全球深陷“缺芯”危机, 芯片为何重要？国产的机会？

导读：受疫情影响，全球范围内芯片产业链像多米诺骨牌一样，随着一张的牌倒下而引发一系列问题。据高盛最新报告，全球有169个行业将受到芯片短缺影响，整个电子产业，无论中国外国，都在经历一场芯片危机。从电子产业、智能科技产业、通讯业、制造业，到钢铁产品、混凝土、空调生产，包括肥皂制造业都不同程度上受到打击，引发的问题源源不断。

全球深陷“缺芯”危机, 芯片为何重要？“卡脖子”卡在哪，国产的机会？

2021年06月22日 综合澎湃新闻 新浪汽车 中国网 等

受疫情影响，全球范围内芯片产业链像多米诺骨牌一样，随着一张牌的倒下而引发了一系列问题。据高盛最新报告，全球有169个行业将受到芯片短缺影响，整个电子产业，无论中国外国，都在经历一场芯片危机。从电子产业、智能科技产业、通讯业、制造业，到钢铁产品、混凝土、空调生产，包括肥皂制造业都不同程度上受到打击，引发的问题源源不断。

芯片持续短缺，引发的问题不断

芯片短缺带来的影响还在延续。由于芯片短缺，全球汽车生产累计停产达299万辆，而随着这一问题持续发酵，最终可能造成全球409万新车减产。由于芯片短缺，大众汽车不得不削减德国沃尔夫斯堡和埃姆登工厂及布伦瑞克零部件工厂产量。福特除路易斯维尔工厂停产Escape车型外，还将暂停德国萨尔路易斯工厂生产Focus。本田、雷诺、丰田、马自达和多家汽车制造商也发布了类似的公告。

受制于芯片短缺问题，中国部分车企不得不停产或减产车型，交付量也受到了影响。据央视报道，全球“缺芯”加剧，涨价势在必行，“买不到”和“买不起”，已成为不少下游企业共同面临的困境......

如今，我们的生活中时时刻刻都离不开芯片。当我们手拿遥控器打开电视机，当我们拿着手机跟外界通话，当我们在电脑上工作时，这一切的背后都有芯片在工作。

一“芯”搅动全球。中国芯片投资热潮似有冷却，全球电子企业又深陷“缺芯”危机，全球车载半导体三强日本瑞萨电子的一场火灾，导致全球汽车减产150万辆以上。芯片短缺究竟何时可以缓解？市场研究机构Counterpoint Research预测，虽然芯片制造商都在努力填补缺口，但将投资转化为供应量还需一段时间，危机有可能持续到2022年。

百芯智能创始人宋俊纬接受访问时说，现在芯片价格每天都在发生变化，从几个月前100元上涨到现在1000元已不稀奇。据第三方市场调研机构IC Insights数据，截止到2019年全球MCU（微控制单元Microcontroller Unit，又称单片微型计算机Single Chip Microcomputer 或单片机）下游应用,主要分布在汽车电子、工控/医疗、计算机和消费电子四大领域，但由于疫情影响，造成MCU供应量不足，导致以价格优势为主的MCU价格疯狂上涨。

以电子消费领域为例，如果正常库存周期是一个月，由于芯片短缺，很多企业在找到购买渠道后都会以年为单位囤货。据第三方数据调研机构Counterpoint 统计，2019年华为手机占全球手机出货量16%，如华为扩大10倍库存，那么全球手机厂供应就跟不上了，即使是芯片生产大厂在疯狂囤货模式下，也会出现供不应求情况。

从中国汽车工业协会获悉，截至5月底，中国新能源汽车保有量580万辆，占全球新能源汽车总量50%。新能源汽车的快速发展，有利于碳达峰、碳中和目标实现，促进经济社会绿色转型。1月至5月，中国新能源汽车产销完成96.7万辆和95万辆，同比增2.2倍，市场渗透率8.7%，增长势头强劲。6月18日，中汽协常务副会长付炳锋在中国汽车论坛上表示，未来五年中国新能源汽车销量年均增速将达40%。

同时，新能源汽车产业发展也存在着隐患。受疫情影响，全球半导体产能大减，多行业出现了缺芯情况，部分汽车工厂因此停产。华为等高科技公司被美国打压的遭遇，也让人们意识到自主高科技企业的重要性。正因为芯片短缺，而引发芯片涨价及整个产业链提价，还引发包括汽车产业的多产业出现短暂性停产的问题。

