汽车芯片短缺情况分析与应对

严苗

随着汽车电动化、网联化、智能化转型，汽车芯片的需求量不断增加。目前单车超过80个核心零部件需要使用芯片，搭载芯片数量约600颗，价值量约为4000元，L4级自动驾驶汽车单车芯片价值量更是达到11000元。2020年以来，全球集成电路产业遭遇一系列“黑天鹅”事件，晶圆制造产能持续紧张，汽车芯片短缺问题尤其突出，到2022年一季度仍未缓解，导致整车厂商面临停工、减产等问题。

芯片短缺的类型

2022年3月，全球汽车芯片平均交付周期环比增加了 2天，达到26.6周，创下2021年3月以来的历史新高。其中，汽车芯片短缺以车规级MCU产品为主，具体“缺芯”情况分为三种类型。

一是ECU（电子控制单元）和ESP（车身电子稳定系统）短缺。2020年12月，大众、马牌和博世首次发布汽车行业缺芯的情况，指出受新冠疫情影响，汽车芯片出现供需错配，核心部件发动机ECU和ESP供应短缺，全球汽车和零部件生产受到直接影响。

二是MCU（微控制单元）芯片短缺。MCU需要40nm以下的制程，大部分企业都把芯片生产外包给台积电等代工厂，台积电生产出货量约占所有汽车MCU 70%的市场份额。由于汽车芯片业务仅占台积电总营收的3%，芯片短缺问题一直未受到重视。

三是从MCU芯片短缺扩展到其他核心芯片。2021年三季度，马来西亚疫情加重，意法半导体等企业生产工厂多次关停，直接导致芯片供应的恶化，并且从MCU扩展到其他核心芯片。芯片制造商停产导致了博世的ESP（车身电子稳定系统）、IPB（驻车制动器）、VCU（整车控制单元）、TCU（变速箱控制单元）等产品的供货困难，而博世作为全球最大的汽车零部件供应商，其底盘和安全部件的供应缺口，对于全球整车企业都产生了重大的影響。

芯片短缺的原因

汽车芯片整体产能不足。汽车芯片生产周期长，其中主控芯片生产周期长达6-9个月。和消费电子芯片相比，过去汽车芯片在晶圆代工厂中的占比不高，虽然出现产能紧张，但代工厂扩产意愿低，汽车芯片需求无法得到快速保障。

疫情以及自然灾害导致芯片产能缩减。受新冠疫情影响，2020年全球芯片产业在第三季度才开始复苏，第四季度开始爆发产能短缺危机。日本地震、美国德州暴雪、中国台湾干旱、马来西亚疫情，让芯片厂的产能一再缩减。

芯片厂商对市场需求反弹预判不足。疫情发生之初，大部分芯片供应商降低产能或关停工厂，随着我国疫情防控取得显著成效，国内汽车消费需求迅速回升，芯片企业备货量和产能调整严重不足，与需求侧出现“错配”。

我国汽车芯片进口依赖度较大。汽车芯片市场被欧美日传统厂商垄断，其中，欧洲、美国和日本公司分别占37%、30%和25%的市场份额，中国公司仅占3%。汽车芯片供应链在外，也导致我国汽车产量控制和调节能力差。比如，南北大众的核心芯片供应商之一是日本瑞萨电子，芯片短缺后，瑞萨电子将配额向日本厂商倾斜，导致大众芯片严重短缺。

芯片短缺的影响

直接影响。芯片短缺严重影响了车企的生产及交付计划。根据汽车行业数据预测公司Auto Forecast Solutions的数据，2021年，由于芯片短缺，全球汽车市场累计减产量约1020万辆，2022年一季度累计减产量约140万辆。

长远影响

——汽车芯片架构升级

汽车的产业变革自上而下，首先变革的是动力系统、智能座舱以及自动驾驶，最终ECU、ESP这些依然使用着传统芯片技术的底层系统也终将会被新技术所替代。本次缺货的MEU芯片颇为传统，恰恰证明目前的汽车革命尚未进行彻底，尚未有一个更为简洁有力的技术架构和芯片品种替代零散的MCU。智能网联电动汽车的电子电气架构将加快变革，从传统分布式ECU架构向域控制器的集中式架构演进。

——汽车芯片国产化

在芯片短缺、价格上涨以及代工产能供不应求的背景下，一些汽车厂商或一级供应商已经开始寻找替代供应商，愿意给中国汽车芯片厂商更高的容错空间。部分传统车企也开启了汽车芯片战略布局。工信部也提出将加强对汽车行业发展和芯片制造供应能力的监测、分析、研判，有针对性地解决当前汽车企业存在的短缺问题，积极扶持芯片制造企业加快提升供给能力，加快替代方案投入运行使用，优化整个产业链布局，从长期稳定芯片供给能力。

——汽车供应链本土化

本次疫情引发国内外供应链“断供”忧虑，以及供应链“重构”“逆全球化”等议题。经过多年积累，我国本土汽车零部件自主可控能力明显增强。当前，全球疫情尚未结束，高端材料、零部件本土化成为趋势，为国内零部件供应商升级发展带来机遇。

