自從去年年底至今，全球芯片短缺已經(jīng)影響了各類產(chǎn)品的生產(chǎn)，智能手機(jī)、汽車、游戲機(jī)等市場(chǎng)都受到了很大影響。
去年12月下旬，由于部分汽車廠商錯(cuò)判了市場(chǎng)走向，加上智能手機(jī)、電腦等電子產(chǎn)品銷量增加，導(dǎo)致汽車芯片短缺，并將緊張情緒擴(kuò)散到其他行業(yè)中。彭博社通過(guò)幾張關(guān)鍵數(shù)據(jù)圖表展示了芯片短缺的原因與供應(yīng)鏈瓶頸。
通過(guò)多個(gè)維度的數(shù)據(jù)穿透，既能看到芯片缺貨導(dǎo)致交付時(shí)間延長(zhǎng)在實(shí)打?qū)嵉匕l(fā)生，也能看到到底是哪些公司瓜分了全球緊缺的芯片產(chǎn)能。
一、芯片交貨時(shí)間飛升，眾多業(yè)內(nèi)玩家發(fā)出警告
根據(jù)私人金融公司Susquehanna Financial Group的行業(yè)分銷商數(shù)據(jù)，自2017年以來(lái)，半導(dǎo)體交貨時(shí)間（從下訂單到實(shí)際訂單交付所花費(fèi)時(shí)間）在今年2月份首次延長(zhǎng)到15周。
▲芯片平均交貨時(shí)間（來(lái)源：SFC）
總部位于美國(guó)加州的博通是全球最大的半導(dǎo)體公司之一，由于該公司在行業(yè)內(nèi)的廣泛參與度，一向被認(rèn)為是半導(dǎo)體行業(yè)的晴雨表。該公司的交貨時(shí)間則從2020年2月的12.2周延長(zhǎng)到22.2周，交貨時(shí)長(zhǎng)接近翻倍。
群創(chuàng)光電和瑞薩電子等越來(lái)越多的行業(yè)參與者在最近幾周發(fā)出警告，芯片“赤字”將會(huì)逐步加劇。三星作為全球最大的半導(dǎo)體公司，此前也發(fā)出警告，認(rèn)為芯片供需已經(jīng)“嚴(yán)重失衡”。
博通首席執(zhí)行官Hock Tan三月稱，博通的芯片已經(jīng)被搶購(gòu)一空，而且2021全年的產(chǎn)品都有客戶預(yù)定。上周五，蔚來(lái)汽車成為了國(guó)內(nèi)第一家因芯片短缺而停產(chǎn)的汽車公司。
這些都在證明芯片短缺已經(jīng)損害到了眾多行業(yè)，并且還在繼續(xù)擴(kuò)散。
二、半導(dǎo)體市場(chǎng)需求攀升，成熟制程產(chǎn)能有限
事實(shí)上，隨著智能手機(jī)的使用和計(jì)算能力的蓬勃發(fā)展，從基本的微控制器和存儲(chǔ)芯片到最復(fù)雜的高性能處理器的各種半導(dǎo)體的總體需求在過(guò)去十年中不斷增長(zhǎng)。
市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)IDC的數(shù)據(jù)顯示，半導(dǎo)體市場(chǎng)在2019年之前一直穩(wěn)步增長(zhǎng)，2019年半導(dǎo)體市場(chǎng)的增長(zhǎng)出現(xiàn)了停滯；但到了2020年，由于居家隔離，電子產(chǎn)品需求激增，半導(dǎo)體市場(chǎng)增長(zhǎng)了5.4%。
▲半導(dǎo)體市場(chǎng)各類收入比例變化（不含晶圓代工業(yè)務(wù)，來(lái)源：IDC）
同時(shí)，一旦像汽車這樣的大型機(jī)械設(shè)備變得更加智能，就需要使用更多的芯片。德勤（Deloitte）事務(wù)所指出，到2030年，汽車電子部件可能將包括從顯示器到車載系統(tǒng)的所有內(nèi)容，預(yù)計(jì)將占到汽車制造成本的45％。
▲電子部件占汽車成本比重（來(lái)源：IHS、德勤）
根據(jù)美國(guó)半導(dǎo)體協(xié)會(huì)（SEMI）的數(shù)據(jù)，過(guò)去幾年，芯片制造能力與市場(chǎng)銷售數(shù)據(jù)基本保持同步，但是芯片制造份額已經(jīng)逐漸集中在了少數(shù)幾家頭部玩家手里。
業(yè)內(nèi)專家強(qiáng)調(diào)，對(duì)于成熟制程芯片所需的200mm晶圓生產(chǎn)，這種不平衡尤其明顯。而汽車、消費(fèi)電子等眾多產(chǎn)品的電源管理、顯示IC部件都需要用到這些芯片，產(chǎn)生了供不應(yīng)求的現(xiàn)狀。
▲200mm晶圓產(chǎn)能（來(lái)源：SEMI）
