全球晶片荒 創造中國新機遇

文/王雨辰

全球晶片短缺已經持續數月,但並沒有隨著時間的推移慢慢好轉,反而從汽車產業蔓延到手機、電腦等各類數位產品。另一邊,全球晶片代工廠已經產能滿載,可是供給不足的問題依然未得緩解,很多企業苦於拿著錢也買不到晶片。面對龐大的市場需求,早已聲名在外的「中國製造」能否利用這一機遇,突破技術「卡關」難題。

晶片荒 全球慌

4月12日,美國總統拜登(Joe Biden)在白宮舉行半導體峰會,與19位主要產業鏈公司高管討論如何解決汽車晶片短缺,受邀企業包括通用汽車、韓國三星電子與台積電等。拜登親自出面協調,產業問題的嚴重性可見一斑。

台積電董事長劉德音總結全球缺晶片的三個原因:一是疫情造成的產業鏈銜接不順利;二是中美貿易爭端造成的市場佔有率變化和政策不確定性;三是疫情加速了數位轉型。

事實上,這次晶片短缺的問題正是由汽車行業引發。新冠疫情爆發後,很多汽車企業預計汽車銷量將大幅下滑,因此大量取消了晶片訂單。與此同時,居家辦公和遊戲時間的增加刺激了電腦、手機、遊戲機等電子產品消費。晶片供應商紛紛轉而滿足消費電子產品的晶片供應。

電子產品晶片和汽車晶片雖然都是晶片,但差異顯著。舉例對比,汽車晶片對其外部工作環境,如溫度、濕度、粉塵、壽命、穩定度等承受度極高。汽車電子零件的規格標準,業內稱「車規級」,車規級的電子零件售價高,要求也高。

而電子產品晶片使用壽命短得多,有的晶片使用壽命甚至不超過3年,在工作環境溫度上,車規級晶片需要承受最低約攝氏零下40度到最高約攝氏155度的溫差。但消費電子一般僅對耐熱性有要求,普遍工作溫度在攝氏40度即可。由於晶片技術含量高,需要根據不同客戶定制調整技術參數和生產線。晶片供應商的傳統是嚴格按照客戶需求,並優先保證長期客戶的生產。但汽車晶片和電子消費品晶片的差異也造成供應商一旦排期,很難再次轉回去提高汽車晶片產能。

隨著疫情逐漸控制,汽車市場開始強勁復甦,需求大幅增加。以中國大陸市場為例,2020年大陸市場汽車銷量為2,012.37萬輛,成為世界第一大汽車市場。而對晶片需求更大的新能源汽車銷量大幅增長,2020年下半年,全球新能源汽車銷量286萬台,較2019年同期增長36%。中國新能源汽車銷量達到136.7萬台,較去年同期增長10.9%,創下歷史新高,讓很多車企始料未及。

由庫存調度衍生的風波

加上疫情導致全球復甦進度差異,生產鏈銜接不順利,為了保證順利生產,各環節供應商紛紛提高庫存,雖說未到「囤積居奇」的地步,但整個供應鏈價格被各級供應商和中間代理商抬高已成為事實。

自2020年第三季起,包括台積電、聯電等就已將8英寸晶圓代工價格調漲了10%至20%。中芯國際此前已通知客戶,從今年4月1日起全線漲價,已下單未上線的訂單則按新價格計價,其漲價幅度大約在15%至30%之間。據媒體不完全統計,已有超過21家晶片企業漲價,漲價幅度基本由10%起跳。

除了產業鏈因素外,疫情加速數位轉型,人工智慧(AI)、5G、新能源汽車的快速發展也導致晶片需求的大幅增加。另外,中美貿易爭端導致政策風險加大,尤其是華為無法取得晶片,在這種情況下,小米、三星等其他手機廠商大量出貨,爭奪原本屬於華為的市場,進一步增加晶片超額訂購的情況。

