全球范圍內(nèi)芯片短缺的問題，始于去年10月。最初，短缺問題出現(xiàn)在消費電子類產(chǎn)品領(lǐng)域。進入2021年以后，才逐步蔓延至車規(guī)級芯片。

起初，業(yè)界援引歷史經(jīng)驗，認(rèn)為短缺問題最遲將從今年6月開始緩解，并在下半年逐漸趨于平靜。但4月以來全球各大車企的減產(chǎn)，甚至眾多低端車型的停產(chǎn)，證明了這種預(yù)期似乎太過樂觀。

導(dǎo)致芯片供應(yīng)短缺的原因，最近2個月業(yè)界內(nèi)外的諸多媒體，已經(jīng)總結(jié)了一個遍。

諸如2020年新冠疫情的全球化；今年2月迫使英飛凌、恩智浦德州工廠停工的德克薩斯州特大寒潮；3月末日本瑞薩電子（Renesas Electronics）生產(chǎn)區(qū)N3棟1樓的那場燒毀專用12英寸車載芯片晶圓車間的大火等等，不一而足。

德州寒潮確實對當(dāng)?shù)氐木A工廠造成了巨大的影響，但卻并不足以影響整個世界芯片市場——其影響甚至不如2011年的東日本大地震

然而，這樣的分析是標(biāo)準(zhǔn)的“做題家”思路，對于探究宏觀上的深層次原因的幾乎毫無意義。事實上，車規(guī)級芯片短缺，源于芯片整體產(chǎn)能的緊張，更因為車規(guī)級芯片的特殊性。

從供給側(cè)談車規(guī)芯片

有關(guān)車規(guī)級芯片的定義，相信許多文章已經(jīng)詳細(xì)闡述，這里不再累牘。由于從技術(shù)角度剖析一個芯片的全流程對于大部分人來說可能難以理解，所以我們從資本投入的角度來看一下芯片制造的問題。

雖然傳統(tǒng)芯片的制造流程早已流程化，規(guī)范化，但是芯片全流程的難度卻絲毫未減。

一個芯片從立項到最終上市，可以簡略分割成五個階段，那么其中的花銷也就可以如此大致區(qū)分研發(fā)：包含從架構(gòu)IP授權(quán)/IP自研費用，購買EDA進行設(shè)計模擬的費用，無數(shù)工程師參與其中設(shè)計，布線和調(diào)試的人工成本，以及進行邏輯驗證的成本驗證調(diào)試：從EDA包含的物理驗證/物理仿真軟件，到EDA方面對于驗證調(diào)試的幫助，到物理層面的debug，其中成本都非常巨大。

正在使用光刻機進行加工的晶圓

流片：僅僅代工廠的耗材，人工與OPC（設(shè)計電路在實際生產(chǎn)中的光學(xué)臨近修正）就可以達到2-3億人民幣，其中主要成本是Mask，也就是光罩的耗材費用；

量產(chǎn)：芯片量產(chǎn)需要的晶圓，人員與耗材成本；

封測：即封裝與測試，芯片不可能一片硅就拿上去用，需要封裝成各式各樣的芯片，并且要進行檢驗和測試確保可用。這一項別看很簡單，但是可能占到芯片總成本的20%左右。

但是，車規(guī)芯片的全流程不僅僅包含了需要延長的傳統(tǒng)消費級芯片的全流程，還包含了與之配套的車規(guī)級認(rèn)證系統(tǒng)開發(fā)，滿足AEC-Q100的功能安全相關(guān)系統(tǒng)軟件的開發(fā)，長達1-2年的驗證車型導(dǎo)入調(diào)整與測試，并行與之匹配的整車系統(tǒng)和功能開發(fā)的調(diào)整與測試，最終才可能完成量產(chǎn)與芯片終端產(chǎn)品的部署。

這里特別需要注意的是最后一條，因為這也意味著，車規(guī)芯片的供應(yīng)商和對應(yīng)的車企，其實是高度綁定的。

舉個例子來說，2011年東日本大地震受災(zāi)時，瑞薩電子車載半導(dǎo)體的主力工廠曾在遭受重創(chuàng)：半導(dǎo)體潔凈室損毀嚴(yán)重，無塵車間的墻壁出現(xiàn)了大尺寸裂紋。當(dāng)時受損勘驗的結(jié)果認(rèn)為，企業(yè)部分恢復(fù)生產(chǎn)需要至少3個月左右，完全恢復(fù)則需要180天以上。

