作者1：周曉陽（Gilbert），半導體老兵，西安交大微電子校友

                                                                                                                                                                            作者2：周曉陽，西安交通大學管理學院教授

       2020年年初以來，全球逐漸出現(xiàn)了芯片短缺的狀況，并且愈演愈烈。“缺芯”問題到底有多嚴重？格羅方德半導體公司CEO稱，公司直至2023年年底的芯片產(chǎn)能已被完全訂購。并且，據(jù)他的預測，“缺芯”問題在未來5到10年內(nèi)無法完全解決，全球半導體供應鏈可能會長期處于供應偏緊的局面。其他的晶圓代工廠也出現(xiàn)了同樣的狀況，代工費漲價，預定產(chǎn)能需要預付部分款項或預付全款，未來一兩年的產(chǎn)能被預定一空。

“缺芯”問題充分體現(xiàn)在汽車行業(yè)，預測機構AFS（AutoForecast Solutions）的數(shù)據(jù)顯示，截止至2021年11月14日，由于芯片供應短缺導致的全球汽車市場減產(chǎn)高達1009.7萬輛。其中，歐洲地區(qū)今年累計減產(chǎn)量為285.9萬輛；亞洲地區(qū)今年累計減產(chǎn)量為367.7萬輛（其中，中國市場減產(chǎn)量為198.1萬輛）；北美地區(qū)今年累計減產(chǎn)量為315.2萬輛。并且，根據(jù)AFS的預測，全球汽車市場今年累計減產(chǎn)可能會達到1126.3萬輛。部分汽車廠商更是計劃交付“缺斤短兩”的產(chǎn)品：理想汽車讓用戶自己選擇是提前交付缺少2顆雷達的3雷達版車型或是等到12月份交付完整的5雷達版車型；小鵬汽車發(fā)布公告，若車主選擇提車后補裝雷達，將免費獲贈X?PILOT軟件，并且于2022年3月31日起分批補裝雷達；特斯拉在美國市場上交付了缺少后排Typc-C接口（預留好孔位）和手機無線充電板的車型，并計劃于12月開始陸續(xù)補裝。

那么，為什么會有著突如其來的缺芯潮，而其如此的猛烈，如此的史無前例？是因為全球需求突然增加，全球芯片產(chǎn)能/產(chǎn)出增加跟不上需求的增加？問題到底出在哪里？

一．  過去兩年的需求端情況綜述

在所有使用芯片的終端中，手機對芯片的需求量最大（因為第一，每個手機上用的芯片很多；第二，手機的產(chǎn)量和銷量都是最大的），其次是電腦（包括平板），家電，汽車等。

1. 手機需求端

表一

由表一可以看出，如果僅僅看這三年來每年第三季度的銷量變化，過去兩年的全球年平局增速僅僅2.11%，考慮到統(tǒng)計的準確性及每個季度的波動性，再考慮到每年芯片的技術迭代及存儲容量的增加，對芯片的價值需求增加應該小于10%。

2. 電腦需求端

表二展示了2020年全球前五大傳統(tǒng)PC廠商出貨量和同比增長率。

表三展示了全球臺式電腦、筆記本電腦和工作站出貨量（市場份額和年度增長）。

可以看出，電腦產(chǎn)業(yè)2020對2019的增長，及2021年Q2 對2020年Q2 的年增長率在13%左右。考慮到電腦的銷量大概是手機的四分之一，這個增速對芯片需求的影響較小。

3. 汽車需求端

在2021年，汽車生產(chǎn)最缺芯。表四展示了2020年全球汽車集團銷售排行榜。

表四：2020全球汽車集團銷售排行榜

國際信用評級機構標準普爾在2021年7月近日發(fā)布報告，上調(diào)了全球汽車行業(yè)增長預期。預計2021年全球汽車銷量約8300萬至8500萬輛，將增長8%到10%。標準普爾分析稱，在2020年受疫情嚴重沖擊后，全球汽車業(yè)逐步加快復蘇步伐，尤其是2020年下半年以來一些國家采取相關扶持政策和刺激措施，帶動了汽車銷售。

通過表四和上述表述，2021年全年汽車銷量相對于2019年基本不變，當然，新車對算力及功率芯片的需求是大幅增加了。同樣，家電等其他芯片使用大戶的增長在2020年和2021年也很溫和。

