各個(gè)行業(yè)都受到缺芯的影響。如iphone 13，原計(jì)劃今年四季度生產(chǎn)9000萬(wàn)部，但因缺芯問題將減產(chǎn)1000萬(wàn)部。造車新勢(shì)力也紛紛下調(diào)交付量預(yù)期，據(jù)業(yè)內(nèi)人士說(shuō)有700萬(wàn)輛車因?yàn)槿毙究ㄔ诋a(chǎn)線上。隨著手機(jī)需求的回落和供給端產(chǎn)能的釋放，消費(fèi)級(jí)芯片已經(jīng)逐漸恢復(fù)供需平衡，而車規(guī)級(jí)芯片仍然緊缺。幾乎所有的車規(guī)級(jí)芯片都處在缺貨狀態(tài)，稀缺芯片甚至從幾塊錢漲到幾千塊。為什么車規(guī)級(jí)芯片缺貨最嚴(yán)重？車規(guī)級(jí)芯片的供需是否發(fā)生了結(jié)構(gòu)性的變化？缺芯會(huì)為國(guó)產(chǎn)芯片商帶來(lái)哪些機(jī)會(huì)？本文將嘗試回答上述問題。為什么車規(guī)級(jí)芯片缺貨最嚴(yán)重
朱雀基金TMT產(chǎn)業(yè)鏈組認(rèn)為，車規(guī)級(jí)芯片缺貨的主要原因是汽車整車廠對(duì)需求回升的誤判，以及疫情引起的停工停產(chǎn)，二者之間形成了巨大的供需差。再加上車規(guī)級(jí)芯片建廠要求比消費(fèi)級(jí)芯片更加嚴(yán)格，使得車規(guī)級(jí)芯片缺貨持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。疫情以后，汽車消費(fèi)的需求經(jīng)歷了一個(gè)快速下降又回升的過程。2020年上半年，隨著疫情的加重，出行需求急劇下降。疫情帶來(lái)的失業(yè)、降薪，對(duì)未來(lái)風(fēng)險(xiǎn)的擔(dān)憂，也使得消費(fèi)傾向變得更加保守。麥肯錫當(dāng)時(shí)預(yù)計(jì)，2020年世界汽車銷量或?qū)p少近3成，中國(guó)市場(chǎng)銷量下降15%，且短期內(nèi)不會(huì)恢復(fù)。車企紛紛下調(diào)全年的銷售預(yù)測(cè)，對(duì)上游芯片的采購(gòu)量也急劇下降。4月份，汽車芯片月銷量同比下降超過30%。然而，需求的回升比預(yù)計(jì)的快很多。2020年下半年，中國(guó)和歐美的汽車需求都開始回暖，中國(guó)的汽車銷量幾乎回到了疫情前的同等水平。汽車需求的回升帶來(lái)了上游芯片的需求回暖，汽車芯片銷量從6月開始快速回升。然而，汽車廠商沒有預(yù)測(cè)到這種快速的反彈趨勢(shì)，上游的汽車芯片廠商也沒有接收到需求的反彈。這導(dǎo)致了所有的車規(guī)級(jí)芯片都出現(xiàn)缺貨現(xiàn)象。
其實(shí)，疫情前的2019年，半導(dǎo)體已進(jìn)入下行周期，資本投入更為謹(jǐn)慎。2020年之后，在疫情沖擊下，眾多半導(dǎo)體廠停工停產(chǎn)，尤其是馬來(lái)西亞。馬來(lái)西亞的封測(cè)產(chǎn)能約占全球產(chǎn)能的13%。車規(guī)級(jí)MCU的封裝和測(cè)試，很大一部分在馬來(lái)西亞完成。在傳統(tǒng)燃油車半導(dǎo)體中，MCU是價(jià)值量占比最高的品類，高達(dá)為23%，是最重要的汽車半導(dǎo)體之一。2021年后，馬來(lái)西亞的疫情持續(xù)惡化，多家芯片廠出現(xiàn)工人感染，工廠不得不停工停產(chǎn)。半導(dǎo)體的交貨周期普遍拉長(zhǎng)，尤其是MCU，交貨周期由5-8周上升到了23-52周。這使得MCU成為汽車芯片中缺貨最嚴(yán)重的品類。除了MCU封測(cè)環(huán)節(jié)受阻，8英寸晶圓的緊缺也是導(dǎo)致車規(guī)級(jí)半導(dǎo)體缺貨的一大原因。車規(guī)級(jí)芯片主要用到8英寸晶圓，汽車需求的反彈，使得8英寸晶圓需求快速上升。但無(wú)論是MCU芯片還是8英寸晶圓，供給端短時(shí)間之內(nèi)都無(wú)法擴(kuò)產(chǎn)。半導(dǎo)體廠商為什么不擴(kuò)產(chǎn)能？