最直接的影響是,晶片短缺將導致今年全球汽車行業的收入損失超過600億美元。英國IHS Markit公司發佈資料預測,第一季全球汽車因晶片短缺將減產67.2萬輛,這一問題將持續到今年秋天甚至明年上半年。

3月29日,因汽車晶片不足,大陸車企蔚來汽車的「江淮蔚來」合肥製造工廠停產5日。此前,福特(Ford)、奧迪(Audi)、本田(Honda)、BMW、韓國現代(Hyundai)也都受到影響,遍及停產、減產,甚至裁員。

不只汽車,手機巨頭也深受其害。三星暫停Note系列手機生產;蘋果砍掉了iPhone12mini的產能;小米中國區總裁盧偉冰在個人微博感慨,「今年晶片缺貨,不是缺,而是極缺」。

中國牢握產業鏈移轉機遇

隨著中國大陸在全球半導體市場中的地位越來越重要,半導體產業鏈正在向大陸內部轉移。半導體產業鏈主要分為設計、製造和封測三大領域,中國大陸在設計和封測領域部分細分環節已經達到國際先進水準,設計領域湧現了華為海思、紫光展銳、韋爾股份等優秀公司。在封測領域,長電科技、富通微電、華天科技2020年營收規模進入全球前十。

不過,製造環節是半導體產業鏈中最關鍵的環節,卻也是中國大陸半導體產業的主要弱勢。根據中國半導體產業協會資料,2020年大陸國內積體電路設計、製造、封測佔比分別為42.7%、28.9%、28.4%。而在國際成熟的半導體產業鏈價值分配中,製造往往佔到40%,設計和封測各佔30%,因此大陸半導體製造市場規模還有持續擴張的空間。

製造是半導體產業鏈中最關鍵、市佔率最大的環節,而設備和材料則是半導體製造的基礎。隨著中國大陸半導體製造環節銷售佔整體半導體產業鏈比重逐年提升,用於半導體製造的設備和材料市場開始向中國國內轉移。

2020年,全球半導體設備、材料銷售額分別較上個年度增長16%和5%,規模達到689億美元和553億美元,受疫情影響,歐美半導體設備和材料銷售增速放緩,甚至出現下滑。受益於中國疫情控制有效,以及政策和資本支持,2020年中國大陸半導體設備銷售額達到181億美元,較去年同期大增35%,超越台灣位列全球第一,材料銷售額也到達98億美元,同比增長12%,超越韓國位列全球第二。

需要強調的是,設備和材料市佔率增長難以掩蓋中國大陸核心技術不強的事實。目前歐美技術管制進一步戳中中國國內設備、材料技術薄弱的痛處。

早在1996年,《瓦聖納協定》就已經允許美國、日本、荷蘭等成員國在自願基礎上對中國等國家實施技術出口管制,其中就包括光刻機設備、測試設備等。2019年版的《瓦聖納協定》更是增加了對電腦光刻軟體和12寸晶圓製造流程技術的管制。到2020年5月,美國商務部全面限制華為採購使用美國軟體和技術生產的半導體,包括處於美國以外,但被列為美國商務管制清單的生產設備。儘管拜登上台後貿易問題緩和,但核心技術的出口限制並沒有鬆動跡象。缺晶片危機更讓中國意識到晶片國產化的重要性。

在國家積體電路產業投資基金一期支持下,匯頂科技、國科微、納思達、景嘉微等一批晶片設計公司正迅速成熟起來。而國家級產業基金的二期,也已經將投資重點放在積體電路封測、設備和材料等更加上游的環節。

為了應對全球供應緊張的狀況,中國工業和信息化部編制了《汽車半導體供需對接手冊》,收錄了59家半導體企業的568款產品。覆蓋計算晶片、控制晶片、功率晶片、通訊晶片等10大類,53個小類產品,佔汽車半導體66個小類的80%。而利用重塑供應鏈的機遇完成關鍵技術的研發的替代,則是更長時間跨度內中國晶片需要克服的難關。

本文來源:《多維TW》月刊066期