汽車“缺芯”仍將持續，為什么汽車需要那么多芯片？

到現在幾乎每個人都知道汽車行業仍然短缺半導體芯片，盡管情況似乎正在改善。

在這一背景下，車企與晶圓廠就2023年芯片代工價格的Battle近期也漸入高潮。處于“弱勢”地位的車企，明年還將面對新一輪的芯片漲價嗎？


01“缺芯”仍將持續

在汽車電動化、智能化的大趨勢下，全球汽車芯片市場規模整體呈現增長趨勢。2019年市場規模增長至403億美元，2020年受新冠疫情、汽車芯片需求大幅增長等影響導致了席卷全球的“汽車缺芯潮”，使得全球汽車芯片市場規模有所下降，規模約395億美元，同比下降2.1%。預計2025年，市場規模將達到近647億美元，對應2021-2025年復合平均增速為6.8%。

相關數據顯示，截至10月30日，由于芯片短缺，今年全球汽車市場累計減產約390.5萬輛。到今年年底，全球汽車市場累計減產量將攀升至427.85萬輛。

除了對汽車產量的直接影響，更為嚴重的是，“缺芯”正在破壞著整個產業的生產秩序。長安汽車董事長朱華榮在2022中國汽車論壇上指出，芯片短缺導致芯片價格飆升，主機廠采購成本增加，訂單交付周期被迫延長，整個產業的生產秩序被嚴重破壞。“為了搶產能，很多新車都是先裝上，缺零件的話，等零件到了再補充。在這種供給不可控的情況下，帶來了很多產業的異常現象。”朱華榮稱。

需要關注的是，“缺芯”造成的影響還將持續到2023年。徐大全表示，博世中國目前正在就2023年芯片訂單情況與多家芯片供應商談判，但很多芯片供應商反饋明年還不能滿足博世目前的訂單需求。“有缺口，甚至有些缺口相對較大。”他道。

這一情況自然不是博世一家獨有，而是籠罩在整個汽車行業的陰影。不久前，Stellantis首席執行官唐唯實（Carlos Tavares）在接受外媒采訪時也表示，半導體供應鏈將保持緊張直到明年年底。為保證未來一段時間內的芯片供應穩定，Stellantis日前與英飛凌簽署了非約束性諒解備忘錄，英飛凌將保留芯片產能，在2025年至2030年期間直接向Stellantis的一級供應商供應CoolSiC?裸芯片，潛在的采購量和產能儲備價值超過10億歐元。

“2023年車用芯片應該還是會處于短缺狀態，但情況會有一定程度的緩解。”汽車行業資深專家邵元駿稱，此前芯片短缺的主要原因集中在疫情導致芯片供應商被迫停工停產以及海陸運輸不順暢等物理因素上。如今，新冠肺炎疫情的影響較此前已有所降低，芯片短缺狀況也會有所緩解。在他看來，未來一段時間仍會存在“缺芯”問題主要是由于芯片本身有一定生產周期，盡管臺積電、英飛凌、安森美等主流芯片制造商紛紛宣布擴產，但這些產能真正釋放還需一定時間。

02為什么汽車用的半導體芯片那么多？

汽車芯片即車規級芯片，是汽車的集成電路，屬于半導體元件，在汽車電動化、智能化、網聯化、共享化等各領域發揮重要作用。其按照應用分為5大類：主控芯片、傳感器芯片、模擬芯片、功率芯片、存儲芯片。

紐約時報說現代汽車可以使用多達 3,000 個半導體芯片，而另一個消息來源說超過 1000 個。我敢肯定這取決于你在計算什么，但就在 1960 年代，汽車中的電子設備還非常局限于汽車收音機. 不久前幾乎完全是機械的產品怎么會有這么多芯片？答案有幾個部分，它反映了芯片在廣泛的消費和工業產品中的使用普遍增加：性能、成本以及功能從硬件到軟件的遷移。

