芯片全產(chǎn)業(yè)鏈高度集中，汽車芯片供應鏈為何會崩潰？

汽車行業(yè)缺芯問題,沒有隨著時間的推移得以解決,甚至有愈演愈烈之勢。

8月24日,博世集團董事會成員Harald Kroeger在接受CNBC采訪時稱,隨著全球芯片短缺加劇,汽車行業(yè)的芯片供應鏈已經(jīng)崩潰。他表示,芯片供應鏈問題在過去都是由汽車行業(yè)悄悄處理,但現(xiàn)在是時候改變了。車企和芯片供應商應考慮如何改善芯片供應鏈。

這已經(jīng)不是歐美第一次提出重構(gòu)汽車芯片供應鏈的想法。早在今年2月,美國總統(tǒng)拜登即表示,將爭取國會撥款370億美元,用于提振國內(nèi)芯片生產(chǎn),重構(gòu)芯片供應鏈;3月,歐盟也提出擴大區(qū)域內(nèi)尖端半導體生產(chǎn),力爭到2030年半導體產(chǎn)值在全球市場的份額不低于20%。

如果說,早起歐美提出芯片產(chǎn)業(yè)鏈重構(gòu)主要是出于本地區(qū)利益,意欲打造更為獨立的供應鏈體系。而如今隨著缺芯問題越發(fā)嚴重,博世所謂的“改進芯片產(chǎn)業(yè)鏈”短期內(nèi)可能更多的是希望芯片能向汽車產(chǎn)業(yè)傾斜,保證行業(yè)有序運行。

01芯片全產(chǎn)業(yè)鏈高度集中

半導體芯片產(chǎn)業(yè)鏈龐大而復雜,可以分為上游支撐產(chǎn)業(yè)鏈,包括半導體設備、材料、生產(chǎn)環(huán)境;中游核心產(chǎn)業(yè)鏈,包括設計、制造、封裝測試;下游需求產(chǎn)業(yè)鏈,覆蓋汽車電子、消費電子、通信、計算機。

自1987年以來,芯片產(chǎn)業(yè)全球高度分工,歐美主導設計等上游環(huán)節(jié),東亞負責制造和封測等下游環(huán)節(jié)。整體來看,截至目前,美國、日本、歐洲、中國臺灣地區(qū)形成對上中游核心產(chǎn)業(yè)全覆蓋,依靠技術(shù)自主可控壟斷半導體產(chǎn)業(yè)。

Δ 2020年全球前十大半導體設備廠商銷售額

從半導體設備來看,全球范圍內(nèi)的半導體設備龍頭企業(yè)以美國、日本和歐洲公司為主,呈現(xiàn)寡頭壟斷,CR5市占率超過65%。且雖然下游客戶比較集中,但設備廠商利潤依然很高,設備廠商掌握定價權(quán)。

Δ 2021年第一季全球前十大芯片設計公司營收

從芯片設計來看,IC設計和創(chuàng)新的主場地依然是美國。據(jù)市場研究公司集邦咨詢發(fā)布的2021年第一季全球前十大芯片設計公司營收排名來看。前十大芯片設計公司中,美國公司占據(jù)6家,位居三甲的高通、英偉達、博通均為美國公司;英國1家,Dialog;中國臺灣3家,分別是聯(lián)發(fā)科、聯(lián)詠科技、瑞昱半導體。華為的海思公司此前在全球芯片設計公司中排在前十,但在美國“制裁”后,營業(yè)收入下滑明顯。

以芯片制造來看,臺積電是絕對龍頭。據(jù)集邦咨詢發(fā)布的2021年第一季度全球十大晶圓代工廠商的營收榜單來看,排名第一的依然是臺積電,三星緊隨其后,第三名之后的廠商依次為:聯(lián)電、格芯、中芯國際、力積電、高塔半導體、世界先進、華虹半導體和上海華力(華虹半導體與上海華力同屬華虹集團)。大陸廠商中芯國際和華虹半導體和上海華力雖都入圍Top 10,但這三家的份額加起來僅6%,且制程工藝遠落后臺積電兩代以上。

Δ 2021年第一季度全球十大晶圓代工廠商營收榜單

值得一提的是,目前MCU主要采用8英寸晶圓工藝制程,由于工藝成熟度高,芯片企業(yè)對8英寸晶圓產(chǎn)能投資非常謹慎,傳統(tǒng)汽車芯片IDM企業(yè)越來越多采用芯片代工模式。隨著全球主要的汽車芯片企業(yè)將越來越多制程的MCU產(chǎn)能代工給臺積電,臺積電汽車MCU產(chǎn)能一家獨大,出貨量約占全球出貨量的70%。

