汽车芯片短缺背后的原因分析

疫情影响下，全球芯片供应商迎来短缺潮，汽车行业也受到波及，12月6日周日，央视财经的报道提到，大众中国已经因为关键零部件芯片短缺而面临生产中断的风险。

长城证券汽车行业首席分析师孙志东在接受央视采访时称，目前主要是博世和大陆的ESP芯片比较紧缺，但主要采用日本电装芯片的丰田和本田，目前还没有听说类似的情况。

据央视和其他媒体报道，在此次芯片短缺中，德系车企受影响最大。

华夏时报援引部分行业自媒体的信源称，受到芯片供应不足的影响，南北大众开始停产。其中，一汽-大众自12月初起已经进入停产状态，而上汽大众于12月4日开始停产。

大众中国方面表示，新冠疫情所带来的不确定性影响到了一些特定汽车电子元件的芯片供应。而中国市场的全面复苏也进一步推动了需求增长，使得情况更加严峻，导致一些汽车生产面临中断的风险。大众集团（中国）正在密切关注事态发展，也已经和总部、相关供应商展开协调工作，积极采取应对措施。目前，相关车辆的客户交付没有受到影响。

一汽-大众相关负责人表示，电子元件芯片确实供应数量出点问题，但没有部分媒体说的那么严重，目前大众中国方面统一在协调供应商的资源，目前没有影响到正常的交付。

除南北大众外，其它合资品牌也面临着同样的问题。华夏时报援引某接近广汽本田知情人士的话说：

目前广汽本田因为芯片供应不足导致部分车型生产受限。

华西证券认为，当前芯片产能不足引发的整车厂生产承压，其原因分三个层次：

车企对全年车市景气度回升的估计不足，导致需提早半年至一年做产能规划的晶圆芯片上游企业无法及时调整增加产能，这是直接原因。

电动化、智能化、网联化的发展使整车对主控芯片及功率半导体的需求快速增长，同时消费电子、工业、通信等其他领域也伴随5G的应用普及，不断向智能化发展，也产生了大量对相关芯片的需求，挤占了车规芯片的产能空间。

国内企业还需要逐渐进入并掌握芯片晶圆供应链关键环节，以增加全球芯片晶圆产能分配时的话语权，匹配国内市场快速发展的需要。

01 汽车芯片短缺的背后：国产化率不够高

汽车芯片国产率不够高，是造成目前汽车芯片短缺的背后深层次原因。

央视的报道称，我国车规级MCU芯片在去年的市场规模达到21.1亿美元，预计五年后将达到32.9亿美元。

不过，目前车规级MCU芯片国产化率还不足5%，近期国外MCU出货价普遍上涨10%至30%，有的甚至上涨一倍左右。

芯谋研究首席分析师顾文军在接受央视财经采访时称：

汽车芯片的验证周期非常非常长。

因为对汽车芯片来讲，重要的并不是价格，而是其可靠性、车规级的认证。这些都是需要很多年的。所以说短期来讲，国内是很难有解决方案的。

央视新闻援引分析人士的话说，目前国内汽车企业还是要和国际主流的汽车芯片供应商建立紧密的联系，尽快达到更多的产能，来解决供应不足的问题。

02 汽车芯片是什么？

对很多投资者来说，汽车芯片的概念可能不如手机芯片、电脑芯片这样耳熟能详。

车用主要芯片可简单划分为主控芯片、功率芯片以及其他传感器类芯片。

1）主控芯片MCU（Micro Controller Unit）。MCU将CPU、存储器都集成在同一块芯片上，形成芯片级计算机，其可作为汽车电子系统内部运算和处理的核心。发动机电喷控制器ECM（Engine Control Module）、自动变速箱TCU（Transmission Control Unit）、车身控制器BCM（Body Control Module）等一系列汽车电子系统都需要MCU作为主控芯片，负责运算控制功能实现。

2）功率芯片IGBT（绝缘栅双极晶体管）及Mosfet（金属-氧化物半导体场效应晶体管）。功率芯片是电控能量管理的核心部件，负责控制系统直、交流电的转换，承担高、低压转换。

在传统燃油车上已经有所运用（如点火线圈的高压控制），在混动或纯电车型上，更是影响着电机的最大输出功率和扭矩。

3）其他传感器类芯片：电喷系统传感器（氧传感器、进气压力温度传感器、爆震传感器、位置传感器等等）和智能传感器（CMOS图像传感器、扫描传感器、电流电压传感器等）。

