芯片短缺問題的根源

作者 | Robert van der Zwan（荷蘭）

譯者 | 禾沐

編者按： 芯片短缺是產業(yè)界密切關注的大事，倘若芯片制造企業(yè)沒有產能，那么即使設計公司有再好的設計和再多的訂單，恐怕也只是無米之炊。采購不到芯片，電子產品自然無法付諸生產。新冠肺炎疫情期間，汽車產業(yè)由于缺少芯片，2021年產量大幅減少。本文作者基于理性的觀察，分析了芯片短缺問題的根源，并對汽車與集成電路產業(yè)未來的發(fā)展趨勢給出了自己的見解。

1 汽車和PC的不同

2020年的冬天，新冠病毒對全球造成了很大的沖擊，但是，消費電子行業(yè)的反應和汽車行業(yè)有很大的差別。汽車行業(yè)大幅削減了芯片訂單，消費電子行業(yè)則保持樂觀，期待著從遠程辦公的增長中分一杯羹。汽車制造商預計需求會降低，但卻沒有預測到這一低潮只是暫時的：由于新冠病毒的肆虐，人們希望能夠在不接觸他人的情況下從A地旅行到B地。錯誤估計的結果是汽車行業(yè)大范圍呈現半導體芯片短缺的局面。（來源：Global X，ICIS，IDC，GoodCarBadCar，Nikkei Asia）

圖1 2020年PC供應商出貨量 和汽車銷量

（來源：IDC，GoodCarBadCar）

2 集成電路交付時間概覽

2021年春天芯片短缺最嚴重時，哪些集成電路的交付時間最長？ 從2021年4月份的特定集成電路交付時間（如圖2 所示）可以看到，電源管理（PMU）和微控制器（MCU）芯片的短缺最為嚴重，這一結果顯然在意料之中。這與5G設備、游戲機和家用電器需求的指數型增長有著很大聯系，其中5G 的興起與新冠肺炎疫情的關系不大，但是游戲機和家用電器的需求與新冠肺炎疫情密切相關。雖然同PMU/MCU 的短缺程度無法相比，但CPU 也一時短缺。無論需求是源自5G還是PC，芯片整體在未來三四個月內將會持續(xù)短缺。（來源：Gartner，Nikkei Asia）

圖2 特定集成電路的交付時間*（來源：Nikkei Asia）

3 2022年第2季度或將迎來轉折

市場調研公司Gartner認為，我們即將在2022年第2季度迎來一個轉折點。2021年和2022年初市場面臨著短缺，但是在2022年3月后將會逐步恢復較為正常的供需關系。雖然這不意味著芯片會像新冠肺炎疫情之前那樣幾周內就交付，但是，對半導體深度依賴的產業(yè)不會再遭遇生產中斷的情況，日本一年生產不到一百萬輛汽車的狀態(tài)將不會再繼續(xù)。（來源：Gartner，Asia Nikkei）

圖3 半導體供應鏈狀況全球預測

（來源：Gartner ）

4 芯片短缺將會結束

為什么專家認為到2022年第2季度半導體芯片短缺的狀況就會結束呢？ 這是因為許多集成電路的生產過程依然在使用成熟的200毫米（8英寸）晶圓，而不是更加吸引人的300毫米（12英寸）晶圓，特別是與汽車相關的半導體。根據總部在加州的國際芯片生產設備工業(yè)協會SEMI的數據，2022年200毫米晶圓廠的數量將會從2020年的212增加到222。（來源：IEEE，SEMI）

圖4 200毫米晶圓廠數量不斷增長

（來源：SEMI ）

5 芯片來自哪里？

新冠肺炎疫情突顯的一大問題是半導體生產的地區(qū)性差異。目前，全世界70%的半導體是在亞洲生產的，美國和歐洲分攤剩下的30%，這意味著西方國家在東方出現環(huán)境或者政治問題時會面臨更大挑戰(zhàn)。正是由于這一原因，歐洲和美國計劃針對本地生產設施投資數十億歐元/美元。此外，身處亞洲的韓國也宣布了一項10 年4 500億美元的項目。（來源：世界經濟論壇，BCG，SIA）

圖5 2000年和2020年全球半導體生產能力分布（估計半分比）

（來源：BCG，SIA）