綜上所述，從芯片的需求端來看，芯片的總需求，折合到需要多少張8寸晶圓，在2020年和2021年還是相當溫和的。

二．  過去兩年芯片供給端的情況

全球半導體公司中，預計2021年銷售額將超100億美元有17家，如圖1所示。包括6家無晶圓廠的公司(高通、英偉達、博通、聯(lián)發(fā)科、AMD和蘋果)和一家純代工企業(yè)(臺積電)。 另外三家半導體公司（AMD、恩智浦和亞德諾）將在2021年加入值得關注的“超級供應商”名單。 

表五：主要半導體公司的銷售情況

總體而言，與2020年相比，2021年超級供應商的銷售額預計將增長26%。假設營收的增長70%來自漲價，30%來自供應增加，那么，過去兩年的平均供應增加為7.8%，這個增長率，完全或基本完全支持了過去兩年終端市場增長對芯片的需求。

那么，為什么會出現(xiàn)全球的缺芯潮？為什么缺芯這么嚴重？

三．  缺芯的由來

1. 華為業(yè)務遭到制裁，2020年9月15日，美國對華為的禁令生效日，屆時使用到美方技術的芯片企業(yè)將不得在未經(jīng)允許的情況下向華為供貨。各大國際供應商在制裁生效日前開足馬力為華為備貨（很大部分產(chǎn)能都分給了華為），影響了對其他客戶的芯片供應，引起供應緊張；
2. 比特幣等加密貨幣價格高企，造成挖礦機及挖礦機芯片（包括GPU）需求大增，對晶圓代工先進工藝的產(chǎn)能需求占到TSMC等的10% 以上，而且挖礦芯片代工都對價格不敏感，甚至100% 預付款，一度擠占了其他正常終端對代工廠的產(chǎn)能需求，進一步造成了供應緊張；
3. 由于美國對華為的制裁，前幾大手機供應商都準確的預測到華為手機供應和銷售都會斷崖式下跌，每家（三星，蘋果，小米，OPPO，VIVO）都制定了激進的戰(zhàn)略，搶占華為的市場份額，都積極在芯片和手機終端備貨，準備大干一場，前五家的備貨數(shù)量，遠遠大于華為減少的手機銷售數(shù)量，讓芯片供應雪上加霜；
4. 由于新冠疫情及其他一些自然災害，給全球著名的芯片供應商時不時的造成一定的停產(chǎn)，減產(chǎn)，雖然百分比很小，但對業(yè)界的心理影響力極大；
5. 很多企業(yè)，特別是車企和電腦制造商，學習豐田經(jīng)驗，實行JIT（實時供應，零庫存），受到以上種種的沖擊，被迫調(diào)整戰(zhàn)略，把零庫存目標變?yōu)榘肽陰齑婺繕耍@相當于把整個業(yè)界的需求增加了50%/年，這是任何一個產(chǎn)業(yè)的供應鏈都無法承受的！
6. 在整個產(chǎn)業(yè)供不應求的緊張狀況下，中間商也開始囤貨，加價，整個產(chǎn)業(yè)變得極其困難。

綜上所述，全球芯片的整體缺貨不是由于整體需求激增引起的，引起缺貨的幾大因素都在逐漸消失或已經(jīng)消失，另外全球也都在積極的增加產(chǎn)能，增加產(chǎn)能的周期大概在12個月（有現(xiàn)成廠房）到36個月（從基建開始），考慮到一般的國際大廠都會預留一定面積的廠房（筆者之一以前的一個世界前列的老東家規(guī)定當廠房利用率預測>85%時要開始籌建新的廠房），由于渠道供應緊張狀況緩解，渠道囤貨也會逐漸釋放，全球芯片的整體缺貨狀況在2022年一定能夠解決，甚至更快。

