2020年，地球在“感冒”，全世界跟着一起发烧。现在新冠疫情所引发的产业震荡的涟漪，再一次烧到了汽车行业，而这一次的问题则是“芯片荒”。

  12月初，很多人都注意到这样一条消息：上汽大众和一汽大众的部分车型产线面临停产风险，其根本原因就是某些汽车芯片的供应短缺。

  目前，短缺汽车芯片的元件主要是ESP（电子稳定程序系统）和ECU（发动机控制器）这两个模块。没有这些关键零部件，汽车整车就没有很好的方法组装下线，而提供这两大芯片模块的主要是全球两大Tier1供应商的大陆和博世集团，现在为他们供货的汽车半导体芯片上游厂商正在遭遇产能不足的问题。

  根据大陆集团的回复，尽管这些半导体厂商已经在大力扩充产能，但新增产能要在接下来6-9个月内才能补上。

  最近一年，我们频繁看到关于芯片产业争端的相关新闻，但大多是围绕着手机CPU、显卡GPU这些消费类电子芯片展开，很难预料到汽车产业也会面临这种“缺芯”困境。也许很多人可能会疑惑说：高配置手机芯片我们生产不了，难道汽车芯片我们也造不出来吗？

  在回答这样的一个问题之前，我们仍旧是得看看这一回汽车芯片供应链到底出了哪一些问题？汽车芯片产业的现状和特点是什么？我国在汽车芯片自主替代上面有哪些机会？

  想要了解汽车产业“芯片荒”的真相，可能先要回答这一问题：“为什么这些厂商要花6-9个月时间才能追赶上短缺的芯片产能？”

  因为造成当前短缺的源头就在于半年多前的新冠疫情在全球爆发之际，生产这些关键模块的汽车半导体芯片厂商根据当时的悲观市场预期做出了相应的减产计划，而因为生产备货周期正好就是半年到一年之间的缘故，所以当时的减产计划现在开始发挥作用，并且短缺将一直延续到明年的一季度。

  当时，新冠疫情开始在全世界蔓延，汽车芯片行业用了“至暗时刻”来形容整个产业受到的冲击。而此前的2019年，全球包括轻型商用车在内的汽车销售下降5.6％至8140万辆，传递到汽车半导体市场，其业绩增长也下降了2.7％至384亿美元。

  汽车市场的不景气，叠加新冠疫情的来势汹汹，造成了第一季度汽车销售的大幅度地下跌，使得整个汽车产业对于2020年的预期也大幅下调。“与2019年相比，今年有可能下降25%”，这是Strategy Analytics公司一位产业分析师在当时的估计。

  紧接着，全世界汽车制造厂商的大面积停产，更加坚定了汽车半导体厂商的悲观预期，因此，恩智浦、英飞凌、瑞萨、意法半导体ST等纷纷下调了后半年的车用半导体芯片和元器件的生产计划，同时也放缓了投资扩张的进度。

  另外一个意想不到的因素是，因为疫情造成的居家隔离和在线办公，全球的消费电子如电脑、平板和手机的需求大规模增长，从而也抢占了半导体产业更上游的晶圆产能。汽车芯片让出来的晶圆产能自然也就被消费电子的芯片厂商抢了过去，因此导致汽车芯片的交付周期再度被延长。此外，还有新冠感染导致的产线停工、意法半导体的工人罢工等因素叠加，导致一些型号的MCU和传感器等元件供应更为紧张。

  但是这些机构和厂商没预料到的是，中国不仅很快控制住了疫情，而且汽车销量在下半年开始强势恢复。有多个方面数据显示，今年前十一个月，中国汽车销量突破 2200 万台，与去年同期相比仅下滑3个百分点。

  由于芯片供货周期的滞后性，现在汽车生产所需要的零部件正是在疫情严重时下的订单，而当时对未来销量悲观的预估，导致订单量不足，半导体厂商也同时下调了生产计划，导致产能不足。而国内众多汽车厂商其实已经早已注意到了芯片产能危机的问题，开始了提前囤货，也导致了如今一些销量庞大的车企“有心造车，无芯可用”的局面。

  最近，恩智浦、英飞凌、瑞萨电子以及台湾的MCU厂商都纷纷发布涨价函，宣布提价。而日本一家高端车载芯片厂商AKM在其工厂发生火灾后，其产品线价格都出现大面积上涨，某些紧缺芯片甚至会出现60-80倍的涨幅。

