全球汽车缺芯危机，国产替代有望逆势而上

“芯片荒”的蝴蝶效应成为全球汽车产业的空前危机。

IHS Markit预测，因芯片短缺今年一季度全球汽车业产量或较原先目标减少67.2万辆，且影响将延续至三季度。这场危机凸显了汽车制造商、一级供应商（Tire 1）、半导体供应商及其晶圆代工厂之间调整产能和采购模式的必要性。

然而，平衡供需是一方面，其背后凸显的是更深层的原因——全球半导体产业结构正趋于两极分化——产业的一端，芯片设计爆炸性增长；另一端，生产制造却日趋集中。据美国半导体行业协会（SIA）估计，如今全球芯片制造产能的80%集中在亚洲。这种两极分化在车用芯片层面更为显著，IHS Markit的调查数据显示，全球70%的车用MCU依赖一家代工厂。

不过事物总是动态变化的，汽车缺芯危机也释出新机会，实现更大比重的车用芯片进口替代迎来了一个切入时机。“在缺芯大背景下，也是国内车企有动力在其不同部位的车用芯片上寻求替代方案去试错的时期。”创东方资本合伙人谢玉娟对集微网指出，但前提是，在这一波产能紧缺时期，练好内功“等风来”。

日趋两极分化的全球芯片生态系统

IHS Markit在最近的一份分析报告指出，这场危机凸显了汽车行业整个生态系统的脆弱性，尤其就MCU产能来讲，目前整个汽车行业都在努力应对“一个篮子里放了太多鸡蛋”的局面。

这次大多数车辆和零部件停产最主要是由于MCU短缺。由于汽车ECU（Electronic Control Unit，电子控制单元）的增长，MCU（Micro Control Unit，微处理器单元）在现今的汽车中已无处不在，单车平均搭载超过20个MCU。例如，雪佛兰Equinox有27个，奥迪Q7则多达38个。根据供应链统计，对于MCU等相对复杂的器件，芯片从订购到发货需要12-16周，而用于车辆稳定系统的惯性传感器则需要26周。

放眼全球半导体行业，目前约有90多家IDM和代工厂。但其中大多是采用180纳米或以上的旧工艺节点（如传感器）的200毫米晶圆产品，并逐步向56纳米的特征尺寸发展。但对于高性能微处理器（MCU），出于提高制造效率和性能技术，一般都集中在采用40纳米以下先进工艺节点的200毫米和300毫米晶圆产品上。

而当前的趋势是，生产较小尺寸工艺节点产品的IDM数量呈指数递减，尤其制造高端芯片的亚10纳米先进工艺节点，更是只能依赖于台积电、三星和英特尔三家。IHS Markit指出，这种高度集中制造对所有ECU中使用的MCU的影响更为显著。大约70%的车用MCU生产都依赖于台积电，这给整个行业造成了生产瓶颈。而这种对少数几家代工厂的依赖是由于IDM的“轻晶圆厂”战略长期累积形成的。 

注：*工艺节点：行业用最小特征尺寸来描述每一代半导体制造过程的技术/工艺节点。

而如今汽车行业面临的芯片短缺问题，暴露了近年来一些IDM为控制资本支出而采取的激进且缺乏多样化的“轻晶圆厂”战略的局限性。根据IHS Markit统计，全球前七大车用MCU供应商约占整体需求的98%（没有一家中国厂商），其中除了意法半导体（ST）至今仍保持较高水平的垂直整合（大部分内部生产，小部分外包），其余均选择将生产大量外包（见下图），其中台积电和联华电子是两大主要代工厂。

业内人士指出，由于MCU具有专属架构，很难从一家供应商轻易更换到另一家供应商。也就意味着，一旦MCU供应受限，供应商必须增加产能，而当前几乎所有压力都在台积电这里。这也就解释了为什么汽车制造商和一级供应商都受到了类似的影响。

对此，谢玉娟指出，这无疑敲响了一个警钟，对于“论持久战”的半导体产业而言，无论产业链的哪一端，都需要一定程度的多元模式，“IDM和水平分工的多元方案并存，才能让产业更自由发展。”

打破车芯寡头格局的一线机会

当前的全球汽车业缺芯大背景，引发了国内产业界对汽车芯片的进口替代突破机会的讨论。

从整个汽车电子产业来看，除了主控等高端芯片，还需要大量的、技术含量相对低的芯片，并且与MCU相比，内存IC、分立和功率器件、标准模拟IC、传感器、执行器和逻辑IC等部件则通常更具互换性。但是长期以来，这些车用芯片也一直都是被国外大厂主导，并没有实现较大比重的国产化。

