为什么说全球缺芯是中国的机会?

市界2021-04-06
苹果砍单,奥迪闲置一万员工

编者按:本文来自微信公众号“市界”(ID:ishijie2018),作者:杨逍,编辑:李曙光,36氪经授权发布。

从去年12月开始,NBA 2K21游戏爱好者Kamo,就一直在等着买英伟达3060ti显卡。这个产品的售价从官方指导价3300元涨到了6700元左右,高配版本更是价格破万。

京东每次放货,都有超5万人预约,4个月来Kamo从没抢到过。游戏爱好者给英伟达30系列起了个绰号——“虚空显卡”,因为从来抢不到。

2020年年底,显卡已经因晶圆厂商产能不足而缺货,但缺货的远不止显卡。手机、电脑、游戏机、汽车等产品都在为缺芯烦恼。

3月29日,因汽车芯片不足,蔚来汽车的“江淮蔚来”合肥制造工厂停产5日。此前,福特、奥迪、本田、宝马、韩国现代也都受到影响,或停产,或减产,或裁员。

不止汽车,手机巨头也深受其害。三星暂停Note系列手机生产;苹果砍掉了iPhone12mini的产能;小米中国区总裁卢伟冰在个人微博感慨,“今年芯片缺货,不是缺,而是极缺”。

5G手机的崛起让芯片供需失衡,一些突发因素又放大了这个现象,如华为囤货引发抢货潮,骤然回温的新能源汽车市场和疫情带动的PC、数据中心市场也提高了芯片需求;而芯片产能非但跟不上,还受地震、火灾、暴风雨等影响减少。以一己之力扰乱各电子产品相关行业的芯片短缺现象发生了。

几个月过去了,缺芯恐慌毫无减弱的痕迹。不禁让人疑惑,芯片为什么就突然缺货了,作为中国被卡脖子的行业,这次全球缺芯对于中国芯片行业是危还是机?

暴涨的芯片需求

全球缺芯的本质原因在于供需的失衡。

5G手机和新能源车都需要更多芯片的支持。

5G手机比4G手机需要用到更多的芯片。以图像识别传感器为例,5G手机的摄像头从单摄变为双摄、三摄甚至四摄,这带动了摄像头芯片CMOS图像传感器的需求增长。

在管控手机信号的射频PA芯片上,4G手机平均需要3-6颗,而5G手机最多需要16颗,以获得更好的信号;在电源管理IC上,普通手机大概需要4-5颗芯片,但5G手机需要7-8颗,来解决5G耗电快问题。

2020年中国上市新手机218款,累计出货1.63亿部,国内市场5G手机出货量占比达到68.4%。

Realme中国区总裁徐起直言,今年芯片缺货不是单一芯片缺货,多项产品都面临供应问题。“手机供应链不仅主芯片缺货,还有电源芯片及诸多小料。”