芯片短缺危机尚未解决，电动车市场又迎来了电池荒。当前，新能源汽车核心部件——动力电池已成为汽车供应链上的“紧俏商品”，动力电池处于供应紧张状态。未来一段时期，整车企业都将面临动力电池供应瓶颈，电动汽车生产受到制约。

美国人杰克·基尔比，发明了全球第一块集成电路板（示意图）

全球第一块集成电路在美国诞生

全球第一块集成电路诞生于1958年，拉开了全球半导体产业序幕，集成电路、微处理器、电脑、操作系统、互联网、手机等一系列伟大发明，彻底改变了我们的生活，把人类社会从机械工业时代带入信息时代。而芯片是整个信息社会的基石和心脏，也是推动整个信息社会向前发展的引擎。

如今，半导体产业已成为全球最重要的产业之一。据WSTS（世界半导体贸易统计组织）统计，2020年全球半导体市场销售额4400亿美元，同比增6.8%。2020年中国集成电路进口量5435亿个，同比增22.1%，进口总额24207亿元，同比增14.8%。集成电路出口数量2598亿个，同比增18.8%，出口总额8056亿元，同比增15%。

芯片产业链为何难搞？

1947年美国人发明了晶体管。德州仪器工程师杰克·基尔比把所有元器件都放在同一种材料上制造并连接成电路，集成电路就这样诞生了。承载集成电路的母体是单晶硅片，硅介于导体绝缘体之间，所以叫半导体。我们经常说的芯片、集成电路和半导体都是同一个意思。杰克·基尔比因为这一发明2000年被授予诺贝尔奖，他也被称为“芯片之父”。

芯片为何难以突破？因为芯片本身就是技术门槛很高的行业。如果你想一想，一颗手机SoC(即System-on-a-Chip)芯片只有指甲盖大小，上面却集成了100多亿个晶体管，这是怎么精细的工艺难度？

芯片有一个非常长的产业链，产业链的每个环节都必须环环相扣，整体要求极高，任何一个环节出现差错，都会导致这枚芯片无法达到标准。

2015年生产的苹果iPhone 6s搭载的是A9芯片。苹果公司把芯片分别交给三星和台积电代工，三星采用14纳米技术，台积电采用16纳米技术，按理说三星更先进，但实际上很多用户反映，采用台积电芯片的iPhone 6s更省电。这就说明了内在技术含量的差别。

芯片业近年的高速发展，主要应该归于智能手机产业的发展。在电池技术未取得大突破前提下，手机续航能力的提升寄希望于芯片能耗的降低。手机市场激烈竞争，刺激芯片技术不断更新迭代，从16纳米、14纳米、7纳米到如今的5纳米、3--1纳米，最新工艺都是先用在手机芯片上。

芯片产业链大致分为设计、制造和封装测试三大部分，但其中还有多个重要旁支。制造环节中的制造设备、材料，芯片设计中的设计公司EDA。每一家龙头公司都不可替代，才能让全球芯片产业链运转起来，缺了谁对整个行业都会有巨大影响。

目前，芯片中技术难度最大、复杂度最高的是手机芯片。按照手机芯片的更新频率，旗舰芯片一年迭代一次，对企业的研发和创新能力提出了很高要求。如一款芯片不给力，就会连累手机的销售。同时，芯片行业又是一个资金密集型行业。研发一款旗舰SoC手机芯片的费用需要数亿美元。有消息称，华为麒麟980研发投入约3亿美元。高通和苹果的芯片研发费用应不低于华为，因为外企的人力成本更高。

芯片制造是高投入重资产，2020年台积电的资本投入至少有200亿美元。如此高的资金投入让很多企业掉下队来，导致芯片代工行业越来越集中，订单越来越多交到台积电手中，甚至英特尔都把部分订单交给台积电，造就了台积电今天的行业龙头地位。

芯片的技术密集和资金密集使玩家越来越少，最终是赢家通吃。全球芯片巨头英特尔、AMD、高通、三星、台积电、华为等，无论技术实力还是资金实力，都让其他企业难以望其项背，而且他们各家都有所长，缺了哪一家，似乎世界就很难运转。

