芯片之缺愈演愈烈 危机背后或孕新机

文/陈根

芯片短缺之风已经吹了不小的一阵子。实际上,自2020年下半年以来,“缺芯”的不安与焦虑就发酵与蔓延在半导体行业之中。汽车停产、小家电缺芯、显卡涨价、手机缺货相继发生,芯片短缺所造成的影响遍及多个行业,既有芯片制造、封测、设计等上游厂商,也有汽车、家电、手机等下游厂商。

然而,在半导体供应在全球范围内陷入严重短缺的情况下市场对半导体的需求并没有放缓。SIA数据显示,2020年全球半导体销售总额为4390亿美元,比 2019 年的4123亿美元同比增长了6．5%。其中,2020年12月半导体全球销售额为392亿美元,同比 2019年12月增长了8．3%。

何时恢复芯片的正常供给成为市场关注的焦点。然而,危机背后往往孕育着新机,阵痛往往指引着新的方向。芯片短缺危机的爆发原因错综复杂,需要从多方面立场来考量,以化危机为新机,行稳未来。

芯片之缺愈演愈烈

芯片是市场的灵魂,也是信息产业的三要素之一。要知道,赋予现当代这些高科技电子产品功能的核心器件,就是人称“生命之石”的集成电路芯片。

芯片最大的特点就是需要把数量巨大的电子元器件做到像指甲盖那么小的一个芯片上面去。无论是小到日常生活的电视机、洗衣机、移动电话、计算机等家用消费品,还是大到传统工业的各类数控机床和国防工业的导弹、卫星、火箭、军舰等,都离不开芯片。但现在,芯片的短缺有目共睹。

芯片短缺首先发生在汽车行业。2020年12月起,除了大众与丰田两家汽车生产商因芯片供应不济而分别关闭了在中国成都与广州的部分生产线外,菲亚特·克莱斯勒也停止了在墨西哥和加拿大的轿车工厂生产步伐,同时福特在美国肯塔基州路易斯维尔的一家工厂也陷入空转。

日产、Stellantis、戴姆勒、捷豹、通用、福特、大众等知名车企都遭到了短缺影响,其中福特预计将会在今年第二季度汽车产量将会遭到腰斩。为此,通用汽车、福特、大众、Stellantis、特斯拉、蔚来汽车等知名汽车厂商高管都在其财报会议上提到了半导体短缺的问题。

随着芯片短缺的逐步发酵,家电行业也开始出现芯片短缺,中国作为全球家电最大的生产基地,很多企业的经营都受到了影响。其中,小家电产品由于需求旺盛,生产订单暴增10倍,使得其芯片短缺更为严重,这一现象更是登上了央视。宁波祈禧智能、宁波悦立电器、飞利浦空调(中国)等公司都谈到了缺芯对于自己生产造成的困难。

相对家电和汽车行业,缺芯也对索尼、任天堂等消费电子厂商造成了一定损失,两家日本厂商都称其游戏机可能会无法满足市场需求。苹果和美国网络设备公司思科则提到了库存的重要性,缺芯对思科、苹果2021年第一季度生产并未造成太大影响,但现在,苹果终是没能逃过供应链危机,称面临“芯片短缺”。

根据媒体报道,苹果可能将2021年iPhone 13的预期生产目标削减1000多万部。苹果减产对于芯片短缺来说是个更加明显的信号,全球范围内造成严重破坏的供应中断正在恶化,几乎所有的主要制造商都受到了半导体等关键材料缺乏的影响,同时却又受困于无法将成品送到消费者手中。

正如财富管理公司Mirabaud Securities分析师尼尔·坎普林(Neil Campling)所说:“如果供应短缺发生在最强大公司身上,也可能发生在任何人身上。这些公司作为关键客户拥有强大的能力,可以采购足够多的半导体,而其他公司将面临比他们更严重的问题。”

从汽车行业到家电行业,再到消费电子行业,芯片短缺似乎正在越演越烈。当前,一众芯片工厂已经满负荷运转,台积电、三星、英特尔等公司的CEO认为芯片短缺可能会持续到明年,而日本信越化学、日本胜高等硅晶圆供应商警告,300mm硅晶圆也将出现短缺。

缺芯原因错综复杂

芯片短缺危机的爆发原因错综复杂,客观上看,既有芯片行业的周期性波动,也有新冠疫情对供需矛盾的冲击,还与一些自然灾害相关联。

在半导体这样的周期性行业,供应永远不是太多就是太少。对于设计和使用微芯片的公司,过去30年的策略一直是保障适量库存以满足需求,同时不让库存套住太多资金。在这样的背景下,把时间倒回2020年初,就不难理解为什么芯片行业会对后来的情况做出这样的误判。

当时,经历数年上涨之后,2018年全球芯片行业出现产能过剩,业内普遍预估芯片市场将收缩。半导体产业正处于一个为时已久的高存货低周期阶段,很多企业因此减少产能。并且,新冠疫情的爆发让半导体消费者纷纷减少订单,许多半导体公司也因为预期市场需求走弱、订单减少而降低了产能。

