芯片制造廠商從去年開始似乎還流年不利，自然災(zāi)害導(dǎo)致的停工一樁接一樁。
2020年10月，大火燒毀了位于日本南部的旭化成微電子公司（AKM）旗下的一家芯片工廠，大火持續(xù)了3天，這場(chǎng)大火讓AKM的芯片漲價(jià)，部分型號(hào)由5美元漲到110美元。
2月下旬，美國(guó)半導(dǎo)體重鎮(zhèn)德州又遭遇歷史性冬季風(fēng)暴，出現(xiàn)大規(guī)模停電，美國(guó)德州最大的電力合作公司甚至因此次暴雪欠下18億美元債務(wù)，申請(qǐng)破產(chǎn)保護(hù)。
約占三星總產(chǎn)能28%的三星電子奧斯汀工廠、恩智浦旗下兩座生產(chǎn)汽車微控制器(MCU)、微處理器(MPU)、傳感器和電源管理等芯片的8英寸晶圓工廠和英飛凌1座8英寸晶圓工廠等因當(dāng)?shù)貎?yōu)先保障民水民電停產(chǎn)。
3月19日，日本汽車芯片大廠瑞薩電子那珂工廠發(fā)生火災(zāi)，導(dǎo)致該廠12英寸產(chǎn)線停產(chǎn)，預(yù)計(jì)需要1個(gè)月復(fù)產(chǎn)?；馂?zāi)一個(gè)月前，那珂工廠才因地震停產(chǎn)近半個(gè)月，當(dāng)時(shí)瑞薩電子剛剛因全球車載芯片短缺將海外企業(yè)訂單轉(zhuǎn)到這家工廠。
汽車領(lǐng)域需要車規(guī)級(jí)芯片，可用產(chǎn)線有限，大火、地震、極寒天氣導(dǎo)致汽車芯片主力工廠停產(chǎn)，加劇了汽車芯片短缺情況。
供需嚴(yán)重不足，整個(gè)半導(dǎo)體展開了一場(chǎng)搶產(chǎn)能大賽。
云岫資本合伙人兼首席技術(shù)官趙占祥告訴市界：“我認(rèn)識(shí)的一些晶圓廠代工服務(wù)公司，最近都不敢出門，因?yàn)橛龅娇蛻舳际莵硪a(chǎn)能的。芯片公司管流片的運(yùn)營(yíng)負(fù)責(zé)人則不敢回公司，到處跑要封測(cè)產(chǎn)能、晶圓制造產(chǎn)能，老板就在后方等著。元旦時(shí)，封測(cè)廠商華天的客戶酒會(huì)已經(jīng)一票難求?！?/span>
為保持產(chǎn)品能穩(wěn)定供應(yīng)，手機(jī)廠商開始采用雙芯片平臺(tái)策略，如紅米K40同時(shí)搭載了870/888處理器，3月19日OPPO Find X3搭載驍龍870/888處理器。
IDC甚至預(yù)測(cè)，到2022年，將有超過50%主流手機(jī)廠商旗下5G手機(jī)橫跨3家或以上芯片平臺(tái)，以保障供應(yīng)穩(wěn)定。
iPhone12mini被蘋果砍訂單缺貨，其實(shí)也是三星屏幕因缺芯供應(yīng)不上導(dǎo)致的，蘋果思考了一下，決定先把出貨量最小的12mini砍掉，以保證另外兩個(gè)型號(hào)的銷售。
汽車領(lǐng)域，日本、美國(guó)、德國(guó)政府已經(jīng)官方出面，希望臺(tái)積電給汽車產(chǎn)業(yè)分產(chǎn)能。
不過，黃崇仁曾公開表示，與臺(tái)灣地區(qū)“經(jīng)濟(jì)部長(zhǎng)”王美光開會(huì)討論時(shí)，5家廠商都表示很難擠出產(chǎn)能。
芯片國(guó)產(chǎn)化的機(jī)會(huì)來了？
短時(shí)間內(nèi)芯片危機(jī)可能很難緩解，但這卻是國(guó)產(chǎn)化的一個(gè)機(jī)會(huì)。
各大芯片廠雖然開始擴(kuò)產(chǎn)，但遠(yuǎn)水解不了近渴。
根據(jù)國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)去年11月份的全球晶圓預(yù)測(cè)報(bào)告，到2021年底，全球8英寸晶圓生產(chǎn)線將增至202條，達(dá)歷史新高。
中芯國(guó)際計(jì)劃2021年擴(kuò)充4.5萬片的8英寸月產(chǎn)能；力積電預(yù)計(jì)2021年年底計(jì)劃增加2萬片8英寸月產(chǎn)能；華虹無錫廠預(yù)計(jì)2020-2021年將迅速擴(kuò)充至4萬片/月產(chǎn)能，其中，8英寸廠未來有1-2萬片/月擴(kuò)充空間。
部分半導(dǎo)體企業(yè)選擇建廠。北京燕東微電子2019年新建成的8英寸生產(chǎn)線2021年一季度將實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，預(yù)計(jì)年底能達(dá)到4萬片月產(chǎn)能；華潤(rùn)微電子的12英寸晶圓廠正在建廠；聞泰科技的12寸晶圓廠則2021年1月剛剛動(dòng)工。
這場(chǎng)危機(jī)讓各國(guó)意識(shí)到芯片自主的重要性。
