论文部分内容阅读
2020年下半年开始的晶圆代工产能紧张持续蔓延，多家汽车半导体供应商先后宣布涨价，包括大众、福特、通用、本田、斯巴鲁、日产汽等在内的全球主要汽车制造商因“缺芯”宣布减产甚至停产。严峻的环境下，PC芯片能逃过一劫吗？
全球汽车芯片短缺危机
2020年底，一条关于大众汽车停产的消息迅速引发了多方矢注。有消息称，受芯片供应不足影响，上汽大众从12月4日开始停产，一汽大众也从本月初进入停产状态。
正当人们讨论这条消息真实性和影响时，大众就警告称，由于半导体短缺，2021年第一季度将遭遇大规模生产中断，将需要调整中国、北美和欧洲工厂的生产。瑞银分析师表示，第一季度大众可能减产10万辆汽车，约占全球季度产量的4%。
而当时间进入2021年后，通用汽车、福特汽车公司、马自达汽车公司、雷诺集团和Stellantis集团等知名汽车制造企业陆续宣布关停工厂，愈发让人们看到了全球汽车芯片短缺问题的严重。
多重因素导致芯片供应短缺
汽车芯片大致分为三类：第一类负责算力，具体为处理器和控制器芯片，比如中控、ADAS（高级驾驶辅助系统）和自动驾驶系统，以及发动机、底盘和车身控制等;第二类负责功率转换，用于电源和接口，比如EV用的IGBT（绝缘栅双极型晶体管）功率芯片;第三类是传感器，主要用于各种雷达、气囊、胎压检测。
据介绍，此次芯片短缺主要分为两种，一种是应用于ESP（电子稳定控制系统）的MCU（微控制單元）。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ESP。它是汽车主动安全系统的一部分，能起到防侧滑作用。另一种是ECU（电子控制单元）中的MCU。ECU广泛应用于汽车各控制系统中，被喻为“行车电脑”。
中汽协表示，欧洲和东南亚受新冠肺炎疫情的影响，主要芯片供应商降低产能或关停工厂的事件陆续发生，进一步加剧了芯片供需失衡，导致部分下游企业出现芯片短缺甚至断供的风险。而中国汽车市场的复苏超预期，也进一步推动了芯片需求增长。
此外，在5G技术发展推动之下，消费电子领域对芯片的需求在快速增加，芯片产能遇到挑战，抢占了部分汽车芯片的产能。
更重要的是，伴随汽车电动化、智能化、网联化程度的不断提高，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，这也直接造成了芯片的供需失衡。
雪上加霜的天灾
除了汽车芯片本身供应链因为2020年新冠肺炎肆虐全球而出现供应短缺外，进入2021年后，日本福岛地震和美国德州严寒天气，也加剧了供应链的紧张局面。
日本当地时间2月13日23时07分，日本福岛东部海域发生里氏7.3级地震，震源深度为55公里，日本福岛县和宫城县受影响最大。据了解，瑞萨汽车芯片工厂靠近震源、富士通在福岛县有一座8寸晶圆厂、电容器厂商NEC TOKIN的工厂位于宫城县白石市，还有多家半导体企业坐落在这两县，这样的情况让人们不得不担心汽车芯片的供应情况。
除此之外，美国得克萨斯州（德克萨斯州已改名为得克萨斯州）因严寒天气引发的断电导致了当地400多万人停电、水管爆裂等情况。
当地严寒的天气引发的断电也致使奥斯汀附近的一些半导体工厂停工，从而进一步扰乱了本不稳定的半导体市场，再次切断了客户需求的供应链。近日，全球第二大半导体制造商三星就表示，应当地相关部门要求，其已经中断了奥斯汀工厂对半导体芯片的生产。
而后，恩智浦和英飞凌等芯片巨头也因暴风雪导致的电力中断而关闭了在当地的工厂。包括苹果公司在内的电子产品制造商也表示，零件不足限制了增长。不仅如此，据报道，世界各地的汽车制造商已因无法获得足够的电子零件供应而减慢了生产速度。
芯片涨价潮已来
2020年下半年以来，由于8英寸晶圆厂产能持续紧张，引发电源管理IC、功率半导体等供不应求而开启涨价潮，随后芯片封测厂、汽车电子企业、芯片设计公司均纷纷做相应提价。
