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芯片危机启示录

qg365 2021-11-12 103 0


缺芯自去年岁尾至今成为半导体行业更大的话题,投资人每次调研公司问的第一个问题一定就是“紧缺情况怎么样了?”;强如苹果和英伟达也因为缺芯不能不下调出货量预期。但到了2、3季度,不单单是芯片、电子企业,汽车厂商因为缺芯而减产以至停工停产的动静屡屡登上热搜。

群众的第一个疑问是汽车,那玩意儿竟然还要用到芯片?早些年吉利的李书福认为造汽车就是四个轮子加沙发,天然也会有相当一部门人认为汽车就是轮子+策动机+油箱,如今的新能源汽车也无非是把策动机换成了电池,那要芯片做甚。退一步说,就算汽车用到所谓的芯片,怎么还会因为小小的芯片而停产,也算是活久见。

残酷的现实情况是,早在去年下半年起头,缺芯已经起头影响到下流多个行业,包罗手机、电脑、智能家电等等,而被危险最深的就是那所谓最不搭界的汽车行业。遭到全球疫情影响,汽车销量在去年一季度跌到汗青低点,好不容易比及需求端苏醒,成果碰上缺芯,从卖不动到没货卖,汽车行业没有最惨,只要更惨。

本年全年汽车总产量的减产已经是板上钉钉的工作。按照伯恩斯坦征询的估计,2021年全球范畴内的汽车芯片欠缺将形成200万至450万辆汽车产量的丧失,相当于全球汽车年产量的近5%。

在当下时点,能够说汽车最缺芯的时候已经渐渐过去,所以当前讨论汽车缺芯绝对不在于保举哪些公司因为芯片公司会因而股价暴涨(那个在2季度市场已然反映),也不是要去鞭尸汽车企业有多惨。而是从“汽车缺芯”那一黑天鹅事务,看到财产背后的深条理问题和研判将来行业变革的逻辑,因而重点落在启迪。

本启迪录将由以下四个部门依次展开:

汽车缺芯原因的全方位解析

启迪1:重塑汽车贸易形式的突变

启迪2:汽车构造的汗青性改革

启迪3:汽车芯片的国产化紧迫性

01、汽车缺芯原因的全方位解析

【1】有悖常识,汽车从内到外都离不开芯片

芯片往往和高科技电子产物联络到一路,要么就是条记本的CPU,要么就是智妙手机里面的芯片,要么就是智能家居里的AI芯片。各人很难会将汽车和芯片放在一路讨论,究竟结果汽车次要靠的是三大件,那些以速度论英雄的钢铁之躯怎么还要芯片?

千万没想到的是,汽车不只需要芯片,并且需要良多。

其一,汽车上面的芯片价值量其实不小,一台手机的所有芯片价值也就百美圆量级,但是一辆汽车的所有芯片价值高达数百美圆,新能源汽车还要更多;

其二,汽车上面的芯片品种繁多,一辆10多万的家用车就需要数百颗芯片。从胎压监测、天窗、车灯到倒车影像、倒车雷达再到EPS,通盘都需要芯片,就连汽车的遥控钥匙,也离不开芯片。

轮子+沙发,是上上个世纪的汽车了。

【2】疫情成为汽车缺芯导火索

因为突如其来的疫情,人们的日常出行被迫按下暂停键,招致2020年一季度汽车的需求跌到汗青低点,新车卖不动,车企无法砍掉了芯片的订单。但是到了下半年,当疫情蔓延态势逐步得到有效控造后,汽车行业迎来快速回暖,其恢复速度远超车企预期。短短两三个月,到了9月份,当月的汽车销量已根本恢复到2019年同期程度。

原来需求恢复是车企求之不得的工作,然而意想不到的工作呈现了,根据行业一般情况,车企要在整车出货前5到6个月向芯片供给商下单;但是上半年他们已经砍掉了大部门芯片订单,那时候再回头来下单,时间上已经严峻滞后,成果就是车企的芯片订单一窝蜂的到芯片厂来了,造车了订单拥堵。

因为汽车的供给系统相当成熟,芯片的全球产能也不断比力不变,天然芯片厂无法满足车企临时性的大量订单。根据常规逻辑,芯片厂应该临时增加产能,可惜一条芯片晶圆产线的投资动辄数十亿元投资,而且还涉及浩瀚财产链,从规划到晶圆消费,没有个2年的时间是不成能的,远水难解近渴。

