“缺芯”将导致一季度减产100万辆？丨C次元
目前业界正在努力解决的是“一篮子鸡蛋太多”的情况。
近日，“芯片慌”越演越烈。德克萨斯州的大风雪以及日本地震，让芯片短缺的问题愈加突出。实际上，行业对于“缺芯”问题非常关注，好几家研究咨询机构都发布了相关报告。
近日，IHS发布了一篇关于芯片危机的报告《Managing the 2021 automotive chip famine》，不过，这个报告发布的时候，还没有碰到得克萨斯州大面积停电和日本地震的事情。报告认为，芯片短缺会导致2021年Q1全球汽车减产67.2万辆汽车，并且短缺现象会持续到Q3。不过，目前IHS将减产数量的预估上调到了100万辆。
IHS在报告中建议，“这场危机凸显出，汽车制造商、Tier1供应商、半导体供应商及其晶圆厂之间需要调整产能和采购模式。在短期内，只有全行业的合作才能有助于减少这种影响。”
现在来看，情况要比这个预估严重很多。根据这个报告，我们来解读一下芯片短缺的具体情况。
MCU为什么缺？
IHS Markit的供应链和技术团队从2020年4月以来一直在跟踪芯片形势，就像前面所说的，“由于微控制器单元（MCU）的交付周期为26周或更长，供应链短缺可能至少会持续到今年第三季度，”IHS Markit半导体和组件高级首席分析师Phil Amsrud说。
实际上，在整车上面，MCU几乎应用于所有领域，包括动力系统（发动机ECU、变速器ECU）、底盘（安全气囊ECU、防抱死制动系统[ABS]/电子稳定控制[ESC]ECU）、车身（车门ECU、车身控制模块）和高级驾驶员辅助系统（ADAS），如驻车ECU。可以说，虽然小但是极其重要。
根据IHS的调研，由于MCU适用于所有的域，以及IC小型化和高频的需求，MCU需要40 nm以下的制程，而大部分IDM都把芯片生产外包给了台积电（TSMC）等代工厂，目前台积电TMSC生产出货量占所有汽车MCU约70％的市场份额。
所以，当MCU的需求受到限制以后，实际上最终都要去台积电（TSMC）催货。也就是说，整个汽车行业看上去受器件的影响较小，但是目前确实存在核心MCU和高算力芯片都放在一个篮子里的情况，最终发生“踩踏”。
而MCU的短缺，也严重影响到了像博世Bosch、大陆Continental和电装DENSO等Tier1供应商。他们的产品都应用了至少30个或更多不同的ECU。博世Bosch和电装DENSO都已经证实，它们从外部购买的MCU和模拟集成电路（IC）供不应求。
此外，根据业内专家朱玉龙的分析，从供应风险来看，AI芯片、SoC、GPU芯片（目前这类高算力的芯片，能依靠的只有英特尔、三星和台积电三家）到MCU，这些制程要求高的芯片目前都和台积电的状态很有关系，次一级的CMOS芯片还行（其他如内存、模拟、功率分立器件和MEMS传感器，由于制程要求不算高，汽车芯片企业依靠过往的投资还能撑得住）。
从交货时间来看，通常MCU要12~16周才能完成内部生产，但目前积压的订单要26周甚至38周的时间才能消化完，现在几乎所有汽车芯片的交货时间都延长了1~2个月。而且，一些汽车芯片供应商去年11月就对IHS Markit表示，台积电不会在2021年第三季度前接受交货订单。
现在还有一个大麻烦是，台积电缺水。公社《台湾缺水加重芯片短缺》也讲述了，由于季节性干旱，台积电和三星在台湾岛东侧的主要制造基地都面临用水问题，这或将加剧全球汽车行业芯片供应的紧张。
