芯片荒今年难以缓解，缺芯给汽车工业供应链提出新的课题

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2021年芯片短缺对汽车行业的打击巨大。根据AutoForecast Solutions（AFS全球汽车生产预测）最新数据，截至12月19日，由于汽车芯片供应短缺，已造成全球汽车减产1027．2万辆，预计全球2021年全年减产汽车1131万辆。北美洲已减产汽车317．8万辆，预计全年减产341．2万辆；欧洲市场已减产295．4万辆，预计全年减产334．9万辆。除中国外的亚洲其他地区中，目前已减产174万辆，预计全年减产195．2万辆。

2月7日AFS表示，由于芯片短缺，全球范围内减产的汽车数量较一周前激增61％，至37．05万辆汽车。据AFS最新预计，汽车制造商今年或减产超过100万辆汽车。

与汽车产业的凄风苦雨相比，芯片产业是艳阳高照。《华尔街日报》1月30日报道，受全球半导体短缺和需求增长影响，芯片行业刚刚度过了有史以来销售状况最好的一年。高德纳咨询公司发布的信息，2021年全球芯片销售额同比增长约25％，首次突破5000亿美元，达到创纪录的5835亿美元。工厂昼夜不停生产仍无法满足需求。预计供应长期短缺将使半导体行业今年的收入增长9％，增速超过历史平均水平。高德纳咨询公司估计，芯片业的乐观情绪导致2021年资本支出达到创纪录水平，至少有1460亿美元，为5年前的两倍多。

美国格芯公司首席执行官汤姆·考尔菲尔德在接受记者采访时说：“芯片行业用了50年时间才发展成一个规模达5000亿美元的产业。我认为这个数字只需8到10年就能达到1万亿美元。”

英特尔公司首席执行官帕特·格尔辛格说：该公司去年创下销售纪录，“2022年只会更好。”

然而，芯片短缺现象依然没有缓解。

1月25日，美国商务部发布《半导体供应链信息征询风险报告》，汽车制造商、医疗设备制造商等芯片买家持有的库存中值已从2019年的40天降至2021年的不到5天，关键行业的库存甚至更少，全球半导体短缺将至少持续到今年下半年。

报告指出：瓶颈主要集中在几种特定类型的半导体输入和应用中，包括传统逻辑芯片（用于汽车、医疗设备和其他产品）、模拟芯片（用于电源管理、图像传感器和射频）和光电子芯片（用于传感器和开关）。

芯片产能主要瓶颈是晶圆、材料、组装、测试和封装能力等视为瓶颈。美国商务部的报告几乎承认美国政府在解决瓶颈方面无能为力，没有措施能立即缓解短缺。

美国商务部副部长唐·格雷夫斯承认，当前美国半导体行业面临两大危机，一是半导体供应短缺扰乱了汽车、消费电子等多个关键行业，造成企业裁员和经济复苏放缓；二是美国在半导体供应链的“长期领导力”面临威胁，过去20年美国占全球半导体生产的比重大幅下滑。

美国商务部长吉娜·雷蒙多还提到某些芯片价格“异常高”的情况。美国海纳金融集团说，目前全球半导体买家等待产品交付的时间平均超过25周，远高于10至14周的公认“健康范围”。但是，芯片行业已经开足马力，从2020年下半年到2021年三季度，产能利用率都在95％以上。

半导体行业的资本支出在2021年接近1500亿美元，2022年将超过1500亿美元。相比之下，在2021年之前，油气行业每年的资本支出从未超过1150亿美元。据华尔街日报报道，Gartner称，全球芯片制造商预计今年将投入约1460亿美元的资本支出，较上年增长约三分之一，比2019年新冠大流行前高出50％。这项投资是五年前行业支出的两倍多。

芯片制造商正在建设新半导体工厂，但这些投资需要时间才能转化为产量的增加。此前宣布的一些投资预计最早将于2022年下半年上线。

还有报道称，芯片制造商为提高产能而进行的投资不会很快落实，这也使供应持续受限。但据贝恩公司预测，随着新的芯片工厂投产，该行业到2025年可能面临生产过剩的风险。

并非所有芯片在价值4640亿美元的半导体行业中都享有平等的地位。

美国商务部确定的存在严重半导体供需不匹配的特定类型产品，包括医疗设备、宽带和汽车。具体包括：主要由传统逻辑芯片制成的微控制器，例如40、90、150、180和250 nm节点；模拟芯片，包括例如40、130、160、180和800 nm节点；以及包括例如65、110和180 nm节点的光电芯片。

据Gartner估计，台积电、三星和英特尔三家公司，大约占到了2021年芯片行业投资的五分之三。几乎所有这些投资都被用于尖端技术，这一领域依然有丰富的拓展空间。目前每6美元投资中只有不到1美元被指定用于订单积压时间最长的成熟工艺芯片。所谓成熟工艺芯片（使用28纳米或以上工艺制造的芯片）是最稀缺的芯片，许多只卖几美元一个，采用旧技术和旧设备生产。用于先进芯片的5纳米晶圆，售价约为17000美元。相比之下，一块28纳米晶圆的价格约为3000美元。由于利润微薄和需求下降的风险，许多半导体制造商对这些芯片上进行数十亿美元的投资持谨慎态度。

台积电和索尼表示将在日本建立一个70亿美元的芯片工厂来生产成熟工艺半导体，努力填补这方面的空白。该工厂要到2024年底才能开始大规模生产，因此它无助于解决当下影响汽车和电子产品生产的问题。这意味着汽车、家用电器和小配件中使用的普通芯片供应将持续紧张，等待订单交货的时间依然会很长。

汽车行业习惯低价采购，导致半导体供应商没有动力扩大产能。整车厂大多采用准时化管理模式，要求芯片供应商被动的配合，半导体厂商花几年时间，几亿到数十亿美元建立的芯片产能，可能在生产前30天时间被整车厂取消订单。因此，半导体厂商对产能的扩充慎之又慎。

Counterpoint Research的一位技术市场研究员估计，对受打击最严重的半导体类型的投资受限，意味着传统芯片供应赶不上预计需求的状况将持续到2024年。

许多传统芯片制造商都不愿对新产能进行大规模投资，因为到几年后新工厂开始生产时，可能已经没有像现在一样的需求，导致设备使用不足和损失。

一家新工厂生产成熟工艺芯片，如28纳米的产能，会因为前期成本和开始生产时产量较低而产生亏损，而在旧工厂里运行着旧设备拥有高效的成本结构，这是业内竞争者们很不愿面对的局面。生产汽车芯片的产线大多为8寸线（甚至6寸线），产线建立时间较早，折旧基本完成，因此晶圆生产成本较低，再投入建设新的8寸晶圆厂并无成本优势，因此8英寸晶圆的产能5年来平均年增长率仅为3％。

虽然有的半导体IDM将汽车芯片的生产转移到老旧的12寸产线上，意图提高产能并获得规模效应，但是产线调试、产品验证（半导体供应商处和汽车客户处）和产能爬坡都需要较长的时间，缓不济急。

一些存量8寸线和6寸线也在转型生产化合物半导体如碳化硅或者氮化镓，进一步减少了硅芯片的产能，这也直接或间接影响了汽车芯片的生产。

因此，所谓今年下半年汽车芯片荒会缓解的说法，不过是心理安慰。