  因此，原本预期悲观的半导体厂商将成为这次疫情影响下的最终赢家，不仅仅可以获得更多营收，还带动了证券交易市场的追捧，市值也迎来了显著增长。

  在2020年下半程，中国市场需求的强劲复苏带动了全球半导体产业的复苏，然而因为汽车芯片产业回暖，最终受益的还是这些国外的汽车芯片巨头。

  近年来，全世界汽车销量增速逐渐放缓。前瞻产业研究院统计多个方面数据显示，2018年世界汽车销量下降1%，自2010年以来首次陷入年度负增长。2019年的汽车销量为9032万辆，同比下降3%，稍差于2008年的下滑幅度。而进入2020年以来，虽疫情在全球各地的爆发，工厂关闭和消费的人居家隔离进一步对全世界汽车业造成重大打击。IHS Markit预计2020年全世界汽车销量将下降22%至7030万辆，其中美国销量同比下降26.6%至1250万辆。

  全球最大的汽车市场中国自夏季以来的强劲复苏，对于多家全球汽车厂商来说无疑是重要的救命稻草。但是这也催生了意外强劲的芯片需求，而在上半年压低了供给的半导体制造商已难以满足需求。

  芯片短缺问题蔓延至各个行业，对汽车产业的影响尤甚。事实上，汽车行业对于芯片短缺问题并不陌生。只是今年的疫情进一步加剧了短缺影响，而且这一波影响的后坐力持续深远。

  长安汽车相关负责人就曾对媒体坦承，其实全行业都面临汽车芯片短缺的风险，尤其对于电气化构架、智能化配置程度更高的高配车型来说，影响更甚。

  根据前瞻产业研究院的统计梳理，汽车芯片器件主要包含车用MCU(微控制器)、功率半导体(IGBT、MOSFET等)、传感器等，无人驾驶汽车所用的半导体器件还包含有ADAS、COMS图像传感器、AI主控、激光雷达、MEMS等一系列产品。其中，微处理器和模拟电路占汽车芯片的比重最大，分布为30%和29%；传感器和逻辑电路的占比分别为17%和10%，分立器件和存储器的占比均为7%。

  而在全世界汽车芯片市场，近几十年来几乎长期被海外大厂主导，恩智浦、英飞凌、瑞萨、德州仪器和意法半导体保持汽车半导体厂商的前5名，这五家企业的市场占有率占比合计达50%。其中2019年，恩智浦占全世界汽车芯片市场的比重最大，达14%，英飞凌仅次于恩智浦，占比达11%。而上述厂商的产线多位于欧洲，受疫情影响大。

  而除了疫情影响产能以外，今年以来新能源汽车上量也是供应紧张的一个根本原因。有头部造车新势力企业就曾透露，芯片短缺是行业内的普遍情况，各厂家都在想办法囤货。“其中BMS(新能源汽车电池管理系统)和VCU(整车控制器)影响相对来说比较大，以前都能买储备，现在只能买现货。”

  汽车零部件Tire1供应商大陆集团、博世集团也相继发出预警，由于全世界的汽车芯片的短缺，可能会影响汽车生产，相关影响可能持续6-9个月左右。

  大陆集团预计目前芯片供应紧缺的严峻形势将一直到2021年，该公司在与多家供应商保持非常密切的沟通和协调，一些供应商慢慢的开始调整产能，但半导体供应链很长，需要一段时间才能最终实现产能的增加。

  恩智浦、瑞萨电子等半导体制造商近日相继传出了涨价消息，以应对材料成本的大幅增长和芯片的严重短缺状况。

  汽车业务是恩智浦最主要的收入来源。财报显示，公司2019年的总收入达到88.77亿美元。其中来自汽车的收入占比达47%，来自工业和物联网、移动电子设备、通讯基础设施和其他的收入分别是18%、13%、21%。

  另一家汽车芯片巨头意法半导体（ST Microelectronics）日前也再次传出涨价消息，拟自2021年1月1日起全线涨价。集微网为此向意法半导体求证，该公司对此没有否认，但没有透露更多的涨价细节。而上个月的意法半导体欧洲工厂罢工事件，已经让业界对芯片缺货加剧充满担忧。据路透社报道，罢工事件导致该工厂生产活动减少了8%。

  值得注意的是，意法半导体今年三季度交出了亮眼的业绩报告，净收入达到26.7亿美元，同比增加27.8%。意法半导体称，三季度市场环境明显好于预期，来自汽车产品的需求、个人电子科技类产品相关业务以及微控制器（MCU）的需求是业绩提升的主要原因。

  方正证券科技行业首席分析师陈杭分析指出，全球半导体自今年三季度末开始步入被动补库存阶段，全球开始恐慌性缺货，并带来涨价预期。而与2016年三季度至2018年一季度的全球半导体景气周期以存储涨价为主导不同，本轮2020年四季度至2022年一季度是以功率/八英寸晶圆涨价拉动到全产业链涨价。预计至少未来半年，晶圆、制造、封测各环节的供需失衡仍会持续，下游芯片缺货涨价是趋势。