對于汽車而言，1973 年石油危機后對提高燃油經濟性的大力推動導致電子設備在發動機控制中的使用迅速增加。雖然電子點火裝置在 1960 年代后期開始出現，但使用微控制器芯片進行發動機控制證明了數字方法的可能性。使用傳感器監測溫度、曲軸位置、空氣質量流量、節氣門位置和廢氣中的氧氣濃度等信息，汽車制造商能夠顯著改善其車輛的燃油經濟性和排放狀況。控制器芯片進行即時計算以優化發動機性能，這是機械傳感器和聯動裝置無法做到的。

這凸顯了半導體芯片使用增長背后的一大推動力：使用軟件實現許多僅靠硬件可能難以（甚至不可能）實現的功能。計算向燃油噴射器供油的最佳速率可能涉及實時求解復雜的方程式或查找表格中的數字。使用計算機芯片和一些軟件很容易（而且成本低廉）。這也是我們如何獲得更復雜的自動變速器，使用軟件來實現復雜的控制方案，例如下坡時降檔。連接到速度傳感器的控制器芯片將信號發送到控制變速箱螺線管的半導體電源開關。這凸顯了功率半導體、在數字控制下切換功率的設備的作用，在整個車輛中廣泛使用。如果您將這些設備也算作“芯片”（正如紐約時報可能所做的那樣），那么車輛中的半導體設備數量就會增加。

汽車級半導體芯片及其控制的相關開關和設備比機械芯片更可靠。我記得在我年輕很多的時候，一位朋友向我展示了他們 1968 年 Mercury Cougar 后備箱中的順序轉向信號燈。紅色轉向燈顯然連接到一個“聽起來像洗衣機”的小型電機驅動旋轉開關。一旦觸點磨損或腐蝕，那東西就一團糟。轉向半導體開關和一個簡單的定時器電路使這樣的機制更加可靠。

再舉個例子，幾年前，我租了一輛大眾甲殼蟲，當我跳進車里關上車門時，駕駛座的車窗在車門即將關上時搖下了一點，然后又彈了回來。這平衡了乘客艙內的壓力，所以你的耳朵不會爆裂。純機械地實現這種功能確實具有挑戰性，但使用微芯片可能只需要幾行代碼。車輛的車身電子設備——電動車窗、門鎖、側視鏡通常連接到車身控制模塊 (BCM) 芯片。BCM 還與整個汽車的其他電子單元進行通信，例如儀表盤和許多傳感器。當然，信息娛樂系統使用大量芯片。

關于用軟件而不是硬件實現事物的另一件事：您可以在發布產品后對其進行修改。我們一直在我們的計算機和電話軟件中看到這一點——似乎每十次 Zoom 會議我都會得到一個新的軟件更新。但是硬件？特斯拉已經展示了“無線更新”的強大功能，它可以修改汽車的功能。我記得 GE Aviation 還進行了軟件修復，以暫時解決波音公司使用的 GEnx 渦輪風扇發動機的高空結冰問題。



03新一輪漲價將到來？

據德邦證券統計，今年三季度，國際主流芯片供應商的MCU產品持續緊缺，最長交期達52周，且普遍呈現漲價態勢。10月初，日本頭部功率半導體IDM大廠羅姆半導體正式調漲新、舊產品報價，漲幅約10%，部分產品線報價漲幅有所不同。對此，羅姆上海子公司董事長藤村雷太表示，原材料等成本結構持續上漲，漲價是為了應對公司后續的投資計劃、產能部署，以及持續增加的需求。同時，意法半導體、德州儀器和英飛凌也計劃于今年四季度提高工業和汽車元器件的價格，漲幅高達20%。

有業內人士坦言，車用芯片存在結構性短缺，功率半導體與MCU供應目前仍處于相對吃緊狀態。據了解，IDM大廠的車用IGBT交期都在50周以上，2023年車用芯片包括功率半導體等產品價格的漲勢可能延續。這一趨勢在近期車企與晶圓代工廠針對2023年報價協商中也已顯露苗頭。部分晶圓代工廠商預估，可達成2023年全年代工報價個位數百分比調升，并表示更高比例漲幅可能性依然存在。甚至有車企表示，只要供應順暢，訂單價可“隨行就市”。