原本芯片产业是全球高度分工协作，你中有我、我中有你最充分的产业，但美国对华为的打压使芯片行业出现了最大的变数。就是人们说的“黑天鹅”事件。

美国遥遥领先，芯片格局分化

尽管芯片行业发展形成了全球分工合作模式，但美国依然遥遥领先。目前，芯片业依然是美国最重要的产业，有一大批实力雄厚大公司主导着整个产业发展。美国有苹果、英特尔、英伟达、IBM、高通、德州仪器、博通几家7亿美元以上级别的顶尖科技公司，这些公司都是芯片细分领域的龙头。

前锐迪科创始人、现翱捷科技CEO戴保认为，美国之所以领先主要是积累早、人才多、研发效率高。美国大学和产业界配合相当紧密，为产业界培养人才和输出技术，”美国很多大学的技术很厉害，加上有比较好的变现渠道，利润分配比较合理；美国大学与企业配合相当不错，实力比中国雄厚得多。”戴保家认为，美国大学是美国芯片维持领先的重要力量。

华为被美国制裁后，华为创始人任正非走访了中国多所大学，目的是推动华为和大学技术人才合作。美国以外地区，虽然也有顶尖芯片公司，但数量和覆盖广度远不如美国。欧洲在芯片设备领域光刻机公司ASML鼎鼎大名，占据80%光刻机市场。欧洲模拟芯片恩智浦（荷兰飞利浦分拆）、英飞凌（德国西门子分拆）、意法半导体（法国汤姆逊分拆）也占据了很高市场份额。

日本拥有众多材料和上游元器件公司。模拟芯片有瑞萨电子；设备领域有佳能、东京电子；材料领域有信越化学（硅晶圆材料）、JSR（光刻胶）、JX（靶材）、日立化成、旭化成、住友化学等数十家公司，占据了50%全球半导体材料市场。

韩国拥有三星、SK海力士存储大厂，占据了80%存储芯片市场。中国台湾代工和封测都有优势，台积电是全球最大集成电路代工厂，日月光是全球最大封测厂。而联发科是全球第二大独立手机芯片公司。

中国大陆这两年布局范围很广，但整体实力不强。在芯片设计领域华为海思是第一阵营，最新芯片5纳米工艺与全球同步。代工厂中芯国际最新工艺14纳米，比台积电落后2代。手机芯片领域的紫光展锐是全球第三大独立手机芯片公司。

“卡脖子”，究竟卡在哪里？

随着美国对中兴通讯、华为及众多中国高科技公司打压，有些技术和产品未获得美国许可无法给中国企业提供，而中国短期内没有找到非美替代品，就出现了“卡脖子”现象。

有观点说中国芯片先天不足，也有一定道理。中国作为追赶者，上世纪80年代才开始发展芯片，起步晚很多年，那时海外技术已很成熟，很多技术直接拿过来用，所谓站在巨人肩膀上，觉得没必要另起炉灶自己做一套。另外，半导体全球分工合作，当时潮流是找到比较优势，中国把自己擅长事情做好。

中国的消费电子芯片做的不错，诞生了华为、展讯等手机SoC芯片公司，还有一大批芯片设计公司。中国的封测在全球也占据很高市场份额。但如今，美国有些技术产品不再对中国企业提供，导致了“卡脖子”现象。“卡脖子”主要指是高端芯片，比如手机SoC芯片，芯片一些高端零部件必须用到美国产品或技术。

而一些低端芯片，比如家电芯片、空调芯片没有卡脖子问题。一些国防安全使用芯片，对体积、运算速度要求不高，不需用最新芯片制程，也不会被卡脖子。

华为在美国打压下，华为消费者业务部受到的压力最大，麒麟芯片已无法继续生产。原因是为华为麒麟芯片代工的台积电生产线有来自美国技术，必须获得美方授权才能为华为生产芯片。

戴保家认为中国之前的比较优势策略并没什么问题，全球很难全部芯片都自己做，还需要分工，“你做有意义的就你做，从经济上说美国做效率更高就应美国做，跟国家安全有关的例外，全部自己做并不是最好方式。他们替代中国产品也很痛苦。中国从基站到手机都做很不错，如果华为不出货，全球的运营商会受到很大影响。 ”