上游主控芯片的缺货导致ECM控制器零部件供应不足，这是造成车企生产端承压的直接原因。ESP及ECO功能的控制功能一般集成在发动机ECM控制器中。博世及大陆因为主控芯片备货不足导致ECM控制器生产供应受限，进而影响到博世、大陆的众多整车客户。

1）车身电子稳定系统ESP（Electronic Stability Program）。ESP系统的输入端接收发动机转速信号（计算轮速）、制动开关信号、方向盘转角信号，以及制动主缸压力、横摆及加速度信号灯。 在判断出驾驶员意图和车辆行驶状态后，通过执行机构调整，干预纠正车辆过度转向或转向不足，确保车辆操纵的稳定性。

2）节能模式ECO即Ecology（生态）、Conservation（节能）和Optimization（优化）。ECO主要指燃油车系统在12V起停电机的辅助下实现：等停车等红灯时发动机熄火节油，下坡或松油门时发电储能，上坡或者加油门时电机助力——综合达成节油效果。

03 年初车企对行业恢复估计不足

华西证券认为，年初车企对全年市场景气度回升的估计不足是导致上游芯片产能不足的直接原因：

今年上半年受疫情及19年以来车市下行周期的影响，车企在年初对全年产销目标的预期都不同程度做了相应下调。

2月车市销量及经销商库存系数的表现也反映出市场的低迷。

但是3月之后，整车销量逐步回升，经销商库存系数逐渐回归到合理区间，整车厂供给质变撬动需求：五菱MINI EV，长安UNI-T，比亚迪汉及新唐DM，等一系列中高端车型逐渐获得市场认可，众多车企进入顺产品周期通道。

这个过程中叠加年中的新能源汽车下乡，以及年末的汽车下乡等一系列政策助力，致使下半年的市场表现普遍超出车企预期。

此外，从整个产业链来看，车企的估计不足，造成上游企业的供应吃紧：

上半年车企对全年车市景气度回升估计不足导致年末芯片产能吃紧。

上游芯片晶圆供应商往往处于Tier2的角色，他们将芯片供应给博世、大陆等Tier1供应商，Tier1生产出完整的控制器后再交付给车企。

由于产业链较长，且一条芯片晶圆产线的投资往往是上10亿元的规模，所以芯片晶圆这类上游厂商需要提前半年来规划产能。

当前出现的芯片产能不足，可 能是上半年车企受市场环境影响，对下半年车市回暖估计不足，产能规划偏保守所致。

04 8英寸晶圆紧俏导致汽车芯片产能受限

从供应侧来看，华西证券认为，8英寸晶圆紧俏导致汽车芯片产能受限。

8英寸晶圆产线产能紧俏。当前上游芯片晶圆产线正在由8英寸（200mm）向12英寸（300mm）产线过渡阶段。

8英寸晶圆产线相比12英寸晶圆产线，是上一代产线，制程相对落后，其产线数量在2007年达到峰值199条。但当前受益于居家办公及5G趋势的带动，多数芯片公司都将2021年8英寸晶圆的价格提高了20%-40%。2018年开始，8英寸晶圆产能出现紧缺的情况，主要是手机端多摄像头趋势带动CMOS图像传感器需求提升，指纹解锁普及带动的指纹识别芯片需求提升。

而到了今年，5G手机、汽车及物联网需求开始快速增长，带动功率、电源管理、功率器件等需求大增，这使上游芯片晶圆产能更加吃紧，没有灵活调整的余地，持续满产能运转。

国内对功率半导体应用需求强烈，却不掌握供应链。

当前国内汽车电动化、智能化、网联化的趋势衍生出对功率半导体的大量需求，并且这种需求不单体现在汽车领域，在工业电源应用、消费电子、电力、通信及其他领域也存在着大量需求。这种情势将更加加剧汽车行业对功率半导体应用需求的紧缺。而更加重要的是，全球功率半导体供应链几乎全部掌握在英飞凌、安森美、意法等国际厂商手中。国内企业在全球功率半导体产业链上的缺失也将使汽车行业在芯片产能分配中缺失话语权。

未来8英寸晶圆产线将增加，逐步缓解芯片产能问题。根据SEMI的预测，到2022年，全球8英寸（200mm）晶圆制造厂的总产能可以达到每月650万片晶圆。这主要原因就是晶圆龙头厂家如台积电等看到了随着智能手机的升级、人工智能、5G、汽车电子和物联网的快速发展，指纹、电源管理等智能芯片应用需求不断增长，将开始逐渐重新布局8英寸晶圆厂的建设。
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