不過，在江西新能源科技職業學院新能源汽車技術研究院院長張翔看來，明年芯片出現較高幅度漲價潮的可能性較小。在需求端，盡管新能源汽車發展異常迅猛，但從增速上看，新能源汽車市場正逐漸趨于穩定。數據顯示，2021年中國新能源汽車產銷同比增長均超160%，而今年前10個月的產銷同比保持在110%的水平，增速稍有放緩。新能源汽車購車補貼退出等因素也會對新能源汽車銷量產生一定影響。同時，芯片供應商的產能正在不斷擴充，2023年將釋放一定產能，緩解車用芯片供需嚴重不平衡的現狀。據業內人士預測，半導體制造上2023年的汽車芯片產能預計可增長約20%。

“據我了解，今年有很多企業在囤貨，芯片短缺情況明年應該會有所緩解，出現像之前那樣的漲價潮可能性比較小。”一位業內人士稱。不過，目前看來，代工價格上調已不可避免。對此，張翔表示，代工價格上調后，車企的造車成本會隨之增加，最后可能會反映在售價上，汽車銷量也可能會因此產生一定波動。美國咨詢機構AlixPartners（阿利克斯合伙公司）日前發布的報告也指出，芯片制造仍然是汽車產能的瓶頸，汽車產業芯片短缺價格上漲將最終拉高汽車銷售價格。

英特爾CEO 帕特·基爾辛格（Pat Gelsinger）曾預測，到2025年，芯片將占高端汽車物料成本（BOM）的12%，到2030年升至20%以上。與動力電池高達40%以上的比重相比，盡管在智能化趨勢下，芯片需求量在大幅增長，但目前芯片成本占汽車成本的比重并不大。“年初動力電池大幅漲價，這個成本是供應鏈任何一環都難以承擔的，最終只能反映在車價上。但芯片代工價格上調帶來的成本壓力或可通過中間供應商、車企消化掉。”邵元駿表示，如果芯片漲價幅度可以由中間環節消化掉，最終不會對車價有所影響。

04本土芯片供應商仍有待發展

面對“缺芯”難題，各國都在加大本土芯片產業的支持力度。日前，在日本政府主導下，豐田、電裝、索尼、日本電報電話公司（NTT）、日本電氣（NEC）、軟銀、鎧俠、三菱 UFJ 銀行等8大巨頭聯合組建了半導體公司Rapidus，發力半導體產業。我國對芯片產業也高度重視，明確提出到2025年實現70%的芯片自給率。

在市場、政策的雙重推動下，多家本土企業抓住“芯”機遇，大力發展車用芯片。今年7月，比亞迪半導體投資1億元，成立新的半導體研發公司；9月，中芯國際天津西青12英寸芯片項目正式開工，規劃建設月產能10萬片的12英寸晶圓生產線，產品主要用于通訊、汽車電子等領域。此外，士蘭微、華潤微、新潔能、華微電子、宏微科技、時代電氣等企業在IGBT產品上均有所突破。

徐大全坦言，出于供應鏈穩定的考量，博世也考慮將本土芯片供應商納入其供應鏈體系之中。然而，從采購角度來看，目前尚未看到能夠滿足博世需求、車規級的且能夠大批量量產的本土芯片供應商存在。對此，邵元駿表示，車用芯片對先進制程的要求不大，其核心是持續的穩定性、安全性。英飛凌、德州儀器等國際芯片大廠的產品均已經經過長時間驗證，但我國芯片產業起步較晚，很多芯片企業的產品在性價比、穩定性上都還存在一定差距。沒有得到足夠驗證，讓很多車企不敢選擇本土芯片產品。

此外，穩定性要求高的同時，與消費電子芯片相比，汽車芯片利潤較低。張翔表示，汽車芯片利潤率普遍較低，本土芯片企業做汽車芯片很難從中獲利，尤其是初期也很難打開市場，“投入的錢可能都賺不回本”。相關報告指出，車規級芯片的利潤率比消費電子芯片的利潤率低11個百分點左右。同時，汽車芯片是半導體產業中的小客戶，只占全球芯片產能的6%～10%。

在上述專家看來，本土芯片企業還需好好打磨，給它們充足的成長期。“也許2-3年后，情況會有所不同。”徐大全道。