但谁又能预料，产业“你中有我，我中有你”的相对平衡被政治因素打破？仅台积电无法为华为制造芯片这一限制，就使华为高端芯片被卡了脖子。当然，中国的中芯国际较台积电制程落后些，但已可量产14纳米芯片，14纳米技术可用在基站、高性能计算等绝大部分芯片上，解决了部分卡脖子问题。

不仅是制造这一端口，芯片设计工具EDA也都是美国公司的，如果没有这种工具，是设计不出芯片的。中国也有设计工具公司，但还无法完全替代美国EDA，尤其一些高端芯片设计依然需要美国EDA工具。

短缺蔓延消费端，国产能替代成功吗？

芯片危机仍不见缓解。业内人士表示，受到预判不足、火灾、地震等“天灾人祸”影响，芯片短缺将延续。日益明显的短缺问题已开始影响消费端，芯片荒将至少导致300多万辆车停产。　　

为应对芯片荒，部分汽车选择减配方式保生产。通用宣布生产一批不配备燃油管理模块的轻型和全尺寸皮卡，缺少这一模块，新款皮卡性能和安全并不会受影响。新标致308则通过取消液晶仪表盘方式，将节省下来芯片用到更重要的车型上。但减配不是长久之计，消费者并不买账。在一项“汽车减配你还愿意买吗”投票中，大部分消费者不愿意。减配、停产、尝试可替代方案……尽管车企正在寻找各种办法度过难关，芯片问题将成为影响销量的重要因素。

车企急于寻找新的芯片供应伙伴，中国芯片公司真的能借此抓住“缺芯”风口吗？其实不然，芯驰科技董事长张强接受采访表示，本次缺货MCU芯片覆盖从ASIL-B到ASIL-D各级别，原因是产能预判不足。芯片产能爬坡有固定周期，不会一下子上来。与汽车一样，芯片是长周期产业，从设计研发到最后交付需要两三年时间。

尽管缺芯依旧延续，国内芯片公司如没早做准备，依然难以抓住风口。但也不代表自主芯片公司完全没有机会。业内人士表示，如此大规模芯片短缺给了车企巨大警示，不少车企开始寻找芯片上的“ B计划”，许多自主芯片公司是他们考察的对象之一。

在中国十三届蓝皮书论坛上，主打MCU芯片的上海欣旺微电子副总裁表示，在车规级芯片方面，芯旺微电子每月交付达100万颗芯片。“车企对我们的态度发生了翻天覆地变化”。“以前车企对我们的态度只是随便了解一下，芯片危机后，很多车企找到我们，改变了以前态度，开始认真考虑我们的能力指标是否可为他们供货。”

此外，缺芯也让车企看到当前芯片运作模式的弊端。过去半导体生产不断集中，多数订单掌握在少数明星工厂手中。如此极易导致供应链失衡，代工厂稍有风吹草动，整个产业链将遭受影响。

上汽英飞凌总经理王学合将这些决定芯片公司命运代工厂比作“巴拿马运河”。“相当于是阿拉伯石油经过巴拿马运河，把运河卡住了，其他人都缺货。从ADM到代工，芯片运作模式如不改变，或中国代工厂不起来，短缺会是一个常态。”　此次芯片危机已让车企深刻认识到了当前模式不足，希望寻求新合作伙伴。

目前，中国已具备代工能力。中国产光刻机已量产55nm芯片，28nm产业链将在1-2年国产化。随着中国不断加大半导体产业投资，完成复杂芯片设计和通过严苛ASIL-D安全验证时间有望缩短。若国内芯片公司与代工厂联合，加上时空距离便捷优势，或许是一次巨大机会。

从整个产业讲，随着智能汽车普及，芯片产业必然走向智能化。黑芝麻智能应用工程总裁表示，随着汽车由传统燃油机械跨入新电子电气，包括智能化汽车，芯片会复现当年像电脑、手机领域发展趋势，逐渐变成智能化过程。中国在全球汽车智能化中占据优势地位，智能芯片演变崛起一定会在汽车智能化发展背景下进行。因此，中国芯片产业拥有的优势是国外芯片巨头不具备的。“中国有全球最大的智能汽车市场，理应能打造出来最大的智能芯片公司。”