MCU的封測(cè)產(chǎn)線成熟，需求穩(wěn)定，廠商歷來(lái)都是按照嚴(yán)格的需求預(yù)測(cè)計(jì)劃緩慢擴(kuò)產(chǎn)。此次疫情使得馬來(lái)西亞工廠停產(chǎn)，導(dǎo)致MCU緊缺。但疫情只是暫時(shí)的沖擊，經(jīng)歷過多輪市場(chǎng)周期的半導(dǎo)體廠家不會(huì)因此而輕易擴(kuò)產(chǎn)。對(duì)于8英寸晶圓來(lái)說(shuō)，問題則更為復(fù)雜。半導(dǎo)體產(chǎn)線成本高，建設(shè)周期長(zhǎng)。一般而言，一條8英寸產(chǎn)線需要15億美元投資，建設(shè)周期是2年。即便廠家愿意付出這個(gè)成本，擴(kuò)產(chǎn)完成也是2年以后。相比于建設(shè)成本和周期，更嚴(yán)重的問題是缺設(shè)備。目前還在生產(chǎn)中的半導(dǎo)體設(shè)備大部分是針對(duì)12英寸晶圓，生產(chǎn)8英寸晶圓的成熟制程的設(shè)備已經(jīng)停產(chǎn)，只有二手翻新設(shè)備，且供給也很有限。在8英寸晶圓景氣度較高的時(shí)候，8英寸二手設(shè)備的價(jià)格已經(jīng)與新設(shè)備相差無(wú)幾。部分代工廠為了搶占車規(guī)級(jí)芯片的市場(chǎng)，不惜以貴4-5倍甚至10倍的成本，用12寸設(shè)備生產(chǎn)8英寸晶圓 。12英寸晶圓的成本要比8英寸高很多，這種生產(chǎn)方法會(huì)導(dǎo)致成本數(shù)倍增長(zhǎng)。但燒錢并不能解決所有問題，比如操作設(shè)備的工程師，需要多年的行業(yè)know-how的積累，并非一朝一夕能夠培養(yǎng)。此外，牛鞭效應(yīng)也使得半導(dǎo)體廠商在擴(kuò)產(chǎn)時(shí)非常謹(jǐn)慎。牛鞭效應(yīng)是指供應(yīng)鏈上的一種需求變異放大現(xiàn)象，使信息從終端客戶傳導(dǎo)到生產(chǎn)端的過程中逐級(jí)放大。 汽車半導(dǎo)體的供應(yīng)鏈非常復(fù)雜。通常所說(shuō)的設(shè)計(jì)、制造、封裝、測(cè)試，只是半導(dǎo)體的產(chǎn)業(yè)鏈，最終產(chǎn)出的是芯片。但是芯片廠并不直接對(duì)接整車廠，這中間還有芯片經(jīng)銷商、各級(jí)供應(yīng)商等眾多環(huán)節(jié)。首先是經(jīng)銷商向芯片廠采購(gòu)芯片，然后銷售給電子元器件商，用于生產(chǎn)各種零部件。電子元器件商供貨給三級(jí)供應(yīng)商，即通常說(shuō)的Tier 3。Tier 3 將生產(chǎn)的組件供給Tier 2。一級(jí)供應(yīng)商即Tier 1，屬于系統(tǒng)集成商，向Tier 2采購(gòu)模塊，進(jìn)行系統(tǒng)集成。整車廠只需要向Tier 1 采購(gòu)已集成好的模塊，進(jìn)行組裝。需求從整車廠到Tier 1、Tier 2、Tier 3再到經(jīng)銷商，最后到芯片制造商，整個(gè)傳導(dǎo)的過程中，可能會(huì)放大好幾倍。除了對(duì)于汽車需求反彈的誤判，汽車供應(yīng)鏈本身的復(fù)雜性，汽車的電動(dòng)化和智能化，也是車規(guī)級(jí)芯片缺貨的其中一個(gè)原因。盡管并非主要原因，但從邊際變化上看，可能會(huì)在未來(lái)形成一股巨大的驅(qū)動(dòng)力。汽車電動(dòng)化和智能化