除了5G手机对芯片的需求激增,新能源汽车也是芯片消耗大户。

相比传统燃油车每辆车不足百枚的芯片使用量,汽车智能化、网联化以后,新能源车对芯片的需求在每辆车千枚以上。

而新能源汽车的热度是在2020年下半年明显升温的。

2020年上半年,受疫情影响,大众集团、雷诺、日产、通用汽车、沃尔沃汽车、戴姆勒等车企亏损严重,法国雷诺上半年亏损约600亿人民币,甚至需要出售奔驰股份回血。

下半年汽车厂商对汽车销量预计保守,这导致车用芯片大厂英飞凌、意法半导体、恩智浦、瑞萨等纷纷砍掉台积电的代工订单。

但2020年下半年,新能源汽车却迅速回温,全球新能源汽车销量286万台,较2019年同期增长36%。

国新能源汽车销量达到136.7万,同比增长10.9%,创下历史新高。

汽车芯片对安全性、可靠性要求很高,需要“车规级芯片”。要达到“车规级”芯片的水准,需要进行较长时间的认证,100条芯片生产线里汽车厂家只能用10条。

汽车芯片对算力要求不高,以成熟工艺为主,主要在8英寸、90nm-0.13um制程范围生产。

中国中车8英寸FRD芯片

半导体产能波动时,传导到汽车领域,缺货就极为明显,毕竟可选择范围少。

台积电2020年汽车芯片只占台积电3%的销售额,而智能手机占48%,高性能芯片占33%。

美国伯恩斯坦咨询公司预计,2021年全球汽车芯片短缺将造成200万至450万辆汽车产量的损失,相当于近十年全球汽车年产量的近5%。

瑞萨电子、恩智浦等几家汽车领域关键芯片厂商纷纷上调了产品价格,据界面不完全统计,有21家汽车芯片企业先后涨价,其中,瑞萨电子的部分产品涨幅甚至达到100%。

材料公司日本信越化学于近日宣布将从4月起对所有硅产品提价10%-20%。硅是制造晶圆的重要原材料,晶圆则是制造芯片必不可少的模具。

芯片制造厂商都在努力地满负荷运转。

华虹半导体三季报显示,其三座8英寸厂当季产能利用率均超过100%;IDM半导体公司华润微三季度以来,8英寸产线整体产能利用率在90%以上;联华电子的产能排期已排至2021年第二季度。

中芯国际12英寸和8英寸产能爆满,无法给出具体的交期。爱集微报道,一位业内人士反馈:“从去年12月至今,一共才给我们排了100多片的产能。另外,与中芯国际合作了十几年,以前下单都是预付半款,今年三月却开始要求全款。”

华为抢购和疫情让芯片供需错乱

除了产业升级带来的需求上涨,缺芯现象还受到许多突发因素的影响。

第一个因素就是华为被打压后,大规模备货芯片导致的全球芯片抢购。

自美国打压华为后,华为开始大量储备芯片。这导致其他手机厂商为了自己的产品销售和发布不受影响,也开始抢购芯片。

WitDisplay首席分析师林芝告诉市界:“为尽可能增加芯片库存,华为高价让晶圆厂优先生产它的大量订单。晶圆厂将华为芯片订单放在首位,其他订单被排到2020年9月15日之后,市场需求和订单生产时间不匹配。”

台积电24小时为华为赶工麒麟芯片,5nm产能爆单;海思“转单”中芯国际后,中芯国际的12英寸晶圆和8英寸晶圆产线也爆满。

华为抢芯片备货,小米、OPPO和vivo等手机厂商为抢占华为空出的市场,也加大了芯片采购量,从按季度备货到按年备货。

以小米为例,Gartner研究报告显示,在2020年全球前十大半导体买家中,小米半导体支出达87.9亿美元,增幅最大,较2019年增长了26%。

消费电子领域芯片需求突然加大,晶圆代工厂产能不足,只得挤压其他类型芯片的产能,在代工厂面前议价权较差的公司出现芯片荒。

一家数模混合芯片供应商相关负责人在接受集微网采访时表示,中芯国际只能保证给他们排上每月订单总量的10%。

不过,德联资本高级副总裁方宏博士告诉市界,华为并非引起芯片短缺的主要原因,它从2020年9月起就无法向台积电等企业下单。华为对产能的影响可以得到修正,其影响主要在于引起芯片下游各行业的恐慌性备货和供需错乱,让行业从业者对产能失去预估。

疫情带来的PC、数据中心、新能源等产业的逆势增长,才是芯片需求突然暴增的真正原因。

PC市场从2010年开始就停滞不前,曾连续六年呈下滑趋势,一度被视为夕阳产业。

但疫情期间,居家办公、在线学习、消费需求的宅经济,推动PC产业(包括台式机、笔记本电脑和平板电脑)发展。

2020年三季度和四季度,PC产业逆势增长,Canalys数据显示,三季度全球PC出货量同比增长12.7%,第四季度同比增加25%,全年出货量增长11%,达到2.97亿台,创下2010年以来的最高全年增长率和出货量。