2020年12月29日，汇顶科技给代理商及客户发函，2021年1月1日起，决定对GT9系列触控芯片价格统一上调30%，之前公司收到但未交付的订单也会做相应价格变更。12月9日，杭州士兰微电子发出涨价通知函，称由于MOS圆片及封装材料价格上涨，同时受产能的影响，公司相关产品的成本不断上升，为了保证产品的供应，保持良好的业务关系，经公司慎重研究决定，从即日起（2020年12月9日），公司SGTMOS产品的价格本月提涨20%。
随后，富满电子紧跟士兰微的涨价角度，12月16日，富满电子在给客户发布的产品联络函中表示，由于晶圆及MOS价格大幅度上涨，导致公司产品成本也大幅上升且严重缺货。根据市场行情，经公司核算与酌情考虑后，对产品售价作出调整，以期联合产业链合作伙伴共同应对成本压力。富满电子对相关产品的价格上调为10%。
已经受到冲击的消费类电子产品在缺货、涨价等一连串半导体供应链问题爆发的当下，以手机、Xbox为代表的消费电子产品已经开始承受源自供应链的冲击。
苹果公司（Apple）日前表示，由于缺少零部件，一些新型高端iPhone的销售受到了阻碍。具体情况为，第一财季包括iPhone12系列、Mac、iPad均遭遇半导体吃紧的问题，预计将在第二季度实现供需平衡。此外，AirPods Max供不应求的情况也会延续到今年第二季度。尽管不久前公司刚发布了靓丽季报，由于iPhone12系列热销，苹果业绩创下新纪录。
苹果一直是台积电的大客户，前不久台积电曾表示会考虑优先生产汽用芯片，而这一举动或将影响苹果芯片采购。
而索尼PlayStation 5、Xbox Series X等游戏主机更是早早地便将库存销售一空，微软投资者关系主管Mike Spencer近日对外透露，目前Xbox SeriesX游戏主机的供货量十分有限，且在今年六月前都恐怕难以保证充足供货。 一直处于缺货状态的显卡
PC其实一直是本次半导体供应链危机的重灾区，不仅主板、SSD等产品受制于电子元器件缺货和涨价，最为麻烦的是由于比特币、以太坊等虚拟货币持续上涨，PC显卡供应就很少有正常的时间，要么缺货要么终端市场加价炒賣，让真心想买显卡玩游戏的消费者苦不堪言。
AMD CEO苏资丰表示，供应短缺主要出现在PC市场和游戏市场。尽管如此，我们依然得到了代工合作伙伴的大力支持，但图形芯片市场确实需要进一步提高整体产能水平，在今年上半年仍将处于短缺状态，也就是说AMD认为上半年的时候，GPU显卡的缺货还没法解决。
而随着以太坊货币价格飙升以及高性能笔记本挖矿，挖矿行业再次受到关注，这也促使矿工们着手批量订购高性能笔记本产品，搭载RTX30系显卡的笔记本电脑就成了矿工们所青睐的产品，这导致的最直接结果就是高性能笔记本缺货和价格持续攀升。
安防摄像头厂商大面积“缺芯”
相对于人们熟悉的产品领域，一些B端产品领域同样受到全球芯片短缺问题的冲击。
据集微网报道，目前安防摄像头厂商所用的主控芯片、IPC SoC、存储芯片、WiFi芯片等核心零部件均出现缺货情况，主要是上游晶圆、封测产能紧张导致的半导体行业缺货。
其中，存储芯片缺货最为严重，其次是主控芯片。除了缺货之外，企业也在进行价格调整。目前，存储类芯片价格涨幅在20%—30%之间，主控芯片涨幅约10%—15%之间，一些小的芯片涨价幅度达到30%—40%之间。
8英寸晶圆成为问题关键
本轮全球半导体供应危机，同已经持续多年的8英寸晶圆代工产能紧张问题有蛮大关系，虽然2008年之后，12英寸渐渐成为整个晶圆市场发展方向，但电源管理芯片（PMIC）、CMOS图像传感芯片、指纹识别芯片、显示驱动IC、射频芯片以及功率器件等领域依旧使用8英寸晶圆，而模拟芯片和功率器件的需求量持续上升是8英寸晶圆产能紧张的主要原因。
有IC设计厂商表示，目前的晶圆代工产能非常紧张，交期延长了很多，以往的交期大概是两个月，而现阶段则达到了四个月。即使是这样的交期，依然在被疯抢，否则到时会有交不出货的巨大风险。
这其中，尤以8英寸产能最为火爆，特别是在中国大陆市场，由于这里的IC设计企业数量众多，而大多数都是以90nm及以上的成熟制程工艺芯片为主，这些芯片主要采用8英寸晶圆代工生产，因此，虽然这些IC设计厂商个体体量不大，但由于总数量可观，因此形成了巨大的代工需求，为了抢到产能，上演着多种激烈、甚至是惨烈的竞争故事。
