深圳电子展
2024年11月6-8日
深圳国际会展中心(宝安新馆)

汽车芯片为何如此短缺?

今天就由电子展小编将为你解读更多行业新趋势。

2021年开年之后,芯片行业出现了戏剧性的一幕,一直默默无闻的汽车芯片爆出非常短缺,一片小小芯片卡起了各大汽车巨头的脖子。

那么,汽车芯片为何如此短缺?这在业内引发了一场大讨论,就现有报道来说,主要有三点:

先是各种天灾人祸。新冠造成的混乱还没结束,没想到又来了日本的地震、德州的暴风雪、中国台湾岛内的缺水,让芯片厂的产能一再缩减。

然后是台积电之前的扩产也不主动。汽车芯片集中在20~45nm成熟制程,并不算赚钱,投入产出比低。因此,台积电扩产不多,设备商供应也少,甚至一些生产设备,都要去二手市场淘,造成了产能的不足。

后是上游设备商,他们同样面临着和台积电一样的难题。上游设备商因为汽车芯片专用制造设备利润率低,照样也不愿意排单。晶圆厂试图涨价加单施加“诱惑”,但设备商就算将产能转为汽车芯片,也难盈利,同时,设备生产周期只会比芯片还要长,这也大大减缓了反应时间。

汽车芯片种类繁多,但较缺的货,是MCU。

MCU,又称微控制器,简单来讲,可以理解为各类分散设备的“小脑”,用以实现其动作或功能。MCU应用很广,散布于消费用、汽车用和军用:小孩子玩的玩具火车,电力公司抄的电表,电子控制的汽车座位和导弹火箭,都装着不同规格的MCU。排除安保级别较高的军用MCU,消费用和车用MCU是两个完全不同的市场。

消费用MCU场景分散多变,难度较低,寿命预期不长。小孩子玩火车可能几天就玩坏了,转向了下一个电子玩具,谁能抓住消费场景的爆点,便能直上青云。

汽车用MCU也是分散多变,无论是座位、雨刷、空调、影音、动力,都离不开车用MCU的指挥,总的来说,一辆车少说几十个MCU,多则上百个。这些芯片散布于汽车各个部分,虽然规格繁多,架构不同,但难度却是一致达到了苛刻的程度。

以市占率三成的全球MCU巨头瑞萨为例,上级分包商对于车用芯片的公开要求是:-40~75℃、湿度95%、15~25KV的静电环境中,必须要拥有20年质保,不良率控制在100万分之1以下。

这个良率要求是消费用MCU的两百倍乃至上千倍,即便如此,放到实践中,汽车制造商的要求仍然是:零不良率。因为只要有1个芯片运转不良,就可能危及人的生命。

虽然难度如此之高,汽车芯片在产业链中的占位却十分低下。MCU厂商,顶多居于博世、大陆等一级供应商下面一级的二级供应商,一些则是汽车厂的三级供应商。在汽车产业层级森严的金字塔中,汽车芯片厂商甚至无权更改生产线工艺和流程,才好符合整机厂商的要求。

日本半导体产业资深观察家汤之上隆,在《日本制造业的败北》中,即回忆了一个改革前完全没有自主权的瑞萨。在美国财团KKR收购被日本经产省截胡后,瑞萨社长给买方打电话赔礼道歉:对于这样的结果我们实在感到抱歉,主要原因还是我们没有自主性。瑞萨在产业中的占位,由此可见一斑。

MCU的另一大特点就是芯片和整车厂绑定,形成寡头市场,比如瑞萨与丰田联盟,英飞凌与德系车企联盟,通过这种联盟三大MCU巨头市占率达到了七成。这种产业链同盟,节约了大量的重新认证、适用和安全成本,双方互惠,格局十分稳定。

但副作用是,作为整机厂商的三级供应商,汽车芯片厂商是卑微的,没有讲价空间,他们甚至可能一年难得见几次整机厂商。

门槛高、占位低、难赚钱,汽车芯片行业格局稳固,这产生了一个非常负面的影响。消费电子级的MCU厂商,与车用MCU厂商,几乎井水不犯河水,这导致行业缺少新玩家,活力不足。

于是,任何一个芯片巨头要在汽车芯片业扩张,内生增长很难,只能采取收购策略,因为时间是较大的成本。从2015年恩智浦收购飞思卡尔案,到2016年高通收购恩智浦案,再到2020年英飞凌收购赛普拉斯案,莫不如此。但资本运作并不会增加产业供给,在短期内更多是股东层的变动。

如果车用MCU维持这样的局面,各国的产业联盟各干各的,虽然扩产艰难,但也不至于出现集体性缺货。那么,为什么后来会发生日、德等汽车大国集体缺货的局面?

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来源:巫桐/杨健楷