汽车芯片为什么会出现短缺？

“缺芯、涨价”是今年汽车行业的关键词，各芯片厂商一次次的发布调价函，各主机厂纷纷表示缺芯导致今年汽车产量将会少于预期。各个公司都在为保供做最大努力，就连一直保持储备的丰田也预计今年也因缺芯减产。有个朋友打趣说他准备改名叫“李保供”，可见汽车芯片的短缺性。
那到底是什么原因导致芯片短缺呢？以及芯片短缺带来的什么变化呢？带着这些问题来简单聊一聊。

芯片短缺总体来看是供需出现了失衡。首先是供货端的问题。由于芯片代工和制造比较集中在部分地区。去年以来，疫情、火灾、停电等原因导致部分国家的半导体工厂停工，引起产业链的单点失效，从而影响到汽车芯片的供应。

1、今年2月，由于冬季暴风雪袭击，导致当地大规模断电，英飞凌在美国德州的一家工厂宣布暂时停产

2、今年月份日本汽车芯片大工厂瑞萨电子位于日本茨城县的一家工厂突发大火，火势目前已经扑灭，但由于火灾工厂也暂停生产。

3、前段时间，被誉为全球“半导体封测重镇”的马来西亚疫情反弹，它是全球半导体产品第7大出口国。并且，马来西亚还是半导体封装测试的主要中心之一，根据数据显示，东南亚在全球的半导体封装测试中市场占有率为27%，而马来西亚就占据全球中13%。

全球芯片巨头、意法半导体位于马来西亚的一个工厂出现集体感染，工厂生产多次被迫中断，由此导致的芯片供应短缺问题已经传导至汽车行业。

从需求端来看，由于疫情影响，导致旅行需求下降、工作不确定以及封锁期间工厂关闭，这些严重影响了消费者对汽车的需求，因此去年新车的需求下降（销量同比下降约 15%），导致芯片需求减少。而从去年年底开始汽车需求回暖，芯片需求也开始上升， 而半导体代工厂需要尽可能连续地运营，中断和启动时间长的影响，这个影响持续数周甚至数月。

再加上今年以来智能手机、云计算或数据挖掘等领域的需求仍未减弱，导致汽车需求减弱释放的产能被这些领域蚕食，危机不断加深，微控制器等关键部件的交货时间高达44周。

众多芯片中最短缺的是MCU芯片，因为汽车控制模块中大量使用MCU，例如单单奥迪e-tron的电池管理系统中就用了十几个MCU，还不包括电源芯片、CAN收发器、电压电流采样芯片等。另外由于MCU通常MCU通常具有专有的架构，很难从一个供应商切换至另一家，这不像内存、功率器件、传感器和执行器等通常更具互换性。

另外重要的一点是前面提到的单点失效，由于耳熟能详的MCU芯片设计公司——英飞凌、恩智浦、瑞萨、TI等——大部分芯片生产采用外包形式，主流的MCU设计公司的代工情况如图1所示。

图1 前7的MCU芯片商的代工情况

MCU的制程通常都是40nm以下，制程越小复杂度越高，而且需要实现相关工艺需要非常高的支出，因此大部分芯片厂商长期将芯片生产外包给拥有这些先进工艺的代工厂，从而导致MCU的生产商非常单一，目前MCU出货量的70%是由台积电生产的。由于台积电产能饱和，并且汽车业务仅占其收入的3%，所能带来的利润太有限，给汽车芯片更是蒙上了一层阴影。

除此之外，前面提到的“半导体封测重镇”的马来西亚，承接了包括英飞凌、英特尔、意法半导体等众多半导体企业的封测业务，累计建立了超过50多家工厂，在2020年全球后端半导体的市占率达到了13%，在汽车芯片封测市场的份额更是达到了40%以上。

测试和封装这两个环节因利润率有限而被转移到发展中国家，却在芯片生产过程中不可或缺，其中封装更是被称为“芯片的最后一公里”。

由于疫情导致导致某汽车芯片供应商的工厂一次次被当地政府要求关闭部分生产线。这直接导致了芯片供应的恶化，也导致了博世的ESP/IPB、VCU、TCU等产品的供货困难，从而影响全球的整车企业。

针对当前的芯片短缺问题，各主机厂纷纷出招应对：
通用汽车CEO Mary Barra表示，通用计划对供应链进行调整，以应对持续的芯片危机。公司已经深入研究分层供应基础，通用通常不会直接购买芯片，但供应商会进行采购，现在通用正与芯片制造商建立直接关系。
今年2月，大众汽车的一位高管表示，由于汽车制造商正在与全球半导体短缺作斗争，因此大众汽车正在考虑直接从制造商那里购买芯片供应。这位不愿透露姓名的高管说：“我们正在考虑建立直接的合同关系。并且，由于半导体对当今汽车的重要性，整个行业将不得不做出反应。”
9月10日，大陆集团宣布其已于日前同广汽研究院、恩智浦（中国）管理有限公司在广州签署战略合作协议。
主机厂与芯片厂商合作会不会成为一种趋势呢？应该可能性是比较大的，在这种趋势下，会不会推这种指定芯片的开发模式，也就是意味着要求供应商使用特定的芯片来开发控制器，一来这样芯片的量可以上去，后续好谈价格，二来都统一以后，如果主机厂自己想做软件开发的话——目前各主机厂都在尝试做自主开发，例如大众成立的software部门，国内各主机厂尝试的三电系统自主开发等，这种情况下，使用芯片合作伙伴的芯片，一来支持力度较大；而来统一使用一家的芯片，平台维护容易，开发人员可以集中；最后可以从供应商那白嫖点东西，加快自主的开发。
参考：
https://www.163.com/dy/article/GKH7UJQV05311XTI.html
https://mp.weixin.qq.com/s/4cXDD_ZB6cncIrRCzvONEQ