然而,2020年,受疫情影响,远程办公和教学成为常态,电子类产品需求激增,远超市场预期,芯片产能却因疫情干扰而大幅下降,芯片供需矛盾逆转。从供给层面来讲,各地的封城及社交距离措施使得芯片供应商很难在短时间内做出适当反应并提高产能。从2020年下半年开始,芯片供不应求局面趋于严峻。

屋漏偏逢连夜雨。2021年2月,日本以东海域发生7．3级强震,陆地上受影响最大的恰好是半导体企业集中的福岛县和宫城县,不少企业停产。2021年2月中下旬,美半导体制造的重要中心得克萨斯州遭受前所未有的极端天气,电网大面积中断,多个半导体制造商不得不暂停运营。

两场灾害使得全球芯片短缺局面雪上加霜。如果说以上客观因素是不可控的“天灾”,那么全球经贸环境扭曲整个供应链,则是导致此次芯片荒的“人祸”因素。2020年9月特朗普政府对中国华为公司实施芯片封锁,迫使华为提前采取备货措施。为规避风险,全球其他厂商也纷纷提前购入大量库存。

2020年12月,特朗普政府对中芯国际发起制裁,进一步加剧全球芯片产业链震荡。根据tom shard ware发布的报告,目前全球芯片需求已超出供给能力的30%,而受到消费电子类芯片挤压的汽车芯片,产能短缺问题更加严重。

随着5G市场持续扩大,2021年全球芯片需求还将大幅增加。而芯片制造产能释放周期较长,即便目前很多芯片制造企业追加产能,也需一两年时间才能见效。不论是从采购、组装还是制造的角度,都需要好几个月。举例来说,前端晶圆加工往往就费时六到九个月,大量生产之前又需要数周至月的时间来组装和测试。视乎装置的种类,量产也经常需要三到四个月的时间。

就算大部分公司在2020年尾或2021年年初意识到芯片将短缺并及时下单,也必须要等到今年第三季晶圆等零组件才会送达工厂开始组装,第四季才有可能有实际出货,而且这还是基于这些公司本身就有半导体生产设备及产能的假设之上。如果从头开始,需时可能要数年而不是数个季度。

一边是需求订单持续增长,另一边是产能很难快速提升,短缺难以缓解,业内普遍预测很可能将持续到2022年底。

危机背后孕新机

芯片短缺正在产生“蝴蝶效应”。2021年全球汽车行业整体产能预计将减少450万辆,相当于全球年产量的近5%。芯片短缺也势必对全球智能手机、电脑及其他智能设备行业造成冲击。对于期待尽快走出疫情困境的各国来说,由芯片荒引发的一系列问题又增加了新的不确定性,强化了各国对产业链安全的重视。

对于我国来说,与芯片短缺共同到来的还有科技民族主义的上行。美国政府通过贸易壁垒、大量使用出口管制以及制裁手段想要遏制中国成为一个科技强国。这无疑加剧了这样一种感觉:供应随时可能被切断,供应链正在变得更加不可预测。

华为之所以成为第一家囤积大量半导体库存的公司,就是因为需要在美国对中国科技封锁的背景下寻求生存。根据去年9月生效的制裁措施,华为被“断供”包含美国技术的芯片。不久后,华盛顿方面又宣布对中芯国际限制出口。这意味着,中国最大的芯片制造商无法再向许多客户供应,一大块半导体制造产能也将排除在市场门外。

但危机背后往往孕育着新机,阵痛往往指引着新的方向。从发展角度来看,国际局势风云变幻,半导体供应链脆弱,任何一环出问题都会严重影响到整个产业链。无论是汽车芯片还是手机芯片,都存在随时断供的风险。因此,芯片的国产替代化势在必行。

当前,国内芯片企业正如雨后春笋般成长,大量的投资计划也正紧锣密鼓地展开。2020年,国内成立的集成电路企业有近万家,成立的新公司营业范围都包括半导体集成电路领域。据不完全统计,2021年1月,获得融资的国内半导体及相关企业就达到了47家,融资金额超125亿元。

另外,我国在相关计划中明确提出要大力发展第三代半导体产业。根据计划,2020年半导体核心基础零部件、关键基础材料应实现40%的自主保障,2025年要达到70%。

以汽车行业为例,2020年9月,由科技部、工信部、新能源汽车技术创新中心作为国家共性技术创新平台牵头,70余家企事业单位成立“中国汽车芯片产业创新战略联盟”,正着力补齐国内芯片短板,努力实现我国汽车芯片产业的自主安全可控和全面快速发展。

但需要正视的是,近几年来,在国家大力推动下,虽然我国半导体产业得到了进一步发展,但是仍然处于不成熟阶段。像芯片这种技术难度较高的产品,其生产的主导权依旧掌握在外企手中。

截至2019年底,我国芯片的消耗量占据世界芯片消耗量的42%,然而,我国芯片自给率不足30%,每年都要耗费近万亿美元的外汇储备从国外进口芯片。

面对芯片“卡脖子”的问题,国家层面给予了高度重视。无疑,集成电路是从业人员的“长征路”。“大厦之成,非一木之材也;大海之阔,非一流之归也。”何时恢复芯片的正常供给是市场关注的焦点,开发出自产的芯片,则是我国应对芯片短缺的必须。