給半導(dǎo)體行業(yè)帶來(lái)了怎樣的改變？
芯片按照下游應(yīng)用，可分為消費(fèi)級(jí)、工業(yè)級(jí)和車規(guī)級(jí)，2019年，分別占76%、12%和12%的份額。但2021年后，汽車大規(guī)模電動(dòng)化和智能化，車規(guī)級(jí)芯片的占比迅速提升。不同于消費(fèi)級(jí)芯片十幾納米甚至幾納米的制程，車規(guī)級(jí)芯片對(duì)制程線寬要求不高，一般50-130nm之間即可。但車規(guī)級(jí)芯片對(duì)質(zhì)量和穩(wěn)定性要求非常高。車規(guī)級(jí)芯片一旦出現(xiàn)故障，可能引發(fā)人身安全問題。兩類芯片不能通用。車規(guī)級(jí)半導(dǎo)體主要是功率半導(dǎo)體、MCU、存儲(chǔ)器，再加上傳感器、USB等其他數(shù)量相對(duì)小的半導(dǎo)體。
功率半導(dǎo)體是電子裝置中電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心，在新能源汽車中主要用于電池動(dòng)力模塊。如IGBT，被稱為電力電子行業(yè)的CPU，是耐高壓、高頻的電力電子開關(guān)器件，能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷琁GBT在汽車上的應(yīng)用以高壓電能變換為主。MCU俗稱單片機(jī)，屬于算力芯片，一個(gè)芯片里燒進(jìn)一個(gè)控制程序，比如控制車窗玻璃的升降、雨刷的擺動(dòng)等。由于MCU的算力非常低，一般只用于簡(jiǎn)單的控制功能。自動(dòng)駕駛相關(guān)的控制芯片，對(duì)算力要求高很多。智能座艙一般用SoC，自動(dòng)駕駛會(huì)用到CPU、GPU、NPU、FPGA以及ASIC等。從成本上來(lái)看，傳統(tǒng)燃油車中半導(dǎo)體只占總成本的4%，而新能源汽車中半導(dǎo)體占成本比重為傳統(tǒng)燃油車的數(shù)倍。這對(duì)于車規(guī)級(jí)半導(dǎo)體的需求是一個(gè)巨大的提升。在傳統(tǒng)燃油車半導(dǎo)體中，MCU價(jià)值量占比最高，為23%、功率半導(dǎo)體的價(jià)值量占比為10%。純電動(dòng)汽車由于增加了動(dòng)力電池、電機(jī)和電控，功率半導(dǎo)體價(jià)值量提升至55%，，MCU的價(jià)值量占比則下降到11%。傳統(tǒng)燃油汽車大概需要500-600顆芯片，智能汽車需要的芯片高達(dá)1000顆，有的甚至超過1500顆。2020年，具備L1自動(dòng)駕駛功能的汽車銷量為438萬(wàn)輛，按照每輛車1000顆芯片計(jì)算，需要的芯片數(shù)量為43.8億顆。這樣的場(chǎng)景多年前也出現(xiàn)過。2014年，中國(guó)普及4G網(wǎng)絡(luò)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)大發(fā)展，大量消費(fèi)電子產(chǎn)品迅速崛起，中國(guó)半導(dǎo)體消費(fèi)量躍居世界第一。現(xiàn)在，新能源車的爆發(fā)帶來(lái)的缺芯危機(jī)，或?qū)⒔o中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)帶來(lái)第二次機(jī)會(huì)。缺芯下的國(guó)產(chǎn)替代面臨怎樣的機(jī)遇？