所以就呈现了文章开头的一幕,车企没有芯片无法只能减产、停产。外表上看,疫情确实打乱了车企和芯片供给商的供需节拍,招致芯片求过于供,但是揭开表象之后我们发现,疫情不外是汽车缺芯的导火索,以下的三点可能才是本次缺芯实正的“大雷”。

【3】被扭曲的汽车供给链

有个公开的行业奥秘是,传统汽车整车厂面临供给商的时候,极为强势。就拿上汽集团为例,从他们的应付账款和应收账款的悬殊,我们能够脑补其供给商的日子好欠好过。

在《电动车争霸赛进入下半场,新王可能正在路上》一文中,我们有讲到传统车企将本身80%摆布的精神放在供给链上面,誓把供给链做到极致,汽车行业的Tier 1零部件供给商即是那个行业独有的产品。

做为极致案例的是,丰田的“0库存”办理法子被业内奉为圭臬,国内车企争相效仿。严酷意义上说,“0库存”办理并非说完全没有库存,它由订单和需求来驱动消费体例,努力于消弭供给链上面库存的浪费,使存货连结在十分低的水准,其实也属于精益消费体例的范围。说人话就是,尽可能少的向供给商订货,更好是订一台就卖出一台,到达用最小的资金占用量消费最多的产物。

恰是基于“0库存”办理法子,让丰田汽车在供给链上面的成本持久低于同业,成为其核心合作力之一。车企的那种财产链分工和“0库存”的强势办理法子,确实有效进步了价格合作力,所以各大车企屡试不爽,但是关于“崇高”的芯片行业,再次沿用那种恃强凌弱的战略是迟早会暴雷的,那场疫情就成为了导火索。

【4】芯片荒残虐,汽车芯片显得微不敷道

从行业整体看,从2020岁首年月起头,全球芯片的需求就在增长,次要需求大户是智妙手机。跟着智妙手机开启5G手机替代潮,其需要的芯片数量和产能比拟4G手机都成倍的增长。叠加华为退出手机市场,使到手机厂商们都对华为让出的大蛋糕虎视眈眈,提早拉货芯片成为各人的共识,好比小米2020年的存货比拟2019年增加了27.9%。

与此同时,疫情期间大幅度催生了条记本、Pad、摄像头、耳机、办事器等与线上办公、线上教学相关的电子产物需求,它们也抢占了大部门芯片产能。当车企逃加芯片订单的时候,芯片工场门口的电子产物采购人员已经排起了长队,车企再急也只能先来后到渐渐排着。

落井下石的是,汽车营业在整个芯片代工部门原来就是微不敷道,在台积电的营收中,汽车营收占比还不到5%,并且汽车营业毛利率在30%摆布,无法跟手机芯片40%-50%的毛利相提并论,在产能吃紧的情况下,谁还顾得上汽车芯片,用行话说就是,你汽车订单原来就是填产能的。

最初的成果也就是行业无一幸免,自本年一季度以来,群众、丰田、通用、福特、本田、日产等数十家车企陆续颁布发表,因芯片欠缺而暂停部门工场的消费方案,以至涉及到多款热销车型。那轮汽车芯片荒持续时间之长、范畴之广,令人乍舌。

【5】灾难的8英寸

消费芯片的支流晶圆尺寸有6英寸、8英寸和12英寸三种,从下图中我们看到,汽车芯片消费以8英寸晶圆为主。而在本轮缺芯潮中,8寸晶圆相对12寸就是重灾区。也就是说,毛利率其实不高汽车芯片,还需要跟其他产物抢8英寸产能。

图6:2020年全球晶圆产能中汽车占比情况,材料来源:SEMI

【6】长短料的影响

汽车芯片的品种十分多,汽车芯片普遍应用于汽车的车身、仪表及信息娱乐、底盘、智能座舱等等,根据功用可分为四类:功用芯片、功率半导体、传感器芯片、主控芯片。

恰是因为品种多,只需要缺此中的某几颗关键芯片,汽车也无法交付。在那轮汽车缺芯潮中,最紧缺的芯片次要是MCU芯片,那也是汽车上最常见的芯片,从简单的车窗控造、座椅控造到ESP、ECU都离不开它,约占到汽车芯片总量的30%,一辆车需要几十到上百颗MCU芯片不等。

衍生出来一个问题,为什么最常见的芯片却是最缺的?