  而此番因为芯片产能不足而引发的车企承压问题，华西证券在一份分析中指出，直接原因是，车企对全年车市景气度回升的估计不足，导致需提早半年至一年做产能规划的晶圆芯片上游企业没办法及时作出调整增加产能。

  但更深层次来看，则是电动化、智能化、网联化的发展使整车对主控芯片及功率半导体的需求迅速增加，同时消费电子、工业、通信等其他领域也伴随5G的应用普及，不断向智能化发展，由此产生了大量对相关芯片的需求，挤占了车规芯片的产能空间。此外，今年下半年以来中国汽车市场迅速增加，也进一步加剧了芯片企业对汽车行业的供应压力。

  为什么我们国内的汽车大厂必须严重依赖这些国外的Tier1供应商与汽车芯片厂商呢？

  随着汽车智能化程度的提升，汽车芯片正在从原先占比不到整车成本的1%，上升到如今的35%左右，预计到2030年将增加到50%，一个以智能硬件为基础、软件定义汽车的时代正在到来。

  智能汽车的发展推动了汽车芯片全球市场的迅速增加。以2019年为例，全世界汽车芯片产业中欧洲汽车芯片产值达到150.88亿美元，占比36.79%，位居第一，美国达133.87亿美元，占比32.64%，日本达106.77亿美元，占比26.03%。而中国汽车芯片实现的收入仅为10亿美元左右，占比不到3%，差距可谓相差悬殊。

  一个事实就是，中国目前生产了全球三分之一的汽车，但整车制造中95%的前装芯片依赖进口，80%的后装超过依赖进口，其中动力系统、底盘控制和ADAS等关键芯片均被国外巨头垄断。

  目前，在汽车芯片关键元器件上占据优势的厂商，仍然以欧洲的恩智浦、英飞凌、意法半导体，以及日本的瑞萨、美国德州仪器这些传统汽车芯片巨头为主。2019年，恩智浦、英飞凌、瑞萨、德州仪器和意法半导体仍保持在汽车芯片厂商的前5名，这五家占比合计达到全球市场占有率50%。

  汽车芯片产业的市场规模，与消费电子芯片产业相比，虽然并不是很大，但其进入的门槛却并不低。究其原因主要在于，相较于消费级电子芯片，汽车芯片对于可靠性和安全性和长效性上的要求更高，我国自主替代的难度也就更大。

  第一，相比较消费类芯片，汽车芯片所处的应用环境更加恶劣，汽车芯片所要达到的极端环境要求的性能可靠性要求更高。

  第二，因为涉及汽车的驾驶安全，汽车芯片对于运行稳定性要求极高，抗干扰性能也非常高，在运行中不允许出现任何失误。

  第三，一辆汽车的设计寿命都在15年或50万公里左右，远高于消费电子的寿命时长，因此对于汽车芯片的设计常规使用的寿命的要求也更长，故障率更低。其中零公里故障率是考验汽车厂商的核心指标，汽车厂商对于芯片故障率的基础要求是在PPM（百万分之一）级别，大部分要达到PPB（十亿分之一）级别，而消费类芯片故障率要求仅为百万分之两百。

  第四，车规级芯片还要在大规模量产时保证产品的一致性，对于良品率控制和产品溯源管理要求都非常高。

  最后，汽车芯片要有长期有效的供货周期，供应链可靠稳定，才能全生命周期地支持整车厂的供应链需求。换句话说，就是整车厂对于芯片厂商的替换成本极高，合作周期长，不会轻易替换传统的汽车芯片供应商。

  所以，新进入汽车芯片研发和生产的厂商，既要在技术上跨越车规级芯片标准的要求，也要在良率、成本控制和能耗等因素上做好优化控制，最终还要在供应链稳定性和可量产规模等方面赢得整车厂商的认可。

  因此，在汽车的主控芯片（ECU、IGBT等）领域，老牌汽车芯片巨头将在未来持续保持其一马当先的优势。面对汽车芯片产业如此高标准和高进入门槛，以及早已形成的全球产业链结构，汽车芯片的新入场者必须有足够的耐心和充足的资金，以及新的产业机会，才可能冲破这一些行业壁垒。

  虽然现在汽车芯片产业的主要市场掌握在少数这几家老牌半导体厂商手中，但是随着汽车电动化和智能化趋势的出现，慢慢的变多的半导体厂商正在加入到汽车芯片的赛道当中，同时，传统汽车厂商、造成新势力们以及Tier1供应商们也都纷纷开始尝试自研芯片或者与芯片厂商合作联合研制。汽车芯片产业正在迎来一场变革的机会。