然而即便如此，豐田汽車作為瑞薩電子最大的客戶，寧可減產(chǎn)甚至停產(chǎn)部分車型，也沒有選擇更換供應(yīng)商。

此外，不同車規(guī)芯片和其他類型的消費芯片對于制程的需求也截然不同。

我們熟悉的移動端消費芯片（也就是手機芯片）就在不斷朝著工藝的頂峰攀登，但是我們看到的車規(guī)芯片大多是45nm甚至以上的制程，因為他們對于功耗的敏感度并不高。

蘇州納芯微去年推出的，國內(nèi)首款車規(guī)級LIN總線接口的單芯片壓力傳感器信號調(diào)理芯片NSA(C)9262，主要用于汽車空調(diào)和熱管理系統(tǒng)、進氣/尾氣管理系統(tǒng)、燃油蒸氣管理系統(tǒng)以及剎車助力系統(tǒng)等各個電子控制系統(tǒng)。同許多非常了解消費電子產(chǎn)業(yè)的朋友認(rèn)識中的芯片不同的是，絕大部分車規(guī)級芯片都是這種“粗笨古早”風(fēng)格的產(chǎn)物，但卻是一臺現(xiàn)代汽車必不可缺的組成部分

當(dāng)然，隨著汽車智能化和電動化的發(fā)展，自動駕駛帶來的高端側(cè)算力需求也就側(cè)面推動了高性能低功耗AI計算芯片在汽車領(lǐng)域的發(fā)展，高能效比的高算力芯片能在滿足相同自動駕駛算力需求的前提下提供更高的整車?yán)m(xù)航里程。與此同時，以Bosch為首的T1廠商也在通過將功率器件升級到碳化硅工藝，進一步的提升整車芯片系統(tǒng)的效率，提升續(xù)航，這一路徑也與移動端消費PMIC的追求大相徑庭。

另外，在芯片自身流程的最后一環(huán)封裝與測試，車規(guī)級芯片因為要面對的環(huán)境遠(yuǎn)比消費級電子其他芯片惡劣，其封裝，堆疊的要求也就與其他類型芯片不可同日而語，同時對ZeroDefault（零失效）的嚴(yán)苛要求，也讓車規(guī)芯片在測試階段對比其他消費芯片誕生了全新的挑戰(zhàn)。

換言之，車規(guī)芯片四個大字，背后都有我們難以想象的復(fù)雜度與困難，也與當(dāng)前飛速發(fā)展的消費電子工業(yè)有不小的方向性差異。

講到這里，相信大家已經(jīng)能夠比較直觀地理解，為什么“缺芯”問題反映到車規(guī)級芯片之上會那么激烈，那么持久——因為這真不是車企想換個供應(yīng)商就能立馬換的。

“缺芯”背后的實質(zhì)問題

現(xiàn)在讓我們回過頭看看這一輪芯片短缺的整個過程。

2018年以后，特朗普時代的美國政府為了打擊飛速崛起的中國高科技企業(yè)，不停捏造罪名、玩弄長臂管轄，大大突破了原有的國際商業(yè)規(guī)則底線，對以華為為代表的中國高技術(shù)企業(yè)施以“制裁”。而這其中，切斷關(guān)鍵零部件供應(yīng)是最典型，也是特朗普政府認(rèn)為最“有用”的一項措施。

以華為為始的一系列制裁，本質(zhì)上是美國政府對華展開的一場“科技戰(zhàn)”，旨在徹底遏制中國飛速崛起的諸多高技術(shù)企業(yè)

而其連綿不絕且無法預(yù)測（例如，連小米都能被美國國防部以“涉軍”為由，納入美國國防部黑名單）的制裁措施，讓所有業(yè)務(wù)牽涉中美兩國的跨國公司，產(chǎn)生了巨大的危機感。

這種危機感體現(xiàn)到具體業(yè)務(wù)應(yīng)對，便是各自對供應(yīng)鏈控制程度的無限加重。這不僅僅體現(xiàn)在企業(yè)對供應(yīng)鏈相關(guān)環(huán)節(jié)的投資上，更體現(xiàn)在供應(yīng)鏈周轉(zhuǎn)周期的提升上、體現(xiàn)在對時刻儲備可應(yīng)付更長周期生產(chǎn)的物料需求上。

