“芯片荒”或將加速汽車芯片國產化進程

王海燕

北京市產業經濟研究中心 北京市 100027

1 “芯片荒”對汽車企業的影響

當前，在“芯片荒”等因素影響下，汽車制造企業普遍面臨缺芯現象，出現排產困難、減產和利潤下降等問題，對工業領域全年穩增長工作提出了挑戰。

1.1 芯片短缺導致車企減產明顯

目前，與自動駕駛、座艙芯片相關的芯片沒有明顯缺貨現象，應用在ESP、ECU 的MCU 微控制單元芯片是這一輪“缺芯潮”的主角。北京奔馳今年一季度芯片短缺形勢仍未好轉，多個控制單元零件依然存在芯片短缺問題。北京現代2021年減產5 萬輛，今年一季度減產約3 萬輛。北汽越野車因缺少組合儀表、車身控制器模塊、主機、顯示屏等，企業采取汽車下線補裝的數量超過1000 臺/月。芯片到貨時間晚于生產計劃時間約2 周左右，2021年生產供貨保障率平均為78%，全年停線時間14 小時，甩件補裝工時1857小時。

1.2 芯片價格上漲壓縮了車企的利潤空間

“芯片荒”導致汽車芯片價格暴漲、供貨周期延長，影響了企業正常排產，車企出現了不同程度的減產甚至停產，部分車廠只能采取補裝方式，保證車輛交付。由于汽車芯片供應短缺、恢復周期不清晰等因素，市場上出現了分銷商囤積居奇、漫天要價的情況，部分汽車芯片價格上漲30-40 倍，甚至上百倍。芯片采購成本大幅增加，平均漲幅在50%以上，壓縮了企業利潤，同時也造成了資金壓力。以北汽越野車為例，受芯片資源短缺影響，2021年實際采購額為3336萬元，多支出采購額3036 萬元，利潤總額同比下降71.2%，大幅壓縮了公司的利潤空間。

2 汽車芯片短缺原因分析

2.1 需求端原因

一是汽車企業對芯片需求的總量增加。據中國汽車工業協會統計分析，2021年，汽車產銷2608.2 萬輛和2627.5 萬輛，同比增長3.4%和3.8%，結束了自2018年以來連續三年下降趨勢。2月份，汽車行業生產指數和新訂單指數均高于54.0%，生產經營活動預期指數自1月起連續兩個月位于60.0%以上的高位景氣區間。

二是汽車產品結構的變化。伴隨汽車電動化、智能化、網聯化程度的不斷提高，車聯網、自動駕駛以及智能汽車的出現，使得每輛車的芯片搭載量迅速上升，推動全球車用芯片的需求快速增長。以新能源汽車為例，一輛燃油車至少安裝40 種約500 顆芯片，新能源汽車則需至少安裝110 種約1500 顆芯片，高端車型甚至需安裝150 種以上，芯片總數達到3000 顆以上。預計到2030年，汽車芯片的總體市場規模增長將超過1 倍，達到1150 億美元，約占整個芯片市場的11%。

2.2 供給端原因

一是汽車芯片市場為歐美巨頭壟斷。從全球汽車芯片產業分布情況可以看到，全球汽車芯片供應商競爭格局較為集中，超過80%的芯片供應商企業位于美國、歐洲、日本，恩智浦、英飛凌、瑞薩電子、意法半導體、德州儀器5 家汽車芯片廠商的市場占有率在50%左右。中國汽車芯片產業創新戰略聯盟數據顯示，2020年我國自主汽車芯片產業規模僅占全球的4.5%，90%以上汽車芯片依賴進口，關鍵系統芯片全部為國外壟斷。當前我國汽車半導體銷售收入僅為10億美元左右，全球占比不到3%。

二是疫情等因素影響了汽車芯片的供給。受疫情及自然災害影響，歐洲和東南亞汽車芯片主要供應商降低產能或關停工廠的事件陸續發生，短期內削弱了芯片的產能。受疫情影響，汽車零部件供應商對全年車市景氣度回升的估計不足，下調了訂單量。年末出現的汽車銷售旺季導致汽車企業對芯片需求的增加，受5G 技術、疫情居家辦公等因素的推動，消費電子領域對芯片的需求快速增加，芯片生產企業搶占了部分汽車芯片的產能。由于汽車芯片存在生產廠家少、測試周期長、安全性要求高等因素，芯片生產企業無法迅速增加產能。汽車行業恐慌性的囤貨，在一定程度上加劇了芯片短缺的情況。

2.3 汽車芯片行業的特點

一是國產替代等方式難以做到供貨即用。當前，不少國內整車制造企業希望用國產化芯片替代國外供應，但由于國產芯片技術不成熟、芯片的穩定性、安全性及替換試驗驗證周期較長等因素，發動機等核心芯片仍需依賴國外進口。另外，對于汽車企業來說，單個芯片的替換可能涉及到整車系統的重新適配、驗證和調試，國產替代、更換供應商等難以做到供貨即可用。