以芯片封測來看,中國臺灣和大陸占據(jù)著較為領(lǐng)先位置。據(jù)芯思想研究院發(fā)布的2020年全球封測十強榜單來看,中國臺灣有五家企業(yè),包括日月光ASE、力成科技PTI、京元電子KYEC、南茂科技ChipMOS、頎邦Chipbond,市占率達到46．26%;中國大陸有三家企業(yè),包括長電科技JCET、通富微電TFMC、華天科技HUATIAN。市占率為20．94%。另有一家美國企業(yè),一家新加坡企業(yè)。相比2019年,前十企業(yè)占比進一步加大,集中度加劇。

Δ  2020年全球封測十強榜單

而從下游需求端來看,無論是智能汽車還是計算機、汽車等,都需要大量的芯片,且需求量不斷增加。但由于消費電子芯片更新?lián)Q代速度更快、制程更先進、利潤更高,因此對于產(chǎn)能有限的代工廠來說,更愿意選擇生產(chǎn)利潤更高的消費電子芯片。以臺積電為例,2020年汽車芯片僅占臺積電總銷售量的3%,遠遠落后于智能手機芯片48%、高性能計算芯片33%。

02多重原因致汽車芯片市場失衡

正是因為芯片市場極度集中,所以一旦重點地區(qū)出現(xiàn)問題,整個產(chǎn)業(yè)面臨失衡。

今年以來,芯片產(chǎn)業(yè)天災不斷。2月,日本發(fā)生規(guī)模7．3級大地震,影響了瑞薩汽車芯片工廠生產(chǎn);同樣是2月,美國德克薩斯州遭遇難得一見的惡劣暴風雪,導致NXP、英飛凌、三星等芯片巨頭在當?shù)氐墓S停工;3月,日本瑞薩的一間12英寸芯片工廠發(fā)生火災,導致停工;8月,馬來西亞疫情反復,導致博世、英飛凌、采埃孚、英特爾等紛紛停工停產(chǎn)……

可以說,意外事件頻出加劇了芯片短缺,但這只是原因之一,汽車芯片短缺尤甚原因復雜。

Δ 新能源汽車芯片增量結(jié)構(gòu)圖。資料來源:平安證券

一是,市場對汽車芯片需求預估不足。隨著中國疫情率先得以控制,乘用車市場的快速復蘇超出行業(yè)預期,車企芯片對需求預估過低導致供應不足。特別是新能源汽車銷量的增長,相比燃油車,對芯片需求成倍增加。

二是,消費電子領(lǐng)域搶占部分份額。一方面,疫情造成大量芯片產(chǎn)能用于生產(chǎn)醫(yī)療器械等領(lǐng)域;另一方面,疫情期間,居家辦公、網(wǎng)課等成為大多數(shù)人的最佳選擇,帶動了筆記本、平板等電子產(chǎn)品的需求增長。各大晶圓代工廠為了全力生產(chǎn)消費電子領(lǐng)域所需的芯片,進一步下調(diào)了今年汽車芯片的產(chǎn)能。

Δ 2020年臺積電營收按應用分類。資料來源:西部證券

三是,長期以來全球8 英寸晶圓產(chǎn)能緊張,車用芯片供給緊缺。目前晶圓廠的產(chǎn)能主要分為6英寸、8英寸和12英寸,其中8英寸和12英寸的應用量最大。8英寸晶圓的應用涵蓋了汽車、消費電子、通信、計算、工業(yè)等各個領(lǐng)域。目前很多芯片代工商都已經(jīng)停止了8英寸晶圓的生產(chǎn)銷售,轉(zhuǎn)為生產(chǎn)12英寸的晶圓。截止到2019年,全球還在生產(chǎn)8英寸晶圓的工廠已經(jīng)不足200家,需求大,而產(chǎn)能小。

另有觀點認為,美國對中國芯片的“封殺”,打亂了原本高度分工明確的芯片市場,一定程度上加劇了“陣痛”。最新消息,據(jù)路透社報道,兩名知情人士透露,美國官員已經(jīng)批準了華為為其汽車零部件業(yè)務購買芯片的許可證申請。