今年的全国两会期间就有不少围绕国产车用芯片如何突围的人大代表提案。长安汽车董事长朱华荣一针见血地指出，这次危机让我们看到了中国汽车产业链受制于外部的冷酷现状，中国在全球芯片产业链中地位较低。他建议，“在保证产业链稳定供应基础上，国家出台积极政策来推动汽车芯片国产化，维护汽车供应链安全。”

他指出，在全球芯片产业格局中，美国是芯片技术和产品的主导者，中国则是芯片的主要消费者。但由于国产芯片产品匮乏，目前国外厂商占据大部分市场份额。2020年美国、欧洲和日本企业占了90%以上的汽车芯片市场份额。反观国内，汽车芯片公司虽然经过几年的大力投入发展，获得部分主机厂认可，但市场份额仍低于5%。

对此，谢玉娟也分析，这主要与整个汽车产业链结构有关。长期以来，从技术链条上来看，这些汽车相关的芯片方案一直是由国外厂商定义。国外的几大Tire 1过去几十年来已经和那些传统芯片大厂如意法半导体、恩智浦、英飞凌等形成为稳固的合作结构，国内公司鲜少有机会进入，这一部分芯片的国产化率一直很低也已经是历史遗留问题。不过，她同时也认为，这一波缺芯危机积极的一面是，对于国产芯片而言，尽管短期内尚难以直接作切换替代，但在当下的时间点是切入车用芯片产业链难得的机会。

未来2-3年是汽车芯片国产化导入关键期

“在以往芯片产能不紧张的情况下，车厂不太会随意切换芯片方案。而在当前缺芯背景下，再加上新能源车的变革趋势，国内车厂就会有动力在其不同部位的车用芯片上寻求替代方案去试错。”谢玉娟认为，接下去的2-3年或许是车厂最愿意去启用新的芯片等器件去试错的过程，这是国产芯片设计公司切入的好机会。

而这些汽车用的芯片器件在往上追溯到上游的晶圆厂及制程，事实上所需要的制程往往不必那么先进，很多高纳米制程就足以制造。“比如中芯国际的110nm制程就能够制造出汽车可用的芯片。所以也有一种说法是，先把55nm用好，意义更大于发展7nm。”谢玉娟认为，这不失为短期内国内汽车芯片厂商一个很好切入点，“通过高纳米制程跑通了路径推产品之后，等到未来产能不紧张的时候，再结合工艺制程综合考虑芯片设计方案。”

此外，当前的缺芯大背景，也让各地政府及产业资本更有决心和动力去砸钱强化产业链，尤其是对整个产业链薄弱环节的晶圆厂的投资。“这部分投资可能会在三年之后开始呈现效果。因而，这三年时间也是国内芯片团队抓紧时间修炼内功的关键期。”谢玉娟表示，等到未来三年行业洗牌周期来临的时候，在加上国内的产线到时候已经有了一定基础，就有可能在某些细分场景里，去实现更大比例的国产化率，“甚至有希望冲到大于10%的进口替代”。

国内各大主流车企负责人在两会期间的建议也从侧面印证了上述市场判断，而强化产业上下游生态融合，推动芯片生态与部件生态、整车生态融合发展是提升车用芯片国产化率的重要前提。

上汽集团董事长陈虹在两会期间就提出建议制定车规级芯片“两步走”的顶层设计路线：第一步由主机厂和系统供应商共同推动，扶持重点芯片企业，帮助芯片企业首先解决技术门槛较低的车规级芯片国产化问题，提升其车规级国产化体系能力；第二步主要由芯片供应商推动，形成芯片供应商内生动力机制，解决技术门槛高的车规级芯片国产化问题。

陈虹还特别指出，要出台聚焦车规级芯片的扶持政策，包括各级研发和产线投资补贴、首台套应用补贴等，降低企业投入和产品价格；拉动保险企业设计产品责任险，对国产芯片在整车上的应用进行保障，降低整车、系统和芯片企业的应用风险，使整车和零部件企业“愿意用、敢于用、主动用”。

由此看来，接下去的两三年是一个很好的契机，当整个国内汽车生态圈趋于走向合作，等到三年之后产能充裕了，就会出现百花齐放的产业生态。“这一段的‘寒冬’正在孕育产业的春秋时期。某些半寡头格局就有望被打破。”谢玉娟说。