但由于8英寸设备几乎已无供应商生产，使得8英寸机台售价水涨船高，而8英寸晶圆售价相对偏低，因此普遍来说8英寸扩产并不符合成本效益;然而，如电源管理芯片、LDDI（大尺寸显示驱动芯片）等产品在8英寸厂生产却最具成本效益，并无往12英寸甚至先进制程转进的必要性，使得8英寸厂产能跟不上。
5G热潮的带动下，电源管理芯片受益于智能手机与基站需求都呈倍数增长，导致有限的产能供不应求，虽然部分产品有机会从8英寸逐步转往12英寸厂生产，短期内依然难以纾解8英寸晶圆需求紧缺的情况。
国产半导体业崛起的机会
继8英寸晶圆产能紧缺涨价、半导体元器件上涨、覆铜板等原材料上涨后，PCB板、封测、芯片，国外IC以及国产芯片都开始出现了产能紧缺。这样的市场状况显然不利于整个行业健康成长，但对于国产半导体产业替代而言却是不错的机会。
“中国制造2025”计划中明确提出要大力发展第三代半导体产业。根据计划，2020年半导体核心基础零部件、关键基础材料应实现40%的自主保障，2025年要达到70%。
十四五规划将重点支持半导体产业链各个关键“卡脖子”环节，主要包括先进制程、关键的半导体设备和材料等领域。在国家战略强力助推下，中国半导体产业将保持高速发展，国产替代趋势，未来增长可期。
写在最后：紧张局面或延续到2023年
芯片缺货带来的另一个直接影响就是产能的持续紧张。在缺货潮中，不少终端企业按以往几倍的采购量恐慌性下单，芯片制造企业也忙着从上游抢购用于制造芯片的原材料晶圆。半导体行业缺货已经从8英寸晶圆扩展到了12英寸晶圆，不仅7nm、5nm等先进工艺紧张，55nm到22nm在内的成熟工艺也同样产能告急。
作为资金、技术密集型行业，半导体产业扩产很难在一早一夕间完成，而当下半导体设备交期已经长达14～18个月，投资产能已经规划到2023年。
较快解决产能过剩问题，需要大规模投资成熟制程，但考虑投资回报率，这个概率不高，所以产能紧张将会持续2到3年之久。这不是行业周期问题，而是结构上的难题。
全球汽车芯片短缺危机
2020年底，一条关于大众汽车停产的消息迅速引发了多方矢注。有消息称，受芯片供应不足影响，上汽大众从12月4日开始停产，一汽大众也从本月初进入停产状态。
正当人们讨论这条消息真实性和影响时，大众就警告称，由于半导体短缺，2021年第一季度将遭遇大规模生产中断，将需要调整中国、北美和欧洲工厂的生产。瑞银分析师表示，第一季度大众可能减产10万辆汽车，约占全球季度产量的4%。
而当时间进入2021年后，通用汽车、福特汽车公司、马自达汽车公司、雷诺集团和Stellantis集团等知名汽车制造企业陆续宣布关停工厂，愈发让人们看到了全球汽车芯片短缺问题的严重。
多重因素导致芯片供应短缺
汽车芯片大致分为三类：第一类负责算力，具体为处理器和控制器芯片，比如中控、ADAS（高级驾驶辅助系统）和自动驾驶系统，以及发动机、底盘和车身控制等;第二类负责功率转换，用于电源和接口，比如EV用的IGBT（绝缘栅双极型晶体管）功率芯片;第三类是传感器，主要用于各种雷达、气囊、胎压检测。
据介绍，此次芯片短缺主要分为两种，一种是应用于ESP（电子稳定控制系统）的MCU（微控制單元）。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ESP。它是汽车主动安全系统的一部分，能起到防侧滑作用。另一种是ECU（电子控制单元）中的MCU。ECU广泛应用于汽车各控制系统中，被喻为“行车电脑”。
中汽协表示，欧洲和东南亚受新冠肺炎疫情的影响，主要芯片供应商降低产能或关停工厂的事件陆续发生，进一步加剧了芯片供需失衡，导致部分下游企业出现芯片短缺甚至断供的风险。而中国汽车市场的复苏超预期，也进一步推动了芯片需求增长。
此外，在5G技术发展推动之下，消费电子领域对芯片的需求在快速增加，芯片产能遇到挑战，抢占了部分汽车芯片的产能。