此外,2020年末開始,汽車行業(yè)出現(xiàn)恐慌性囤貨,芯片緊張度增加。

那么,缺芯問題到底什么時候能改善呢?目前沒有人能夠給出準確答案。

可以預見,惡劣天氣、火災等問題能快速解決。不過一方面,雖然中國新冠疫情控制較好,但國外整體疫情依然嚴峻,隨時影響芯片制造生產(chǎn);另一方面,目前大部分汽車芯片采用8英寸晶圓成熟制程,而近幾年來鮮有新的8英寸廠投建,且新建晶圓廠到量產(chǎn)通常需要兩年以上,故芯片有生產(chǎn)周期較長、產(chǎn)能不容易增加的特點。從時間上看,獲取新的芯片訂單估計需要6個月左右,而完成訂單或許將花費相同或更久的時間。

因此,各大機構(gòu)預測,汽車半導體芯片短缺至少持續(xù)到今年底甚至2022年或更晚。

03中國期望抓住機會前行

由于現(xiàn)階段海外疫情仍有不確定性,半導體供應鏈的安全性持續(xù)受到威脅。有觀點認為,在當前環(huán)境下,優(yōu)質(zhì)的國產(chǎn)半導體設備、材料廠商有望受益于行業(yè)產(chǎn)能擴張,國產(chǎn)替代將迎來絕佳機遇。

Δ 2010-2020年中國大陸設計銷售額(億元)及同比增速。資料來源:西部證券

毫無疑問,近年來,中國大陸半導體產(chǎn)業(yè)保持快速增長態(tài)勢。2019年國內(nèi)芯片設計銷售總額達到3778億元,同比增長23．3%。2019年全國共有1780家芯片設計企業(yè),相比2018年新增82家。芯片設計產(chǎn)業(yè)主要集中在長三角、珠三角、京津環(huán)渤海地區(qū),三地分別貢獻了國內(nèi)本土芯片設計產(chǎn)值的34%、38%、19%。

目前,中國大陸芯片公司在消費終端已實現(xiàn)一定程度的國產(chǎn)替代,存儲、射頻前端、毫米波、傳感器等是重要替代方向。

Δ 我國半導體產(chǎn)業(yè)鏈。資料來源:西部證券

但整體來看,距離國際還有很大的差距。以毛利率為例。無論是芯片設計、制造,還是封測測試環(huán)節(jié),中國公司毛利率目前都低于國際水平。以各環(huán)節(jié)行業(yè)龍頭來看,典型毛利率約為設計50%以上,制造40～50%之間,封測20%左右。中國公司毛利率低于國際水平,設計20～50%之間,制造30～40%,封測15～20%之間。

具體到汽車芯片,對外依存度較高。根據(jù)中國海關(guān)總署的數(shù)據(jù),2019年中國的芯片進口額達到3055．5億美元,出口額為1015．8億美元,芯片貿(mào)易長期處于逆差狀態(tài)。國外汽車芯片廠商依托在傳統(tǒng)MCU芯片領(lǐng)域建立起來的絕對優(yōu)勢,依然占據(jù)汽車芯片市場的主導地位。公開數(shù)據(jù)顯示,目前全球車載芯片的前五大供應商是英飛凌、恩智浦、瑞薩電子、德州儀器和意法半導體,五家企業(yè)占據(jù)著全球汽車芯片約50%的市場份額。

技術(shù)上,我國芯片公司與國際領(lǐng)先技術(shù)相比更是有很大差距。首先,汽車芯片的生態(tài)系統(tǒng)建設周期長、難度大,尤其是MCU技術(shù)的整合上,中國在短時間內(nèi)追趕的難度大;其次,中國汽車芯片的測試和認證體系尚不完善,相關(guān)行業(yè)標準缺失,與國外的芯片產(chǎn)業(yè)相比較為滯后;第三,汽車芯片市場準入標準高,主機廠與芯片企業(yè)需要進行整體戰(zhàn)略合作,而當前的商業(yè)模式尚不明確。

Δ 全球半導體產(chǎn)業(yè)的四次轉(zhuǎn)移。資料來源:西部證券

不過,隨著2020年的“缺芯”危機爆發(fā),國產(chǎn)汽車芯片廠商確實迎來新的機遇。華西證券認為,全球市場的芯片需求缺口巨大,急需中國企業(yè)“補位”;而且全球芯片行業(yè)市場集中度高,國產(chǎn)芯片廠商有望打破市場平衡;國內(nèi)對新冠肺炎疫情的有效防控以及國內(nèi)有利的市場環(huán)境也將助力國產(chǎn)汽車芯片的進一步發(fā)展。