我国汽车芯片产业链问题分析

总体来看，我国芯片封装测试环节已基本达到国际先进水平，芯片设计环节部分中低端产品实现自主可控，部分高端环节仍与国外存在较大差距，芯片制造环节仍处于落后地位。芯片设计及制造环节的劣势导致国产汽车芯片市场占有率非常有限，核心控制类芯片自主率不足5%。

芯片设计环节：控制和图像处理领域的MCU和GPU芯片短缺

在中低端芯片方面，我国芯片设计企业产品覆盖范围较广，包括视频、触控、闪存、存储、蓝牙及显示等多个品类，其中射频芯片技术已处于全球领先水平。虽然华为海思、地平线等设计企业已经实现批量产品装车，但在高端芯片方面，我国企业与行业头部外资企业相比仍有差距。比如，华为推出的MDC610芯片可实现160TOPS（每秒万亿次操作）算力，而英伟达针对高级自动驾驶应用推出的Orin计算芯片，算力已达到200TOPS。

芯片制造环节：8英寸晶圆及辅助材料、光刻机供应面临瓶颈

汽车芯片主要使用的8英寸晶圆自主化率不到10%，12英寸晶圆更是低于1%，其他光刻胶、掩膜版、靶材、封装基板等辅助材料也面临瓶颈。光刻机被荷兰阿斯麦和日本佳能、尼康垄断。现有设备无法满足车规级芯片生产的稳定性要求，汽车芯片产线短缺严重。

产品认证方面：车规级MCU行业门槛极高

车规级产线除需要满足IATF（国际汽车工作组）认证外，还需和汽车芯片设计厂商长期磨合以保证工艺稳定，从而满足汽车芯片失效率的要求。以日本瑞萨电子为例，分包商对汽车芯片的要求是：“-40℃至 75℃、湿度95%、15-25KV的静电环境中，必须拥有20年质保，不良率控制在百万分之一以下”。国产车规级芯片在认证方面积累较少，产品设计周期和测试周期长，无法迅速进入汽车供应链。

成都应对汽车“缺芯潮”的思考

当前，工信部等部委高度重视汽车芯片产业发展，建议成都紧抓发展机遇，立足当下协助车企解决芯片供应问题，着眼长远发力汽车芯片国产化，大力引进汽车芯片设计龙头企业，支持本地芯片企业向车规级产品提质升级，鼓励整车企业提升汽车芯片本地配套率，系统提升成都汽车产业综合竞争能力。

推动“成都芯”进入整车配套体系

成都已有博世、德尔福等汽车电子国际巨头布局，主营业务包括防抱死制动系统、电子稳定系统等。成都汽车产业基础较好，可以支持企业采取芯片联合采购等措施，解决短期内汽车芯片供应问题。同时，鼓励本地整车企业和零部件企业深度合作，建立风险共担、利益共享新型整零关系，实行零部件企业评优推介，开展川渝地区汽车产业“主配”牵手活动，推荐整车企业使用“成都芯”。

加快布局智能汽車芯片赛道

积极引进国际领先汽车芯片制造企业来蓉投资建厂，推动外资芯片产线国产化项目快速落地和建设，形成车规级芯片生产能力。重点发展车规级专用SoC芯片、控制器芯片、IGBT功率芯片、车载雷达芯片等，打造自主智能汽车芯片全国领军城市。争取布局1-2条6-8英寸成熟工艺、特色工艺生产线，补齐汽车芯片短板。同时，明确外资引进前提，采取签订产能分配协议等方式，确保部分产能为本土所用。

加大汽车芯片技术攻关力度

依托中德智能网联汽车四川试验基地，引进汽车芯片头部企业研发机构、创新企业、领军人才，协同攻关车规级高可靠性AI芯片、MCU芯片、电池管理芯片、网联芯片，研发高集成度车载SoC芯片，提高车载视觉图像传感器、车载多功能摄像头、车载毫米波雷达、车载激光雷达、高精度电流传感器、电池压力级温度传感器等智能传感器技术水平。鼓励车企在整车开发过程中与国内汽车芯片厂商及早开展定制化研发，通过深度协作提升汽车芯片供应稳定性。

加速构建检验检测认证体系

检测认证是本土汽车芯片厂商与车企互信的桥梁。建议成都大力发展检验检测认证服务，依托简州智能制造装备新城建设国家检验检测高技术服务集聚区，引进一批国家级检验检测重大平台，联合车企、芯片厂商、一级供应商，打造以实物测试为基础的国内汽车芯片检测认证体系，在检测技术共研过程中促进互相信任与技术发展。

推行汽车芯片保险保障机制

针对汽车主机厂商采购国产汽车芯片的风险忧虑，可以借鉴北京做法，推动芯片企业、零部件企业和保险公司，开展汽车芯片保险和保费补贴试点工作，通过“市场化为主+政府有限支持”方式破解芯片应用难题，以金融保险手段分担产业链上下游风险和疏通瓶颈，促进汽车芯片快速形成市场应用规模。