二是汽車芯片的采購方式。本次“缺芯”問題的爆發，與汽車行業普遍采用的“低庫存、高周轉”的精益生產模式有關。在這種模式下，除了個別企業外，直接零部件廠是Tier1（一級供應商），芯片廠是Tier2（二級供應商），整車廠與芯片廠一般沒有直接的商務往來，僅技術部門有溝通。調研發現，北京奔馳、北京現代等合資企業，主要通過總部調配。北汽越野車等企業不是由整車廠向芯片原廠直接購買，而是向博世等車規級半導體供應商購買。這就導致了芯片供應商傾向優先滿足先進制程和出貨量大的行業需求，整車廠商需求整體偏小，供貨優先級較低，造成供貨量、供貨周期均不穩定。行業影響力較大的車企掌握更大話語權，有機會獲得更多的芯片分配。

3 汽車芯片產業鏈及國內行業現狀

3.1 汽車芯片產業鏈

汽車芯片指用于車體汽車電子控制裝置和車載汽車電子控制裝置的半導體產品。汽車芯片大致可以分為：主控芯片、MCU（微控制單元）功能芯片、功率芯片、存儲芯片、通信芯片及其他芯片( 傳感芯片為主) 六大類。

汽車芯片上游一般為基礎半導體材料，包括硅片、光刻膠、CMP（化學機械拋光）拋光液等；制造設備和晶圓制造流程(芯片設計、晶圓代工和封裝檢測)，重點企業有原材料企業東京應化、晶瑞股份、日本信越等，芯片制造設備企業晶盛機電、日立科技等，遠景制造企業臺積電、格羅方德等。

中游一般指汽車芯片制造環節，包括智能駕駛芯片制造(GPU 芯片、FPGA 芯片、ASIC 芯片)，輔助駕駛系統芯片制造(ADAS芯片)、車身控制芯片制造(MCU 芯片)，重點企業有瑞薩電子、賽靈思、德州儀器、意法半導體、英飛凌等。

下游包含了汽車車載系統制造、車用儀表制造以及整車制造環節，重點企業則主要為車載儀器、系統及整車制造領先企業。

3.2 我國自主汽車芯片產業規模較小

從各個國家的自主汽車芯片產業規模來看，根據ICVTank 數據，2019年汽車芯片產業歐洲、美國和日本公司分別占37%、30%和25%市場份額，中國公司僅為3%。當前我國汽車芯片企業的主要產品為計算芯片和AI芯片，廠商數量分別在113 家和100 家，傳感器、通信、LED 及其他芯片的廠商較少，在30 家以下。規模化的汽車芯片產品供應商企業性質主體均為民營、外資和合資。我國汽車半導體銷售收入僅為10 億美元左右，全球占比不到3%，和歐美相比差距巨大。

我國汽車芯片產業的起步較晚，而且國內的芯片產業鏈也不夠頂尖和完善，這就造成了我國汽車芯片企業的競爭力遠不抵國外企業。當前，我國國內也有部分廠商開始攻克汽車芯片領域，布局產業鏈，成為國內汽車芯片的領先企業。從我國汽車芯片產業鏈中游汽車芯片制造業企業分布來看，我國汽車芯片制造行業企業區域分布高度集中，主要集中在北京、上海和廣東，其他地區企業相對較少。

3.3 汽車芯片行業未來發展前景可期

來自Gartner 與北京市半導體行業協會的數據顯示，中國汽車半導體市場規模占據著全球市場1/5 的總量，且近年來一直在持續增長。2020年，我國新增超5000 家汽車芯片相關企業，比2019年上漲187.4%。從長遠來看，芯片制造商與汽車工業之間的關系將更加密切。新四化下國內新能源市場快速崛起，輔助和自動駕駛等功能得到發展，需要更先進的芯片，汽車半導體市場規模及份額或將進一步擴大。到2030年，中國汽車半導體市場總規模將達159 億美元。

全球芯片產業將迎來第三次產業轉移，預計未來幾年時間內，國際芯片制造巨頭將紛紛到中國建廠。而華為、地平線、黑芝麻等自主芯片廠商也有望依托本土化帶來的快速反應能力搶占一定的市場。目前，中國企業在中低端汽車芯片領域已經基本實現了自主設計和生產，伴隨著高級別自動駕駛逐步得到推廣，SoC 芯片的大量應用也將為自主芯片廠商提供換道超車的機會。