這種儲備，可以是美國軍工企業(yè)不斷囤積稀土，也可以是那些被制裁或者擔(dān)心被牽連的企業(yè)，不斷超量采購囤貨。

自2019年起，越來越多的公司傾向于拉長供貨周期，更早的預(yù)定芯片，在倉庫和周轉(zhuǎn)中哪怕?lián)p失利潤也要囤積更多的芯片。以前零庫存運作的企業(yè)，現(xiàn)在要儲備幾個月的產(chǎn)品；以前儲備幾個月的企業(yè)，現(xiàn)在要備貨半年。

然而，除了豐田等極少數(shù)特例，多數(shù)車企卻并不在此行列中。

吸取2011年東日本大地震的教訓(xùn)，豐田汽車是少數(shù)有著芯片儲備習(xí)慣的車企

緊隨其后的，則是2020年新冠疫情在全球的爆發(fā)。

在全球停擺疫情剛開始的時候，大多數(shù)企業(yè)是措手不及的。為了減少損失，它們紛紛選擇“砍單”。其中尤以車企為多——因為比起各種消費電子類產(chǎn)品，汽車可是一種昂貴到需要分期的大件，但同時又是可以延后的。

很快，新冠在全球開始蔓延，多數(shù)國家受到影響，居家隔離、遠(yuǎn)程會議和在線教學(xué)，變得非常普遍。在這個背景下，包括手機、平板、筆記本電腦在內(nèi)的消費類電子產(chǎn)品出現(xiàn)了一輪爆發(fā)性需求。

企業(yè)永遠(yuǎn)跟著市場轉(zhuǎn)。在這個狀況下，由于汽車銷量的銳減，而消費電子類產(chǎn)品需求旺盛，于是晶圓工廠紛紛停止了車規(guī)級芯片的流片，將產(chǎn)能轉(zhuǎn)移給了消費了電子產(chǎn)品。而各國為了保經(jīng)濟而采取的“印錢”和“發(fā)錢”政策，又進一步刺激了消費電子產(chǎn)品、家電產(chǎn)業(yè)的火熱，面板，電腦，白電，黑電，耳機，手機……均出現(xiàn)了大幅增長。于是，這些企業(yè)紛紛向著晶圓廠“加單”。

無論從哪種角度看，特朗普政府都當(dāng)?shù)蒙稀笆甲髻刚摺钡亩x。先是喪心病狂地采用斷供關(guān)鍵部件等方式，試圖扼殺中國的諸多高技術(shù)企業(yè)；又在新冠疫情期間采取消極措施，坐看本國大爆發(fā)；最后更是啟動“核動力印鈔機”試圖依靠濫發(fā)鈔票來維持經(jīng)濟，進而贏得大選。種種倒行逆施，從宏觀面而言，導(dǎo)致了目前全球范圍內(nèi)嚴(yán)重的通脹壓力。而在產(chǎn)業(yè)層面，也間接導(dǎo)致了車企芯片的短缺

但進入2021年以后，隨著以美國為首的歐美國家疫情出現(xiàn)了受到控制的苗頭，加之其“核動力印鈔機”開始不斷發(fā)威，沉寂大半年的汽車消費也開始逐漸恢復(fù)。然而就在此時，車企們才突然發(fā)現(xiàn)，由于之前砍掉了太多的芯片訂單，庫存的車規(guī)級芯片已不敷使用。

既然缺芯片，自然就得加單。但此時，晶圓工廠的產(chǎn)能又已經(jīng)被消費類電子產(chǎn)品的訂單占滿，要想插隊是難上加難。

潛在的產(chǎn)能過剩危機

芯片訂單插不上隊，不代表目前全球芯片產(chǎn)能的不足。產(chǎn)能的問題，讓我們聽聽業(yè)界的大佬是怎么說的。

作為全球最大的8英寸晶圓生產(chǎn)方，臺積電董事長劉德音在今年3月底的TSIA（也就是臺灣半導(dǎo)體協(xié)會）的年會上就直接把話挑明了——成熟制程（例如28nm）的吃緊看似供不應(yīng)求，但其實全球的產(chǎn)能仍大于需求。

劉德音的履歷，在某種程度上也代表著現(xiàn)代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的歷史：1983~1987年任職于英特爾，擔(dān)任CMOS技術(shù)開發(fā)之制程整合經(jīng)理，進行微處理器制程技術(shù)的開發(fā)；1987~1993年任職于美國紐澤西州AT&T貝爾實驗室，擔(dān)任高速電子研究實驗室研究經(jīng)理，研發(fā)光學(xué)通訊系統(tǒng)；1999~2000年擔(dān)任世大集成電路制造公司總經(jīng)理；2000~2006年間在臺積電晶圓廠及營運組織歷任多項要職；200~2009年間擔(dān)任先進技術(shù)事業(yè)資深副總經(jīng)理；2009~2012年間擔(dān)任營運資深副總經(jīng)理；2012年3月~2013年11月?lián)喂餐瑺I運長；現(xiàn)任臺積電(中國)有限公司董事長