增长势头在2021年延续下去。Canalys预计,2021年全球PC市场出货量仍将增长8.4%。IDC则预测整个2020-2025年PC市场会有2.5%复合年增长率。

PC从CPU、内存、硬盘到电路板都对芯片存在极大需求,一下子将芯片领域供需不平衡的情况放大。

一个典型例子是,PC市场产业供应链一直很稳定,但2020年下半年,连声卡芯片(放音乐需要声卡)都出现了缺货,ALC662型号的集成声卡产品价格已经翻了10倍。

在诸多因素加成下,整个半导体领域供需严重失衡,需求骤然上涨。

跟不上的芯片供应

需求暴涨,供给却跟不上,成熟芯片制程用到的8英寸晶圆,产能尤其紧张。

8英寸晶圆产能一度被视为落后产能,仅能用来生产90nm以上的芯片。22nm以下的高端芯片只能用12英寸晶圆生产。汽车芯片、射频芯片等对性能要求不高的芯片常用8英寸晶圆。

从2008开始,全球各大晶圆厂就开始关闭8英寸产线,扩大高制程、利润率高的12英寸产能。8英寸晶圆厂的数量从2007年巅峰时期的200条降低到仅剩90多个。

深度科技研究院院长张孝荣告诉市界:“原本市场期待中国能填补这个领域的空缺,但由于特朗普打压中国技术产业链,中国发展遭到严重冲击,进而导致全球成熟制程的产能严重供不应求。”

中芯国际2020年第四季度电话财报会议上透露4.5万片的8英寸月产能,远低于被列入清单前计划的7万片/月。

市面上芯片产能本就不足,芯片制造厂商从去年开始似乎还流年不利,自然灾害导致的停工一桩接一桩。

2020年10月,大火烧毁了位于日本南部的旭化成微电子公司(AKM)旗下的一家芯片工厂,大火持续了3天,这场大火让AKM的芯片涨价,部分型号由5美元涨到110美元。

2月下旬,美国半导体重镇德州又遭遇历史性冬季风暴,出现大规模停电,美国德州最大的电力合作公司甚至因此次暴雪欠下18亿美元债务,申请破产保护。

约占三星总产能28%的三星电子奥斯汀工厂、恩智浦旗下两座生产汽车微控制器(MCU)、微处理器(MPU)、传感器和电源管理等芯片的8英寸晶圆工厂和英飞凌1座8英寸晶圆工厂等因当地优先保障民水民电停产。

3月19日,日本汽车芯片大厂瑞萨电子那珂工厂发生火灾,导致该厂12英寸产线停产,预计需要1个月复产。火灾一个月前,那珂工厂才因地震停产近半个月,当时瑞萨电子刚刚因全球车载芯片短缺将海外企业订单转到这家工厂。

汽车领域需要车规级芯片,可用产线有限,大火、地震、极寒天气导致汽车芯片主力工厂停产,加剧了汽车芯片短缺情况。

供需严重不足,整个半导体展开了一场抢产能大赛。

云岫资本合伙人兼首席技术官赵占祥告诉市界:“我认识的一些晶圆厂代工服务公司,最近都不敢出门,因为遇到客户都是来要产能的。芯片公司管流片的运营负责人则不敢回公司,到处跑要封测产能、晶圆制造产能,老板就在后方等着。元旦时,封测厂商华天的客户酒会已经一票难求。”

为保持产品能稳定供应,手机厂商开始采用双芯片平台策略,如红米K40同时搭载了870/888处理器,3月19日OPPO Find X3搭载骁龙870/888处理器。

IDC甚至预测,到2022年,将有超过50%主流手机厂商旗下5G手机横跨3家或以上芯片平台,以保障供应稳定。

iPhone12mini被苹果砍订单缺货,其实也是三星屏幕因缺芯供应不上导致的,苹果思考了一下,决定先把出货量最小的12mini砍掉,以保证另外两个型号的销售。

汽车领域,日本、美国、德国政府已经官方出面,希望台积电给汽车产业分产能。

不过,黄崇仁曾公开表示,与台湾地区“经济部长”王美光开会讨论时,5家厂商都表示很难挤出产能。

芯片国产化的机会来了?