4 緩解“芯片荒”，推進芯片國產化需多點發力

4.1 加強汽車芯片企業的供需對接

為加強汽車芯片的供需對接，由工信部支持國內120 余家整車、零部件和芯片企業成立的中國汽車芯片產業創新戰略聯盟于2020年9月成立，旨在以下游汽車應用牽引上游芯片攻關，推動國產芯片產業化應用。由于汽車芯片對于可靠性的要求很高，車載芯片標準和驗證體系的缺乏會限制汽車半導體及關鍵零部件產業發展。建議由聯盟牽頭，制定并發布國產芯片對標手冊，積極對標各國際廠商芯片技術體系及性能指標，規范國產芯片行業標準制定，完善各級別國產芯片標準。對于符合國家通用標準的企業，實行授權生產的方式，整車廠可以根據產量在已有授權的基礎上向晶圓廠訂單生產。加速汽車芯片驗證中心的建設與發展，提升國產芯片的質量。

在市級層面，建議組織召開汽車芯片供需協調會，暢通汽車芯片供需信息渠道。搭建北京市汽車芯片在線供需對接平臺，實現供需信息的在線更新和實時共享。推動汽車企業與汽車芯片企業開展戰略合作，建立一批上下游緊密合作，分工明確，利益共享的一體化產業組織新模式，共建汽車半導體生態圈。

4.2 支持國產芯片研發和生產

汽車芯片有跟傳統電子產品不一樣的特點，首先，市場規模小，利潤率比較低；其次，汽車芯片的工作環境更加惡劣，且對使用壽命提出了更高的要求，至少需要穩定工作10年以上。再次，整車廠對芯片的前期測試認證流程非常繁瑣，需要進行可靠性、一致性、安全性和環境驗證，且耗時較長。一般情況下，在初期選定芯片供應商之后，后期就不會主動進行更換。一個企業生產汽車芯片，必須有先發優勢的積累，否則進入汽車芯片的制造領域，會面臨非常高的壁壘和風險。因此，企業開展芯片自主開發的意愿較低，汽車芯片行業缺少綜合性原始創新能力。建議國家加大對具有自主研發能力的芯片企業的支持，穩定國產芯片市場。加大對整車制造企業國產化芯片應用的資金補貼力度，促進車規級芯片國產化進程。

4.3 對購置國產汽車芯片的企業給予幫扶

由于汽車芯片產業鏈非常長，從設計、流片、測試、認證，還有一個很長的應用環節，在這個過程中，就需要一個完善的產業生態來支持。擺在眼前的一個困境是：主機廠率先使用新品帶來的后期風險和責任誰來承擔。如果因為芯片質量產生一定的召回，雙方的責任該如何劃分。芯片企業提供的產品可能相對整車價值而言就幾塊錢或幾十元錢，但因為召回會被要求賠償幾十萬元的車輛價值，汽車企業自然會有顧慮。上述問題得不到解決，產業上下游將無法形成協同。因此需要推出一些創新舉措，對于購置并使用國產汽車芯片的零部件企業，政府可考慮給予財政補貼或稅收減免。探索運用汽車芯片保險等金融手段，來分擔國產汽車芯片使用過程中的風險。

4.4 完善汽車芯片產業配套布局

北京在汽車芯片領域的企業有核芯達、兆易創新、大唐電信、紫光國微、四維圖新、地平線公司、北京君正等公司，產品主要集中于車聯網、自動駕駛AI 芯片、新能源汽車領域。相對于其他地區，北京在汽車零部件領域產業鏈配套企業很少，企業零部件采購對外地依賴性較強。汽車“芯片荒”暴露了產業供應鏈短板，應著力優化汽車制造上下游產業鏈的配套建設，圍繞整車制造龍頭企業加強產業配套，提高產業配套率和提升行業聚合力。發揮京津冀協同優勢，在園區建設、招商引資中加大京津冀三地生產布局，降低汽車制造綜合成本，為吸引更多更優質的汽車制造產業資源落戶北京發展創造條件，增強產業鏈供應鏈韌性和穩定性。

4.5 多舉措解決芯片領域的卡脖子困境

面對芯片領域的卡脖子困境，發展國產替代是集成電路行業長期內的重要發展方向。當前，在美國的技術制裁政策下，我國集成電路龍頭企業與臺積電等同行的技術差距在不斷拉大，技術節點止步于14nm。從產業鏈條上看，除芯片設計能力外，我國在生產設備、芯片原材料和設計軟件等方面與國外還存在較大差距，特別是在高性能芯片領域，國內企業的全球競爭力仍較弱。

北京的集成電路產業整體的產業發展環境與長三角和珠三角地區相比，成本高企、人才落戶難等問題仍困擾著企業發展。因此，我市需要結合北京集成電路企業發展實際，加大對國產創新設備有針對性的政策支持力度，在大力推動國產設備“0-1”創新突破的同時，需要以促進國產創新裝備應用為目標，加大力度推動國產創新設備實現產業化。啟動招商引資和產業培育專項工作，支持中芯國際等龍頭企業在京津冀范圍內布局產業鏈，推進半導體材料的國產化，保障國產芯片生產的安全。盡快彌補半導體材料創新與產業配套不足短板，抓緊制定和實施北京高端人才個稅返還政策，營造良好的、有活力的半導體行業發展環境。