  比如，像英特尔、高通、英伟达等消费类电子芯片领域的巨头，正在纷纷涉足车载芯片以及无人驾驶芯片的开发。英特尔通过收购Mobileye公司，已确定进入汽车的无人驾驶芯片市场，其推出的EyeQ芯片已经应用到全球5000万辆汽车上面。英伟达在去年推出的无人驾驶Orin芯片，可以覆盖从L2到L5级的完全无人驾驶汽车的开发，2022年将开始量产。

  也许是受到特斯拉自研的高级别无人驾驶FSD芯片的启发和刺激，众多整车厂都在以投资和合作研发的方式进入汽车芯片领域，而国际芯片厂商也愿意主动寻求也主机厂合作的机会。比如宝马投资了AI芯片创业公司Graphcore，奥迪和三星合作，共同研发其无人驾驶所需要的Exynos芯片等。

  而作为“中间商”的Tier1供应商，面对上下游厂商这种“眉来眼去”的直接合作态势，也开始向上游智能驾驶芯片及关键元件的研发上。比如，博世研发了无人驾驶所需的包括摄像头、毫米波雷达、激光雷达等全部的传感器，其中成为全世界毫米波雷达最大的供应商。另外，博世在MEMS、功率半导体、碳化硅MOSFET芯片技术领域也有领先布局。

  这一轮汽车智能化的变革，有一个核心特征就是强调“软件定义汽车”，也是通过少数核心智能驾驶芯片Soc来替代原本的汽车电子电气的芯片架构，尽可能将硬件的控制交由软件来控制。比如，大众此前就宣布，要将每辆大众汽车的ECU数量从原来的70个减少到3个，然后自己开发所有的软件。

  这一趋势意味着整车厂对原初汽车供应链的依赖程度将极大降低，而是更为看重高端高性能芯片以及建立其上的软件系统平台所发挥的作用。这对于我国的汽车芯片产业来说，抓住这次汽车智能化变革的契机，从智能驾驶芯片和相关元件发力，做到某些特定的程度的自主化替代，也同样是有机会的。

  在自动驾驶的大趋势下，国内正在涌现出一批智能驾驶汽车芯片的厂商，包括地平线、芯驰科技、黑芝麻、华为等，而且已经陆续有一批国产车规级芯片问世。

  比如，去年8月，地平线发布了中国首款车规级AI芯片——征程二代Journey 2，在今年的CES上，地平线正式对外发布了其Matrix2无人驾驶计算平台，目前已能够支持 L2至L4 等不同级别无人驾驶的解决方案。

  今年5月，芯驰科技对外发布三款车规级芯片——X9、V9、G9，提供针对汽车的协同一体化解决方案，包括智能座舱、智能驾驶、中央网关三大应用，预计明年可以正式商用。

  黑芝麻科技在6月份推出的华山二号芯片，采用的是台积电16nm制程，支持车规级AEC-Q100标准和支持多项传感器，是国内能够量产满足L3、L4级别无人驾驶的高性能车规级SoC。

  华为也在今年9月推出了智能驾驶计算平台MDC 610，作为一款面向L3、L4级别无人驾驶的新新一代MDC，最近刚刚通过ASIL D级功能安全评估，在安全性上能够很好的满足车规级安全要求。

  对于中国的整车厂商和汽车芯片企业来说，直接切入到智能驾驶芯片的增量赛道，不用在传统赛道上和老牌巨头进行拼体力、拼时间的死磕，正是咱们进行自主研发替代的一次追赶机会。

  另外一个特征是在制作工艺上，传统汽车芯片厂商都是采用自家工艺的IDM模式，其工艺较消费类电子落后好几代制程，因此他们在开发先进的无人驾驶芯片上也必须开始采用代工厂Foundry模式。这使得我们在汽车芯片的生产上，不必要过分追求先进制程的工艺技术要求，在当下美国对我国的芯片禁令的背景下，让我们仍就有机会在芯片的生产制造上，跟这些传统大厂站在同一个起跑线上了。

  我们当然也要清醒地认识到，我国在车载芯片上的布局才起步。除了无人驾驶芯片的弯道超车，我们仍就需要在车规级主控芯片、功率芯片和传感器的制造上长期投入，持续发力，同时在可靠性、安全性、量产交付等整体能力上与整车厂商建立起稳定的合作生态。

  所谓“远水解不了近渴”，现在国产芯片自主替代的尝试自然不可能在短期内解决汽车厂商的进口芯片依赖问题。不过，现在由于这一次“芯片荒”的出现，更加印证了我国要在汽车芯片产业上实现自主替代和超越的紧迫性。

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