作為一位自1983年就開始投身半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，在業(yè)內(nèi)摸爬滾打已經(jīng)38年的資深大佬，劉德音的話應(yīng)該具有極高的權(quán)威性。而且，一場針對成熟制程的“腥風(fēng)血雨”，即將掀起——

就在國內(nèi)新冠疫情剛剛得到控制的2020年4月28日，總投資10億的長沙比亞迪半導(dǎo)體8英寸晶圓生產(chǎn)線項目在長沙經(jīng)開區(qū)正式動工。

一個月后的5月30日，西部半導(dǎo)體集成電路高科技產(chǎn)業(yè)園項目開工儀式在四川省綿陽市游仙區(qū)舉行。該產(chǎn)業(yè)園項目規(guī)模甚大，根據(jù)官方介紹總投資高達80.26億元，涵蓋集成電路（芯片）研發(fā)、設(shè)計、制造、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)，計劃建設(shè)起一個年產(chǎn)能最高可達60萬片的8英寸晶圓的產(chǎn)業(yè)集群。當(dāng)然，該集群并不只針對車規(guī)級芯片，而是將面向工控、汽車電子、電力能源領(lǐng)域、生物基因、射頻器件以及5G通訊產(chǎn)品等所有領(lǐng)域的芯片需求。

盡管8英寸晶圓在今天看來是一種“過時”技術(shù)，但仍有其價值，更是車規(guī)級芯片所需要的

當(dāng)然，我們也不應(yīng)該忽略極其重要的中芯國際。在中芯國際去年第四季度的電話財報會議上，聯(lián)合CEO趙海軍曾經(jīng)透露：公司在2021年底以前，將擴充4.5萬片的8英寸月產(chǎn)能；另外12英寸也將擴充1萬片/月。此前，中芯的8英寸晶圓的月產(chǎn)能，已經(jīng)達到了25萬片規(guī)模。

臺積電當(dāng)然也不會錯過這波行情。2021年4月22日，全球晶圓代工龍頭臺積電（TSMC）召開臨時董事會，核準(zhǔn)一筆高達28.87億美元的預(yù)算，用于擴充成熟制程產(chǎn)能。其中已經(jīng)決定并公開的計劃，包括擴張其位于南京的晶圓工廠，建設(shè)多條28nm制程（8英寸晶圓）產(chǎn)線。計劃在2023年達到“月產(chǎn)4萬片”。

也就是說，最近一年來，國內(nèi)從公開新聞可查詢到的8英寸晶圓產(chǎn)能擴張就超過每月70萬片規(guī)模。而這些產(chǎn)能最快，將在2022年中被釋放出來……

毫無疑問，這是標(biāo)準(zhǔn)的“頭疼醫(yī)頭”式的操作，只針對當(dāng)前問題，甚至在未來可能帶來潮水一樣且未必能完全消化掉的8英寸晶圓產(chǎn)能。

芯片本該只是一種商品，是推動現(xiàn)代工業(yè)社會，構(gòu)筑我們的現(xiàn)代生活所必不可少的基石。奈何現(xiàn)在，卻因為美國政府的一己私欲，在其不斷干預(yù)和阻撓下，竟成了一種“戰(zhàn)略物資”般的存在。

可以預(yù)期，隨著各種投資的蜂擁而至，芯片產(chǎn)能的新一輪爆炸性增長已蓄勢待發(fā)。成熟制程的芯片的短缺狀況，將被畫上句號。甚至在不久的將來，這種無視總產(chǎn)能的密集投資，極大概率將會導(dǎo)致一個惡果——過剩的產(chǎn)能將會席卷整個產(chǎn)業(yè)，掀起一陣新的腥風(fēng)血雨。

這個世界，需要一位屠龍勇士

回顧這一輪芯片危機的整個過程，我們越發(fā)深刻地感受，在這個“舊神”已陷入瘋狂的時代，無論為了自己還是為了整個世界市場，中國都有義務(wù)去聯(lián)合整個業(yè)界，建立一些不受美國影響的“局部領(lǐng)域”。

哪怕這個“局部領(lǐng)域”最初非常的微小，但我們卻有理由相信，有朝一日它將化作燎原之火。

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