究其原因,MCU芯片消费次要在海外。本年2月份暴雪袭击美国,良多在德州的半导体工场陷入瘫痪,三星、恩智浦、英飞凌等次要的芯片供给商,被迫减产停供;还有日本福岛县的地震,也使得日本瑞萨电子临时封闭本身的部门芯片工场。

本年上半年以来,已有数十家芯片厂发布了涨价及调价通知布告,调价幅度以至超越30%,缺货还要涨价,也难怪车企哀怨连天。然而,那还没完毕,奇货可居永久在紧缺的时候不会迟到,部门芯片经销商们玩起了昔时“姜你军”、“蒜你狠”的魔术。哪款芯片最欠缺,他们就炒哪款芯片,硬生生的把几美圆的芯片炒高到几十美圆,个别芯片以至被炒到上百美圆,最初相关部分不能不出头具名。

总而言之,疫情、需求错配、极端气候、倒爷囤货,所有的一切都在加剧汽车芯片的欠缺。

02、启迪1:一场重塑汽车贸易形式的突变

首当其冲的是,车企推崇的“0库存”的办理已经无法适应汽车的开展。关于芯片那类零部件,固然从价值量占比而言其实不高,但是过于逃求供给链成本给本身带来的反却是更大的风险隐患。

与芯片代工合做需要愈加开放。此前汽车芯片代工相对封锁,碰着突发情况,无法灵敏应对,将来车企若何与更多芯片供给商平等合做,成为必需曲面的问题。去年10月20号,吉利旗下的亿咖通科技与Arm中国配合成立的芯擎科技,次要围绕智能座舱、主动驾驶等汽车芯片范畴的研发及量产;本年2月以来,长城汽车和上汽相继颁布发表与地平线达成战略合做。

最初,汽车芯片需要跟着芯片行业同步晋级。如今汽车芯片次要仍是用的8英寸产线,但从手艺角度,8英寸相关于12英寸已是“过去式”;从经济效率角度,各大晶圆厂若同为购置全新设备,新建12英寸产线比8英寸产线效率更高,同等产能下前者的投入更低,他们没有理由再新建8英寸产能。

一言以蔽之,汽车需要放弃高屋建瓴的姿势,和芯片行业需要构成愈加慎密的共繁共荣的开展格局。

03、启迪2:汽车构造的汗青性改革

【1】汽车双E架构新趋向

所谓汽车的双E架构,指的是车内电子电气系统的规划计划。最早那个概念是由美国德尔福公司在2007年提出的,该电气架构努力于为汽车厂商供给一体化电气系统规划计划,处理汽车的电气化开展。最后的双E架构是散布式架构,每个控造器针对一个功用,假设车型晋级要多加一个功用,就增加一个控造器,简单快速。

在机械定义汽车的阶段,因为电子电气元件其实不多,散布式架构用起来仍是游刃有余。跟着汽车智能化程度进步,面临着电子电气元件发作式增长,散布式架构起头措手不及。今天的汽车不只要充沛的加速度还要能眼不雅四路、耳听八方,可以随时实现人机互动。

那么问题来了,那么多功用要实现,天然带来ECU(电子控造单位)的数量急剧增加;车内的线束复杂度上升;电气设备维护更新变得冗杂。怎么包管那些功用在利用过程不发作“拥堵”情况,在处置复杂的指令的时候,若何同时挪用差别的ECU功用,快速反响?汽车电动化海潮使得那个问题愈加棘手。

那时候汽车双E新架构-集中式架构横空出生避世了,其逻辑是根据电子部件的功用将整车划分为几个域(好比动力总成域,车辆平安域,智能座舱域和智能驾驶域等),再接纳有愈加优良处置才能的域控造器(DCU)对每个域停止同一控造。

集中式架构的呈现使得整车功用集成度得到显著进步,单个ECU的感化被统筹办理整合,复杂的数据处置和控造功用被同一摆设在DCU中,那个时候ECU更多的是在施行DCU的号令。简单比方来说,以前是单兵单线做战,各顾各的,碰着复杂使命力所不及,如今是同一批示,而且分红步卒、马队等差别军种,有组织的施行差别的号令。

瞻望将来,人们对汽车的智能化需求越来越多,汽车领受和阐发处置的信号变得愈加复杂,汽车双E架构还会向多域控造器MDC演化。得益于汽车双E架构新趋向,控造器的集成和域控造器的引入将同步影响芯片市场,DCU、ECU及其他电子设备将进一步开展。

在传统燃油汽车市场,汽车设置装备摆设的芯片数量和类型已经比力不变,但是在电动车上面,其芯片用量和品种都大幅度提拔。一辆电动车需要的芯片大约是同级别燃油车的2倍。按照英飞凌的数据,从燃油车到电动车,单车半导体价值量将从457美圆提拔至834美圆。