更重要的是，伴随汽车电动化、智能化、网联化程度的不断提高，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，这也直接造成了芯片的供需失衡。
雪上加霜的天灾
除了汽车芯片本身供应链因为2020年新冠肺炎肆虐全球而出现供应短缺外，进入2021年后，日本福岛地震和美国德州严寒天气，也加剧了供应链的紧张局面。
日本当地时间2月13日23时07分，日本福岛东部海域发生里氏7.3级地震，震源深度为55公里，日本福岛县和宫城县受影响最大。据了解，瑞萨汽车芯片工厂靠近震源、富士通在福岛县有一座8寸晶圆厂、电容器厂商NEC TOKIN的工厂位于宫城县白石市，还有多家半导体企业坐落在这两县，这样的情况让人们不得不担心汽车芯片的供应情况。
除此之外，美国得克萨斯州（德克萨斯州已改名为得克萨斯州）因严寒天气引发的断电导致了当地400多万人停电、水管爆裂等情况。
当地严寒的天气引发的断电也致使奥斯汀附近的一些半导体工厂停工，从而进一步扰乱了本不稳定的半导体市场，再次切断了客户需求的供应链。近日，全球第二大半导体制造商三星就表示，应当地相关部门要求，其已经中断了奥斯汀工厂对半导体芯片的生产。
而后，恩智浦和英飞凌等芯片巨头也因暴风雪导致的电力中断而关闭了在当地的工厂。包括苹果公司在内的电子产品制造商也表示，零件不足限制了增长。不仅如此，据报道，世界各地的汽车制造商已因无法获得足够的电子零件供应而减慢了生产速度。
芯片涨价潮已来
2020年下半年以来，由于8英寸晶圆厂产能持续紧张，引发电源管理IC、功率半导体等供不应求而开启涨价潮，随后芯片封测厂、汽车电子企业、芯片设计公司均纷纷做相应提价。
2020年12月29日，汇顶科技给代理商及客户发函，2021年1月1日起，决定对GT9系列触控芯片价格统一上调30%，之前公司收到但未交付的订单也会做相应价格变更。12月9日，杭州士兰微电子发出涨价通知函，称由于MOS圆片及封装材料价格上涨，同时受产能的影响，公司相关产品的成本不断上升，为了保证产品的供应，保持良好的业务关系，经公司慎重研究决定，从即日起（2020年12月9日），公司SGTMOS产品的价格本月提涨20%。
随后，富满电子紧跟士兰微的涨价角度，12月16日，富满电子在给客户发布的产品联络函中表示，由于晶圆及MOS价格大幅度上涨，导致公司产品成本也大幅上升且严重缺货。根据市场行情，经公司核算与酌情考虑后，对产品售价作出调整，以期联合产业链合作伙伴共同应对成本压力。富满电子对相关产品的价格上调为10%。
已经受到冲击的消费类电子产品在缺货、涨价等一连串半导体供应链问题爆发的当下，以手机、Xbox为代表的消费电子产品已经开始承受源自供应链的冲击。
苹果公司（Apple）日前表示，由于缺少零部件，一些新型高端iPhone的销售受到了阻碍。具体情况为，第一财季包括iPhone12系列、Mac、iPad均遭遇半导体吃紧的问题，预计将在第二季度实现供需平衡。此外，AirPods Max供不应求的情况也会延续到今年第二季度。尽管不久前公司刚发布了靓丽季报，由于iPhone12系列热销，苹果业绩创下新纪录。
苹果一直是台积电的大客户，前不久台积电曾表示会考虑优先生产汽用芯片，而这一举动或将影响苹果芯片采购。
而索尼PlayStation 5、Xbox Series X等游戏主机更是早早地便将库存销售一空，微软投资者关系主管Mike Spencer近日对外透露，目前Xbox SeriesX游戏主机的供货量十分有限，且在今年六月前都恐怕难以保证充足供货。 一直处于缺货状态的显卡
PC其实一直是本次半导体供应链危机的重灾区，不仅主板、SSD等产品受制于电子元器件缺货和涨价，最为麻烦的是由于比特币、以太坊等虚拟货币持续上涨，PC显卡供应就很少有正常的时间，要么缺货要么终端市场加价炒賣，让真心想买显卡玩游戏的消费者苦不堪言。
