芯片短缺问题的根源

作者 | Robert van der Zwan（荷兰）

译者 | 禾沐

编者按： 芯片短缺是产业界密切关注的大事，倘若芯片制造企业没有产能，那么即使设计公司有再好的设计和再多的订单，恐怕也只是无米之炊。采购不到芯片，电子产品自然无法付诸生产。新冠肺炎疫情期间，汽车产业由于缺少芯片，2021年产量大幅减少。本文作者基于理性的观察，分析了芯片短缺问题的根源，并对汽车与集成电路产业未来的发展趋势给出了自己的见解。

1 汽车和PC的不同

2020年的冬天，新冠病毒对全球造成了很大的冲击，但是，消费电子行业的反应和汽车行业有很大的差别。汽车行业大幅削减了芯片订单，消费电子行业则保持乐观，期待着从远程办公的增长中分一杯羹。汽车制造商预计需求会降低，但却没有预测到这一低潮只是暂时的：由于新冠病毒的肆虐，人们希望能够在不接触他人的情况下从A地旅行到B地。错误估计的结果是汽车行业大范围呈现半导体芯片短缺的局面。（来源：Global X，ICIS，IDC，GoodCarBadCar，Nikkei Asia）

图1 2020年PC供应商出货量 和汽车销量

（来源：IDC，GoodCarBadCar）

2 集成电路交付时间概览

2021年春天芯片短缺最严重时，哪些集成电路的交付时间最长？ 从2021年4月份的特定集成电路交付时间（如图2 所示）可以看到，电源管理（PMU）和微控制器（MCU）芯片的短缺最为严重，这一结果显然在意料之中。这与5G设备、游戏机和家用电器需求的指数型增长有着很大联系，其中5G 的兴起与新冠肺炎疫情的关系不大，但是游戏机和家用电器的需求与新冠肺炎疫情密切相关。虽然同PMU/MCU 的短缺程度无法相比，但CPU 也一时短缺。无论需求是源自5G还是PC，芯片整体在未来三四个月内将会持续短缺。（来源：Gartner，Nikkei Asia）

图2 特定集成电路的交付时间*（来源：Nikkei Asia）

3 2022年第2季度或将迎来转折

市场调研公司Gartner认为，我们即将在2022年第2季度迎来一个转折点。2021年和2022年初市场面临着短缺，但是在2022年3月后将会逐步恢复较为正常的供需关系。虽然这不意味着芯片会像新冠肺炎疫情之前那样几周内就交付，但是，对半导体深度依赖的产业不会再遭遇生产中断的情况，日本一年生产不到一百万辆汽车的状态将不会再继续。（来源：Gartner，Asia Nikkei）

图3 半导体供应链状况全球预测

（来源：Gartner ）

4 芯片短缺将会结束

为什么专家认为到2022年第2季度半导体芯片短缺的状况就会结束呢？ 这是因为许多集成电路的生产过程依然在使用成熟的200毫米（8英寸）晶圆，而不是更加吸引人的300毫米（12英寸）晶圆，特别是与汽车相关的半导体。根据总部在加州的国际芯片生产设备工业协会SEMI的数据，2022年200毫米晶圆厂的数量将会从2020年的212增加到222。（来源：IEEE，SEMI）

图4 200毫米晶圆厂数量不断增长

（来源：SEMI ）

5 芯片来自哪里？

新冠肺炎疫情突显的一大问题是半导体生产的地区性差异。目前，全世界70%的半导体是在亚洲生产的，美国和欧洲分摊剩下的30%，这意味着西方国家在东方出现环境或者政治问题时会面临更大挑战。正是由于这一原因，欧洲和美国计划针对本地生产设施投资数十亿欧元/美元。此外，身处亚洲的韩国也宣布了一项10 年4 500亿美元的项目。（来源：世界经济论坛，BCG，SIA）

图5 2000年和2020年全球半导体生产能力分布（估计半分比）

（来源：BCG，SIA）