“斷芯”和“缺芯”危機(jī)下，半導(dǎo)體行業(yè)快速崛起的龍頭公司，部分替代了外資半導(dǎo)體公司。此外，隨著下游需求多元化，尤其是智能汽車的興起，半導(dǎo)體行業(yè)必須有本地化服務(wù)能力，在此背景下本土公司的優(yōu)勢(shì)凸顯。中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈在不斷成熟的過程中，從上游材料設(shè)備到下游模組，再到終端品牌和各個(gè)行業(yè)，都有了解決方案，產(chǎn)業(yè)鏈上下游關(guān)系日益成熟。中國(guó)科研體系也越來(lái)越多將科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)業(yè)能應(yīng)用的技術(shù)。整體上，在下游需求增長(zhǎng)以及國(guó)產(chǎn)替代的背景下，半導(dǎo)體各個(gè)領(lǐng)域都有長(zhǎng)足的發(fā)展空間，具體細(xì)節(jié)上主要分為以下幾個(gè)方向：1）設(shè)計(jì)：我國(guó)企業(yè)重點(diǎn)布局的領(lǐng)域，部分高端領(lǐng)域仍為進(jìn)口。在行業(yè)分工細(xì)化的背景下，依托全球先進(jìn)產(chǎn)能的支持，國(guó)內(nèi)芯片設(shè)計(jì)企業(yè)快速發(fā)展。2）制造：受限與貿(mào)易摩擦的背景，一方面，我國(guó)先進(jìn)制程發(fā)展受到一定阻礙，但是仍然在艱難尋求突破；另一方面，為滿足下游快速增長(zhǎng)的需求，成熟制程將加速發(fā)展，產(chǎn)能擴(kuò)張有望提速。3）封測(cè)：大陸封測(cè)廠商實(shí)力較強(qiáng)，全球前十中有三家大陸廠商，為了配套快速成長(zhǎng)的上游設(shè)計(jì)、制造產(chǎn)能，預(yù)計(jì)封測(cè)行業(yè)在未來(lái)仍有長(zhǎng)足空間。4）上游裝備、材料：上游裝備技術(shù)壁壘高，材料種類繁多，目前主要依賴進(jìn)口。出于供應(yīng)鏈安全角度的考量，在自主可控的需求下，可以看到制造、封測(cè)產(chǎn)線加快對(duì)國(guó)產(chǎn)設(shè)備、材料的應(yīng)用，預(yù)計(jì)未來(lái)相關(guān)行業(yè)本土化進(jìn)程將大幅提速。注：本文件非基金宣傳推介材料，僅作為本公司旗下基金的客戶服務(wù)事項(xiàng)之一。本文件所提供之任何信息僅供閱讀者參考，既不構(gòu)成未來(lái)本公司管理之基金進(jìn)行投資決策之必然依據(jù)，亦不構(gòu)成對(duì)閱讀者或投資者的任何實(shí)質(zhì)性投資建議或承諾。本公司并不保證本文件所載文字及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及完整性，也不對(duì)因此導(dǎo)致的任何第三方投資后果承擔(dān)法律責(zé)任。本文所載的意見僅為本文出具日的觀點(diǎn)和判斷，在不同時(shí)期，朱雀基金可能會(huì)發(fā)出與本文所載不一致的意見。本文未經(jīng)朱雀基金書面許可任何機(jī)構(gòu)和個(gè)人不得以任何形式轉(zhuǎn)發(fā)、翻版、復(fù)制、刊登、發(fā)表或引用。