AMD CEO苏资丰表示，供应短缺主要出现在PC市场和游戏市场。尽管如此，我们依然得到了代工合作伙伴的大力支持，但图形芯片市场确实需要进一步提高整体产能水平，在今年上半年仍将处于短缺状态，也就是说AMD认为上半年的时候，GPU显卡的缺货还没法解决。
而随着以太坊货币价格飙升以及高性能笔记本挖矿，挖矿行业再次受到关注，这也促使矿工们着手批量订购高性能笔记本产品，搭载RTX30系显卡的笔记本电脑就成了矿工们所青睐的产品，这导致的最直接结果就是高性能笔记本缺货和价格持续攀升。
安防摄像头厂商大面积“缺芯”
相对于人们熟悉的产品领域，一些B端产品领域同样受到全球芯片短缺问题的冲击。
据集微网报道，目前安防摄像头厂商所用的主控芯片、IPC SoC、存储芯片、WiFi芯片等核心零部件均出现缺货情况，主要是上游晶圆、封测产能紧张导致的半导体行业缺货。
其中，存储芯片缺货最为严重，其次是主控芯片。除了缺货之外，企业也在进行价格调整。目前，存储类芯片价格涨幅在20%—30%之间，主控芯片涨幅约10%—15%之间，一些小的芯片涨价幅度达到30%—40%之间。
8英寸晶圆成为问题关键
本轮全球半导体供应危机，同已经持续多年的8英寸晶圆代工产能紧张问题有蛮大关系，虽然2008年之后，12英寸渐渐成为整个晶圆市场发展方向，但电源管理芯片（PMIC）、CMOS图像传感芯片、指纹识别芯片、显示驱动IC、射频芯片以及功率器件等领域依旧使用8英寸晶圆，而模拟芯片和功率器件的需求量持续上升是8英寸晶圆产能紧张的主要原因。
有IC设计厂商表示，目前的晶圆代工产能非常紧张，交期延长了很多，以往的交期大概是两个月，而现阶段则达到了四个月。即使是这样的交期，依然在被疯抢，否则到时会有交不出货的巨大风险。
这其中，尤以8英寸产能最为火爆，特别是在中国大陆市场，由于这里的IC设计企业数量众多，而大多数都是以90nm及以上的成熟制程工艺芯片为主，这些芯片主要采用8英寸晶圆代工生产，因此，虽然这些IC设计厂商个体体量不大，但由于总数量可观，因此形成了巨大的代工需求，为了抢到产能，上演着多种激烈、甚至是惨烈的竞争故事。
但由于8英寸设备几乎已无供应商生产，使得8英寸机台售价水涨船高，而8英寸晶圆售价相对偏低，因此普遍来说8英寸扩产并不符合成本效益;然而，如电源管理芯片、LDDI（大尺寸显示驱动芯片）等产品在8英寸厂生产却最具成本效益，并无往12英寸甚至先进制程转进的必要性，使得8英寸厂产能跟不上。
5G热潮的带动下，电源管理芯片受益于智能手机与基站需求都呈倍数增长，导致有限的产能供不应求，虽然部分产品有机会从8英寸逐步转往12英寸厂生产，短期内依然难以纾解8英寸晶圆需求紧缺的情况。
国产半导体业崛起的机会
继8英寸晶圆产能紧缺涨价、半导体元器件上涨、覆铜板等原材料上涨后，PCB板、封测、芯片，国外IC以及国产芯片都开始出现了产能紧缺。这样的市场状况显然不利于整个行业健康成长，但对于国产半导体产业替代而言却是不错的机会。
“中国制造2025”计划中明确提出要大力发展第三代半导体产业。根据计划，2020年半导体核心基础零部件、关键基础材料应实现40%的自主保障，2025年要达到70%。
十四五规划将重点支持半导体产业链各个关键“卡脖子”环节，主要包括先进制程、关键的半导体设备和材料等领域。在国家战略强力助推下，中国半导体产业将保持高速发展，国产替代趋势，未来增长可期。
写在最后：紧张局面或延续到2023年
芯片缺货带来的另一个直接影响就是产能的持续紧张。在缺货潮中，不少终端企业按以往几倍的采购量恐慌性下单，芯片制造企业也忙着从上游抢购用于制造芯片的原材料晶圆。半导体行业缺货已经从8英寸晶圆扩展到了12英寸晶圆，不仅7nm、5nm等先进工艺紧张，55nm到22nm在内的成熟工艺也同样产能告急。
作为资金、技术密集型行业，半导体产业扩产很难在一早一夕间完成，而当下半导体设备交期已经长达14～18个月，投资产能已经规划到2023年。
较快解决产能过剩问题，需要大规模投资成熟制程，但考虑投资回报率，这个概率不高，所以产能紧张将会持续2到3年之久。这不是行业周期问题，而是结构上的难题。