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汽车芯片会缺货缺多久？
2020-12-07 11:38:56· 来源：佐思汽车研究 作者：周彦武
近期传闻ESP芯片缺货导致一汽大众上海大众停产。ESP即电子稳定车身系统，是高档车特别是SUV必备部件。全球ESP供应商主要有7家，分别是丰田旗下的爱信，专供日产
近期传闻ESP芯片缺货导致一汽大众上海大众停产。ESP即电子稳定车身系统，是高档车特别是SUV必备部件。全球ESP供应商主要有7家，分别是丰田旗下的爱信，专供日产的日立，专供本田的日信，供韩系车型的万都。这4家基本只供应本集团的。另外三家，都是德国厂家，包括博世，大陆汽车和采埃孚。博世几乎垄断国内市场，特别自主品牌，此外在奔驰、奥迪、卡迪拉克、别克里也比较常见。大陆汽车主要供应大众，宝马、PSA、奔驰，ZF主要供应美系车。博世已经官方回应不缺货。
据传是大陆汽车ESP缺货，大众的高尔夫、途观、途昂（Atlas）、帕萨特、奥迪A3、斯柯达明锐、CC（Arteon）使用了大陆汽车的ESP（标准叫法应该叫ESC，ESP是博世专利），即MK100，这些车型也不是全部采用大陆汽车的ESP，部分出货量大的如高尔夫、途观、帕萨特和A3也有博世的ESP，出货量小的如CC、途昂基本上都是大陆汽车的ESP。这些本来就是冷门车型，影响面不大。此外大众的ID.3用的ESP是ZF EBC470的，也有可能缺货。与大陆汽车合作比较紧密的沃尔沃和吉利也有可能受影响。
绝大部分电动车除了最新的比亚迪汉，和一些廉价车型，都用了博世的ESP 9.0，实际上这是和iBooster配套的，包括特斯拉。如果博世的ESP供应链紧缺，那么博世肯定优先照顾大众、奔驰、宝马、长城这样的大客户，即便是特斯拉也拿不到足够的元件。
最近这一波芯片缺货潮涨价潮不仅是汽车领域，是整体芯片领域都是如此。其原因在于年初疫情打击了大家的信心，各行业需求锐减，汽车行业尤其下滑明显，大家纷纷减少下单，消化库存。到3季度，疫情得到控制，汽车行业回暖，特别中国汽车行业。而欧美疫情防控常态化，人们似乎已经学会了与疫情和平共处，消费信心回来了，平板电脑和笔记本电脑以及游戏机等宅经济产品持续升温。导致芯片需求大增。
上图为2009-2019年全球关闭晶圆厂产线尺寸统计，6英寸最多，但效率底下，已经不是市场主流，因此影响甚微，8英寸仍然是目前晶圆代工主力，影响深远。
上图是2009-2019年全球关闭晶圆厂产线地区统计，主要是日本和北美。
2018年2季度起，8英寸领域有一股涨价潮，在高位一直维持了4个季度，不过那次涨价潮中8英寸硅片率先涨价，2018年Q4价格较2016年Q4增长了40%。这次还未见到8英寸硅片涨价，相反，根据全球第一大硅片厂家信越化学和第二大厂家SUMCO 3季度的财报，8英寸硅片出货量和产能利用率都是轻微下滑的，足以显示这一波涨价的底气不足。预计最多持续到2021年1季度末。
全球8英寸硅片出货量，2020年还未恢复到2017年的水平。倒是12英寸硅片目前是历史最高点。
目前最紧缺的领域大多是8英寸晶圆代工领域，包括面板驱动IC、触控、指纹识别、MOS管、MEMS传感器、电源管理IC、功率器件和MCU，此外受华为被制裁影响，安防领域缺口也较大。目前图像传感器和面板IC缺口最大，大约为15-25%，图像传感器主要是受手机摄像头增多驱动，面板驱动IC从去年开始制程转变，转产后良率不够，影响几个月的产出，加上需求增加超出预期。目前上游晶圆代工厂价格大幅度上涨，影响到驱动IC，实际成本上升10%-20%左右。我国是全球第一大面板生产国家，但驱动IC中95%都进口。汽车面板毫无疑问也将涨价。
全球最大8英寸晶圆代工厂联电2018年10月-2020年10月连续24个月营业收入与年度增幅。
全球第一大面板驱动IC厂家联咏2018年10月-2020年10月连续24个月营业收入与年度增幅。
全球最大的驱动IC 代工厂，台湾世界先进半导体2018年10月-2020年10月连续24个月营业收入与年度增幅，从2020年3月起一直保持高位，其中也有2020年1月开始加入的收购自格罗方德的新加坡厂收入。
上表为2018年全球十大汽车芯片厂家收入排名。
2019年全球汽车半导体格局（来源：英飞凌）
2019年全球汽车半导体市场规模大约372亿美元，主要分为传感器（大约占10%）、MCU（大约占15%）、功率半导体（大约占50%）和ASIC（大约占25%）四个部分。
NXP 2019年1季度到2020年3季度汽车芯片收入，2020年3季度环比大幅度增长43%。
最缺货的可能是NXP。NXP有5座8英寸晶圆厂，1座位于新加坡，与台积电合资，持股比例61.2%。其余4座都位于美国，这实际是收购飞思卡尔带来的资产。不过NXP自有晶圆厂工艺最多到90纳米，也就是0.09微米。这个可以覆盖NXP大部分功率元件和MCU产品，但不包括主要的ASSP，如i.mx6、i.mx8系列，还有些顶级MCU如 i.MXRT1170 MCU，这些产品大都是28纳米的，需要晶圆厂代工。