中国制造，需有一些新玩法？

在芯片行业，按照正常的发展逻辑，短时间中国很难迎头赶上，更不要妄论弯道超车。毕竟，芯片制造工艺中有大量极限参数，需要的不仅仅是金钱，更需要时间、人才和材料纯度。

一场突如其来疫情改变了很多东西，新冠病毒对于全球格局影响，远远比想象中严重，在政治、经济、产业、人文方面都将会逐步出现巨大变化。芯片代工巨头台积电离职员工，是全球企业争抢对象，此前他们会优先选择美国，其次选择日韩；现在国外疫情严重，他们会优先选择中国企业。事实上，唯有聚集起高端人才，中国芯片才会破局。但坦白地讲，挖人才只是一个开始。

虽然美、日、韩国有相对成熟模式，但这些模式都不适用于中国，毕竟时代已经改变，产业链分工已稳定、资本积累也慢慢完成。如不是特朗普一纸禁令，芯片和整个电子产业链可能稳稳当当运行下去；如没疫情影响，中国也缺少翻盘机会。欧美成功之路不是中国模式，中国制造的成功之路，也不是中国芯片未来模式。过去30年，中国之所以有些“弯道超车”表现，在于丰厚廉价劳动力和广袤消费市场，关键是那些产业都是欧美、日韩准备放弃的，如高污染的模具研磨，还有单调枯燥的加工业。

现在大家正在“计算力”领域争夺，就是计算机的底层架构、芯片产业之争。事华为之所以被美国盯上，正是他们搞的是底层，触及到最本质东西，正如比尔盖茨所言，芯片禁令或所谓实体清单，只会在一段时间内发挥作用，此前对中国是温水煮青蛙效果；如今禁令一出，很有可能倒逼中国企业自力更生，步入正轨。

中国是全球最大半导体需求市场，占比30%，受益于新能源汽车、工业控制等终端蓬勃发展，市场规模持续扩大。手机、手表、电脑等消费电子产品，中国已产生出一大批全球知名品牌，消费市场优势天然存在，需善加利用。

中国正处于良好正循环中，有种“国富民强”状态。芯片发展已成为国家层面战略，资金不是问题，有了国家支持，芯片领域龙头企业，就能迅速建立完备工业体系，逐步完善产业链，抗住芯片业漫长ROI(投资回收期）。

重要的是，芯片业高端人才招募和培养是慢工出细活。如今最好的筹码，无疑是中国良好的防疫环境。同美国在这次防疫中表现令人失望，基本失去全球范围内的信任。台积电离职员工更愿意来中国，刚来就有10倍工资且有发展前景，家里小朋友也能享受更好教育，这才是留住人才最好方式，也是人的本性使然。

中国工信部前部长苗圩在中国汽车论坛上表示，中国应建立统一开源开放的汽车操作系统产业生态，尽快谋划自主可控的芯片：“我国汽车产业需要拥有自己的统一操作系统；在芯片‘荒’危机后，我国汽车产业需建立自主可控的车规级芯片产业体系。”

量子芯片领域，中国逆流而上

核心技术、买不来、要不来，应该风物长宜放眼量，脚踏实地，夯实基础，要自力更生，补齐短板，对内提升发展质量，对外抵抗经济风险。国产芯片行业在稳步跟上，中国科技企业纷纷布局芯片领域，开启自力更生之路。而在另一头，另一芯片领域也已悄然而上。这就是量子芯片领域。

合肥本源量子计算科技有限责任公司与合肥晶合集成电路股份有限公司合作，共同建设“本源-晶合量子芯片联合实验室”，在极低温集成电路领域合作开发及工程流片验证，实现从量子芯片设计到封装测试全链条开发。

目前，国内量子芯片生产主要以实验室加工为主，要生产性能优越的量子芯片，推动产业化发展，成熟制造工业和产线化生产加工很有必要。本源量子与晶合集成携手共建“本源-晶合量子芯片联合实验室”，目的是让量子计算机最核心部件——国产量子芯片产线早日落地。

无论如何，此次“缺芯”事件都为中国自主芯片公司提供了突破机会，即便目前看来，风口依然“难追”。但从长远眼光看，全球舞台需要中国芯片产业的崛起！

 (改写编辑：未平)  

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