為實(shí)現(xiàn)“技術(shù)自主”，歐盟將籌集數(shù)百億歐元，推動(dòng)半導(dǎo)體相關(guān)技術(shù)發(fā)展；美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)(SIA)呼吁美國(guó)將未來5年芯片研究的聯(lián)邦撥款從15億美元提高到50億美元。
中國(guó)工信部則明確表示，國(guó)家會(huì)加大力度扶持芯片產(chǎn)業(yè)，力求讓中國(guó)芯片自給率在2025年達(dá)到70%。
兩會(huì)代表也將汽車芯片國(guó)產(chǎn)化提上議程。
長(zhǎng)安汽車董事長(zhǎng)朱華榮呼吁主機(jī)廠試用國(guó)產(chǎn)芯片，廣汽集團(tuán)董事長(zhǎng)曾慶洪則提出“實(shí)現(xiàn)汽車強(qiáng)國(guó)目標(biāo)首先要先強(qiáng)芯”、“加強(qiáng)汽車關(guān)鍵零部件產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)”。
國(guó)產(chǎn)車企也加深在汽車芯片領(lǐng)域的布局。
2月8日，長(zhǎng)城汽車宣布參與北京地平線機(jī)器人技術(shù)研發(fā)有限公司（下稱“地平線”）的戰(zhàn)略投資。地平線專注于人工智能算法芯片的研發(fā)，有車規(guī)級(jí)量產(chǎn)芯片產(chǎn)品。除長(zhǎng)城汽車以外，比亞迪、長(zhǎng)江汽車電子、東風(fēng)資產(chǎn)等汽車產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)也參與了地平線此次3.5億美元的C3輪融資。
截止2019年底，我國(guó)芯片的消耗量占世界芯片消耗量的42%，但國(guó)產(chǎn)芯片的自給率不足30%。
這場(chǎng)全球芯片短缺催化了國(guó)產(chǎn)芯片替代進(jìn)程。更重要的是，過去中國(guó)芯片行業(yè)處在“造不如買”的市場(chǎng)環(huán)境下，耗費(fèi)巨資造芯片，但國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)于芯片的需求卻不大，造芯片的壓力頗大。
現(xiàn)在中國(guó)制造崛起，手機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈，汽車產(chǎn)業(yè)鏈已然蓬勃，中國(guó)已成為世界上最大的芯片需求市場(chǎng)。
有了本土需求后發(fā)展出整機(jī)組裝產(chǎn)業(yè)，比如富士康。有了富士康之后，為整機(jī)廠商供貨的模組類公司發(fā)展起來，如舜宇光學(xué)、歐菲光成為龍頭。
為全球客戶供貨的模組類企業(yè)，又對(duì)芯片需求極大，市場(chǎng)起來了，芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的市場(chǎng)動(dòng)力就有了。
在國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金（下稱國(guó)家大基金）一期支持下，中國(guó)培養(yǎng)出匯頂科技、國(guó)科微、納思達(dá)、景嘉微等一批芯片設(shè)計(jì)公司。
現(xiàn)在是中國(guó)芯片制造利好和利空并存的時(shí)期。不同于國(guó)家大基金一期將資金重心放在半導(dǎo)體設(shè)計(jì)類企業(yè)上，國(guó)家大基金二期投資重點(diǎn)已經(jīng)放在集成電路封測(cè)、設(shè)備、材料等更上游的環(huán)節(jié)。
至此，中國(guó)已有芯片國(guó)產(chǎn)化的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。本次芯片短缺又極大加劇企業(yè)對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈自主的渴望。包括汽車在內(nèi)的各行業(yè)客戶們更愿意給國(guó)產(chǎn)芯片機(jī)會(huì)，芯片國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程加速。
此次芯片短缺本質(zhì)源于芯片制造產(chǎn)能不足，以及更上游的半導(dǎo)體設(shè)備和半導(dǎo)體材料緊缺。
這對(duì)于中國(guó)芯片行業(yè)的啟示是，中國(guó)也不能僅停留在芯片的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈更多關(guān)鍵環(huán)節(jié)的完善，才能成為真正意義上的半導(dǎo)體強(qiáng)國(guó)。