大陆汽车的ESP也很有可能采用NXP的MCU，但NXP的大部分MCU是90纳米的，缺货应该不会太严重。NXP主要合作伙伴是联电，其次是台积电。而联电产能吃紧，因此NXP已经全线涨价。
其次是英飞凌。
上图为英飞凌连续5个季度汽车业务收入与营业利润率，2020年3季度环比大增29.1%。英飞凌自2018年定下的策略，逻辑芯片如MCU之类的代工比例从50%增加到70%，功率元件从15%提到到大约25%。英飞凌是全球第一大也是中国第一大电动车IGBT和底盘MCU供应商，市场份额都在50%以上。英飞凌主要制造基地包括马来西亚Kulim（8英寸厂）、Penang（8英寸厂），德国德累斯顿（8英寸和12英寸厂）、Regensburg（8英寸厂），美国奥斯汀（8英寸，来自Cypress）、Temecula（6英寸，来自IR，计划于2021年9月关闭）。奥地利的Villach拥有1座6英寸，一座8英寸，一座12英寸厂。
英飞凌在Villach正在新建一座新的12英寸晶圆厂，主要用来生产IGBT和MOSFET，不过要到2021年底才量产，一旦投产，就会大幅度减少委外代工。顺便说一下，一座功率元件晶圆厂从开始奠基到开始量产大约需要3年，而逻辑元件需要4年，因此，产能紧张一般都会最少持续一年。
英飞凌通常都是长期大客户，为照顾客户，即使成本有所增加，也很少对大客户提价，小客户就难以幸免了，因此我们看到3季度收入大增，但利润率应然比前几个季度都要低。
再次是瑞萨，瑞萨是全球并列第一大汽车MCU厂家，几乎80%的汽车座舱都采用了瑞萨的MCU。瑞萨自2011年以来一直减少自有晶圆厂产能，2011年5月出售位于美国加州Roseville的生产线给TELEFUNKEN；2012年将津轻生产设施出售给富士电机；2014年出售位于山形县300mm给索尼；2014年关闭位于群马县的powerMOS产线；2014年关闭位于山口县的产线；2016年出售滋贺县的产线给罗姆；2017年3月出售山形县生产线给TDK；2018年5月关闭位于高知的产线；2019年2月出售滋贺GaAs生产线设备给中国公司。
瑞萨为了追求产品先进性，首先在汽车MCU中采用了28纳米工艺，并且内嵌Flash闪存，瑞萨自己拥有庞大的产能，但是不能生产此类先进芯片，因为逻辑电路与Flash闪存电路差异较大，全球只有台积电能够生产，瑞萨的28纳米MCU几乎都委托台积电12英寸线生产。此外瑞萨的16纳米R-CAR3系列芯片也是委托台积电生产。不过目前台积电还没有调涨代工价格，瑞萨目前调涨的还是模拟IC和功率产品。瑞萨给出的理由是原材料和封装基板涨价，实际主要是8英寸晶圆原片涨价，此外台湾的封装材料涨价。
瑞萨2017年1季度到2020年3季度产能利用率，可以看出尽管需求看涨，但瑞萨的12英寸晶圆厂利用率还是很低。
意法半导体（ST）连续5季度收入，3季度环比大增27.8%，同比增4.4%。
ST是特斯拉SiCMOSFET独家供应商，这是特斯拉除FSD外里最贵的半导体元件，比传统的IGBT贵大约2-3倍。ST也是Mobileye的EyeQ3/Q4独家供应商。
ST拥有7座8英寸厂，3座6英寸厂，1座12英寸厂，产能充足。应该不会缺货的风险。
第四大汽车半导体厂家德州仪器，在电源管理领域占据霸主地位，汽车领域更是几乎垄断地位。此外，TDA系列和J6系列在ADAS和座舱领域也有一席之地。
上图为德州仪器全球晶圆厂分布。德州仪器拥有两座12英寸晶圆厂，8座8英寸晶圆厂，2座6英寸厂（将在2021年关闭）。德州仪器产能充足，不会有缺货的风险，不过可能趁机涨价。
第六大半导体厂家博世，博世在1995年就自建一座6英寸晶圆厂，主要生产传感器。2010年8英寸厂投产，2018年投资10亿欧元打造12英寸晶圆厂，这是博世历史上最大单项投资，预计2021年底投产。
博世德累斯顿12英寸晶圆厂效果图
来源：TrendForce
上图为全球10大晶圆代工厂在2020年3季度的收入。PSC为力晶，VIS为世界先进。PSC主要代工业务为图像传感器CIS和驱动IC以及特殊存储器，收入增长最为明显。
台积电汽车业务比例很低，只有2%，UMC可能略高，有4%，Tower汽车业务所占比例略高，大约占10%左右。其余还有X-FAB，汽车业务占42%，不过X-FAB2020年收入预计只有4亿美元。UMC会从这一波涨价潮中受益最为明显，其8英寸产能巨大。同时美国制裁中芯国际，美国客户会提前转移订单，美国客户在2020年3季度占中芯国际比例还有18.6%（2019年3季度有24.7%，已经在下滑）,UMC将会是主要受益者。
2021年，博世和英飞凌两座12英寸大厂将投入生产，ST的SiC生产线会扩产，预计紧缺现象将彻底缓解。
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