四．  汽車芯片的缺貨

與整個集成電路產(chǎn)業(yè)的整體缺貨相比，汽車產(chǎn)業(yè)的缺芯卻有著不同的原因。從表四中可以看到，全球汽車銷量在2020年由于疫情的原因，有一個很大的降幅，大約15%，全球汽車廠家沿用JIT的理念，大規(guī)模減少了芯片的訂單，而其他消費工業(yè)領域的芯片供應又極為緊張，因此廣大芯片供應商把產(chǎn)能都分給了非汽車需求，然而車企在2021年需求增加時，增加訂單已經(jīng)來不及了。另外，由于車規(guī)芯片的認證周期在12到18個月，車廠又沒法及時換芯片型號及供應商，造成汽車芯片供應及其短缺，而且短期內(nèi)無法緩解。再者，車企為了保險起見也開始在可能的條件下增加庫存，但各家備貨都有短板，有備貨，都不齊全，同時由于新能源汽車的爆發(fā)性增長，對汽車芯片，特別時功率芯片的需求爆發(fā)，短時間內(nèi)無法緩解。因此，汽車芯片，特別是汽車功率芯片，在2-3年內(nèi)無法緩解。

由于新能源車主驅(qū)模塊（芯片）逐漸向碳化硅過度（由于碳化硅的高效率，耐高溫，耐高壓，高可靠），未來幾年合格高效碳化硅芯片供應極其有限，碳化硅芯片的短缺會更加嚴重，持續(xù)時間會更長。

五．  代工廠產(chǎn)能短缺與缺貨的關系

前五大晶圓代工廠（甚至不入流的代工廠）2022年的產(chǎn)能都被預定一空，而且是客戶交過預付款的，特別是中國的小型新的設計公司，更是拿不到晶圓代工廠的產(chǎn)能。同樣，封測代工廠的產(chǎn)能也非常緊張。還有一個事實，過去兩年整個中國大陸，購買的封測產(chǎn)能（設備），大約是過去十年的總和。

可以看出，2022年無論晶圓代工和封測代工的產(chǎn)能都不足，尤其是對中國大陸的設計公司的產(chǎn)能，但缺產(chǎn)能是否就等于缺貨嗎？根據(jù)魏少軍教授在2021年12月22日的報告，2021年統(tǒng)計涵蓋了2810家設計企業(yè)，比去年的2218家多了592家，數(shù)量增長了26.7%。2021年，2810家企業(yè)的銷售收入預計為4877.5億元，比2020年的4050.4億元增長20.4%。扣除重復計算的部分，2021年整體收入是4586.9億元，較2020年的3819.4億元增長20.1%。

毫無疑問，我們不能在代工廠缺產(chǎn)能和缺貨之間劃等號，如果所有的設計公司都能拿到自己想要的產(chǎn)能，都生產(chǎn)出自己計劃生產(chǎn)的量（請注意，這個計劃是在市場整體缺芯時做出的），那么市場一定會過剩，一定會有設計公司的產(chǎn)品賣不掉，或賣不完。再者，中國也不需要這么多設計公司，有些設計公司，無論能否拿到代工產(chǎn)能，都會和這個時代說再見的。就像有些手機廠家說，由于受到芯片短缺的影響，自己的產(chǎn)銷量都受到了影響，但整個手機市場，除過極個別款的手機，還是非常好買的，還是一個買方市場！

所以，缺代工產(chǎn)能不等于缺芯，不等于供不應求。但是，由于各個設計公司都在開足馬力備貨，2022年的晶圓代工還是會非常緊張的，有些工藝節(jié)點及特色工藝的產(chǎn)能緊張還會延續(xù)到2023年！

在本文發(fā)表之際，業(yè)界已傳來消息，封裝測試代工廠得到訂單已經(jīng)開始下降，有些封測大廠的個別分廠已經(jīng)提前停工過年！

六．  中國大陸的產(chǎn)能問題

根據(jù)我們國家的發(fā)展戰(zhàn)略，國產(chǎn)化率的目標，中芯國際的聯(lián)席CEO趙海軍在芯謀研究的論壇上說，“從戰(zhàn)略角度來看，需要把國內(nèi)產(chǎn)能建到至少能滿足全球市場需求的30%，我們應該要成長5倍，至少需要10年發(fā)展空間”。 所以從這個角度來講，這個中國大陸對晶圓代工的有效產(chǎn)能需求會持續(xù)增加，未來幾年中國大陸的晶圓代工產(chǎn)能會持續(xù)短缺。當然，考慮到中國大陸在封測界的地位和市場份額，未來幾年封測代工的產(chǎn)能與需求會相對平衡。

綜上所述，全球的整體缺芯狀況一定會在2022年得到極大的緩解，然而，汽車芯片、功率芯片及碳化硅芯片的短缺還會持續(xù)幾年！（劃重點）