从短缺区域来看，IHS认为，中国大陆的芯片供货量中断程度最厉害，根据现有信息，第一季度的短缺可能接近25万辆。一汽-大众、上汽大众、上汽通用和东风本田等汽车制造商的工厂受到影响，停产时间从5~14天不等。
24日，上任不久的美国总统拜登也签署了一份行政命令，来促进美国芯片制造业的发展。再“荒”下去，大家都受不了。像通用汽车公司2月10日就表示，全球半导体芯片短缺可能令其2021年利润缩水达到20亿美元。
除了通用，福特路易斯维尔工厂也停止了生产Escape车型。福特还表示，从1月19日开始，将暂停在德国萨尔卢伊斯工厂生产福克斯一个月。福特在芝加哥、迪尔伯恩卡车、堪萨斯城和奥克维尔的工厂也受到影响。而且本田、雷诺、丰田、马自达和其他一些供应商也发布了类似的声明。小小的芯片，引起了这么大的“饥荒”，真是始料未及啊。
有没有变通的办法？
为什么会发生“一篮子鸡蛋太多”这种情况？首先是，汽车MCU芯片的市场也是高度集中的，根据HIS调研的数据，MCU供应商排名前7位所占的份额就达到了98％，只有极少数的意法半导体保持了较高的垂直整合水平。
此外，使用方面，MCU（以及片上系统和ASIC）不容易允许从另一个供应商处进行组件二次采购。MCU具有专有架构，很难从一个供应商转移到另一个供应商。MCU不像存储器集成电路、分立和功率器件、标准模拟集成电路、传感器、执行器和逻辑集成电路那样更具互换性。
因此，如果MCU供应受限，供应商必须增加产能，但几乎所有的MCU都是由台积电来完成的。这就解释了为什么车企和Tier1供应商都会受到类似的影响。不管他们有多少资源，就MCU而言，目前业界正在努力解决的是“一篮子鸡蛋太多”的情况。
造成芯片短缺还有一个原因：汽车芯片早期是在200mm晶圆上生产的，而现在很多公司不愿意投资成熟的技术（担心沉没成本太高），转向了300mm晶圆，而且车企不断转向“fab-light”（轻晶圆厂）策略，使得需求变得非常集中。
换句话说，原有汽车企业主要盯着供应链上的Tier1、Tier2，芯片方面仅限于保证供应，因此芯片制造商在制程这边的策略没有被车企所关注，所以这次芯片短缺反映的是深层次的矛盾问题。
短缺还有一个原因，是与业界的预期相反，由于各种消费电子产品仍在采用200mm晶圆，因此需求实际上有所增加。例如，从2020年开始发展的5G手机，包含了更多的射频（RF）功率放大器、CMOS图像传感器和电源管理IC。这也导致了产能紧张，从2020年底开始出现了冲突。
最后我们来看看，根据IHS的调研，奥迪Q7、雪佛兰Equinox和本田雅阁的MCU采购揭示了对不同MCU供应商的广泛依赖，即使是在不同的领域。我们从IHS所作的分解，可以看出些端倪来。
相对于本田雅阁的MCU（7个供应商，20个MCU），奥迪Q7用了7个供应商的38个MCU。其中，动力域采用2枚英飞凌MCU；底盘和安全域使用4个瑞萨MCU、4个NXP MCU，2个Microchip、以及Texas和英飞凌各1个；ADAS和娱乐域这块，也用的很多。
IHS在报告的最后提出了几个业内普遍关心的问题，MCU的价格会上涨吗？我们还能做什么？长期的影响是什么？
IHS认为，由于供需失衡，这种不平衡导致MCU有10~15%的价格上涨是合理的，这种结果和生产线的停产，以及连续的产线开、关相比，影响将是有限的。而且，未来几个季度，合作将使所有车企和Tier1供应商都能获得一些MCU，而不是少数人得到想要的MCU，其他人什么也得不到。最后，芯片短缺、COVID-19疫情，以及过去十年发生的其他事件，都将有助于提高车企和Tier1供应商对风险监控和管理重要性的认识。