短时间内芯片危机可能很难缓解,但这却是国产化的一个机会。

各大芯片厂虽然开始扩产,但远水解不了近渴。

根据国际半导体产业协会去年11月份的全球晶圆预测报告,到2021年底,全球8英寸晶圆生产线将增至202条,达历史新高。

中芯国际计划2021年扩充4.5万片的8英寸月产能;力积电预计2021年年底计划增加2万片8英寸月产能;华虹无锡厂预计2020-2021年将迅速扩充至4万片/月产能,其中,8英寸厂未来有1-2万片/月扩充空间。

部分半导体企业选择建厂。北京燕东微电子2019年新建成的8英寸生产线2021年一季度将实现量产,预计年底能达到4万片月产能;华润微电子的12英寸晶圆厂正在建厂;闻泰科技的12寸晶圆厂则2021年1月刚刚动工。

国产12英寸的晶圆芯片

这场危机让各国意识到芯片自主的重要性。

为实现“技术自主”,欧盟将筹集数百亿欧元,推动半导体相关技术发展;美国半导体产业协会(SIA)呼吁美国将未来5年芯片研究的联邦拨款从15亿美元提高到50亿美元。

中国工信部则明确表示,国家会加大力度扶持芯片产业,力求让中国芯片自给率在2025年达到70%。

两会代表也将汽车芯片国产化提上议程。

长安汽车董事长朱华荣呼吁主机厂试用国产芯片,广汽集团董事长曾庆洪则提出“实现汽车强国目标首先要先强芯”、“加强汽车关键零部件产业链建设”。

国产车企也加深在汽车芯片领域的布局。

2月8日,长城汽车宣布参与北京地平线机器人技术研发有限公司(下称“地平线”)的战略投资。地平线专注于人工智能算法芯片的研发,有车规级量产芯片产品。除长城汽车以外,比亚迪、长江汽车电子、东风资产等汽车产业链相关企业也参与了地平线此次3.5亿美元的C3轮融资。

截止2019年底,我国芯片的消耗量占世界芯片消耗量的42%,但国产芯片的自给率不足30%。

这场全球芯片短缺催化了国产芯片替代进程。更重要的是,过去中国芯片行业处在“造不如买”的市场环境下,耗费巨资造芯片,但国内企业对于芯片的需求却不大,造芯片的压力颇大。

现在中国制造崛起,手机产业链,汽车产业链已然蓬勃,中国已成为世界上最大的芯片需求市场。

有了本土需求后发展出整机组装产业,比如富士康。有了富士康之后,为整机厂商供货的模组类公司发展起来,如舜宇光学、欧菲光成为龙头。

为全球客户供货的模组类企业,又对芯片需求极大,市场起来了,芯片产业发展的市场动力就有了。

在国家集成电路产业投资基金(下称国家大基金)一期支持下,中国培养出汇顶科技、国科微、纳思达、景嘉微等一批芯片设计公司。

现在是中国芯片制造利好和利空并存的时期。不同于国家大基金一期将资金重心放在半导体设计类企业上,国家大基金二期投资重点已经放在集成电路封测、设备、材料等更上游的环节。

至此,中国已有芯片国产化的产业基础。本次芯片短缺又极大加剧企业对产业链自主的渴望。包括汽车在内的各行业客户们更愿意给国产芯片机会,芯片国产替代进程加速。

此次芯片短缺本质源于芯片制造产能不足,以及更上游的半导体设备和半导体材料紧缺。

这对于中国芯片行业的启示是,中国也不能仅停留在芯片的设计环节。实现产业链更多关键环节的完善,才能成为真正意义上的半导体强国。

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