更进一步的看,汽车正在进入智能化的下半场,软件定义汽车成为将来开展趋向,智能座舱、主动驾驶的开展对芯片的需乞降要求不竭晋级,芯片带来的单车价值量还会再次提拔,小小的芯片已然成为汽车的核心部件。

【2】芯片在双E构造中饰演核心角色

现代汽车工业开展几十年,策动机、变速箱、底盘不断做为核心部件看待,芯片只是汽车上面很细微的一部门,所以在传统汽车的财产链中,车企不会涉足芯片,以至不会间接跟代工场接触,间接向Tier1下单。

今天的智能汽车时代,三电系统代替传统三大件成为汽车动力核心,芯片成为汽车新大脑。同时汽车电子电气架构的变化,本来车企与Tier1的供给关系已经无法适应。成果就是越来越多有研发实力的车企,起头规划芯片,参与芯片设想、造造。特斯拉已经为全球车企树立了一个标杆。

将来的汽车芯片要求功耗更低,性能更高,带来造程的要求也更高。如今越来越多的消费电子龙头切入汽车芯片:英特尔收买Mobileye进军汽车主动驾驶芯片、高通规划智能座舱芯片、英伟达发布主动驾驶芯片、华为推出智能驾驶计算平台、百度自研昆仑芯片。

04、启迪3:汽车芯片的国产化紧迫性

【1】中国汽车工业大而不强,汽车芯片缺失是重要因素

回忆汽车财产的过去四十多年,从以市场换手艺到合资建厂再到自主品牌兴起,中国汽车工业做大的目的已经实现:我国汽车产量占全球汽车总产量的32.5%,是世界第一大汽车消费国。但是汽车工业做强的梦想还没实现,芯片自给才能的缺失即是汽车工业大而不强的缩影。

固然国内也有很多汽车芯片厂商,但次要集中于中低端器件,高端产物仍高度依赖海外大厂,总体来看,我国超越90%的汽车芯片依赖进口。从全球格局看,海外头部五家企业占据了全球50%的汽车芯片市场份额,芯片行业几乎被海外头部巨头垄断。

现在中国汽车工业换道到新能源汽车后,固然脱节了策动机、变速箱、底盘那三大件的落后场面,当芯片突然又成为难以绕过的又一高地。将来在智能汽车时代,芯片的重要性凸显,若是如今不去改动,那么汽车芯片持久以来依赖进口的矛盾会日益严峻。

别的,汽车因为极度强调平安性,所以也根本是认证壁垒更高的门类,目前汽车芯片的车规级认证次要根据由美国汽车电子协会提出的AEC-Q认证尺度,其认证周期长、费用昂扬。要想在认证方面同样不再受造于人,适时成立国内车规级芯片尺度系统和认证测试才能也是非常需要。

【2】汗青级别缺芯敲响加速国产化的警钟

面临全球疫情残虐,我国浩瀚财产敏捷恢复疫前程度,尤其是新能源汽车范畴,逆市同比增长10.9%。不外面临缺芯的被动场面,我们目前还实的力所不及。

必需引起重视的是,汽车行业做为国民经济中的重要收柱财产,汽车芯片的紧迫性远高于其他消费类芯片产物。2020年我国乘用车销售2017.8万辆,单论汽车类零售总额就占到社会消费品零售总额的10.1%。加上汽车工业的财产链极长,涉及铝材、钢材、塑料、橡胶、玻璃、半导体等,汽车工业的产值在工业总产值中占有相当大的比重。

颠末蔓延全球的缺芯事务,列国也起头重视汽车芯片财产:2021年2月,欧盟19国公布新的芯片战略;2021年2月25日,美国总统拜登暗示,他将为强化美国芯片消费的立法寻求370亿美金资金,借以鼎力强化美国芯片消费。

回到国内,其实我们国度不断非常重视半导体财产,自2003年起头,教育部设立集成电路设想与集成系统专业;到了2012年,又在通俗高档学校本科专业目次中将其调整为特设专业,重在培育芯片相关人才;2018韶华为事务间接拉开了芯片轰轰烈烈国产化的序幕。

然而芯片行业的赶超不是一朝一夕之事,尤其是汽车芯片。当前,国内的芯片企业也趁着那波缺货,起头啃汽车芯片那块硬骨头,代表上市公司有斯达半导、韦尔股份、兆易立异、北京君正、士兰微、中颖电子、全志科技、紫光国微等等,他们要么已经加大汽车芯片的国产替代,要么正在加大汽车芯片的设想、认证流程。

有句话说得好,危机往往是起色,我们拭目以待。


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