此前新冠肺炎疫情使汽車市場(chǎng)有所波動(dòng)，很多汽車廠商取消了訂單，此后又不得不因?yàn)槭袌?chǎng)的反彈而追加訂單，由于芯片生產(chǎn)一向追求產(chǎn)能供需平衡，因此汽車廠商很難在產(chǎn)能緊張時(shí)獲得額外的芯片。
最終很多汽車廠商不得不因?yàn)樾酒倘倍９ぃ鼈冾A(yù)計(jì)今年會(huì)因此錯(cuò)過(guò)610億美元的銷售額。臺(tái)積電高管在最近的兩次收益電話會(huì)議上提到，因?yàn)檫@樣，許多行業(yè)的客戶都積累了比平常更多的庫(kù)存以應(yīng)對(duì)未知。
十年間，芯片技術(shù)的不斷進(jìn)步使得制造成本與研發(fā)投入也大大增大。舉例來(lái)說(shuō)，臺(tái)積電的2021年預(yù)期成本支出提高了63%，達(dá)到280億美元。而三星為了和臺(tái)積電爭(zhēng)奪市場(chǎng)份額，宣布未來(lái)十年將會(huì)投入1160億美元。
三、半導(dǎo)體供應(yīng)鏈單一，臺(tái)積電1/4業(yè)務(wù)來(lái)自蘋果
因?yàn)榘雽?dǎo)體行業(yè)成本高、研發(fā)投入大，供應(yīng)鏈中經(jīng)常出現(xiàn)少數(shù)廠商占據(jù)大部分市場(chǎng)份額的情況，這在某種程度上也加大了半導(dǎo)體供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)。
如今，高通、英偉達(dá)或蘋果的邏輯芯片是世界上最復(fù)雜的、最昂貴的芯片，這些芯片是智能手機(jī)或電腦等電子設(shè)備的“大腦”。但是上述這些公司并沒(méi)有自己的晶圓廠，只是設(shè)計(jì)芯片并交給臺(tái)積電、三星等廠商代工。
而晶圓代工服務(wù)只有少數(shù)幾家半導(dǎo)體廠商能夠提供，臺(tái)積電和三星則在行業(yè)內(nèi)遙遙領(lǐng)先。
根據(jù)統(tǒng)計(jì)，芯片制造業(yè)務(wù)中有91％位于亞洲，而其中最主要的兩個(gè)地區(qū)分別是中國(guó)臺(tái)灣和韓國(guó)，也就是臺(tái)積電和三星的所在地。而美國(guó)則只有英特爾有意重拾先進(jìn)制程，此前英特爾CEO基辛格宣布投資200億美元建立自己的晶圓代工業(yè)務(wù)。
▲今年2月晶圓代工市場(chǎng)份額（來(lái)源：TrendForce）
目前，臺(tái)積電在規(guī)模，成熟度和覆蓋范圍方面都是無(wú)可爭(zhēng)議的領(lǐng)導(dǎo)者，每年幾乎為所有電子行業(yè)的大型客戶提供千萬(wàn)片晶圓。臺(tái)積電在2020年的12英寸晶圓總出貨量為1240萬(wàn)片，高于2019年的1010萬(wàn)片。
該公司花費(fèi)了三十多年的時(shí)間完善其芯片制造工藝，并在過(guò)去幾年中花費(fèi)數(shù)十億美元來(lái)確保其始終處于技術(shù)的最前沿。
蘋果是臺(tái)積電最重要、最有名的客戶之一。根據(jù)彭博社報(bào)道，臺(tái)積電所有業(yè)務(wù)中有25％直接或間接來(lái)自蘋果，蘋果購(gòu)買高通、博通、AMD、德州儀器、意法半導(dǎo)體、恩智浦和瑞薩等公司的產(chǎn)品價(jià)值總計(jì)為35.67億美元，其中蘋果購(gòu)買了17億美元的博通產(chǎn)品，占博通營(yíng)收的25%，蘋果總支出的2.5%。
▲臺(tái)積電客戶分布（來(lái)源：彭博社）
但是，臺(tái)積電的重要性還在于其對(duì)整個(gè)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈中所起的關(guān)鍵作用。高通、博通、英偉達(dá)、AMD、德州儀器、意法半導(dǎo)體、恩智浦和瑞薩等半導(dǎo)體巨頭都是臺(tái)積電的客戶。
▲臺(tái)積電客戶分布（來(lái)源：彭博社）
除了臺(tái)積電和三星在晶圓代工市場(chǎng)一騎絕塵之外，總部位于荷蘭的ASML也幾乎壟斷了先進(jìn)的光刻設(shè)備，這種設(shè)備也是半導(dǎo)體生產(chǎn)中的重要一環(huán)。
硅晶圓和半導(dǎo)體化學(xué)材料領(lǐng)域則由信越化學(xué)、環(huán)球晶圓、日本勝高、SK silicon等巨頭主導(dǎo)。而如果不能使用由美國(guó)Cadence Design Systems和Synopsys 的設(shè)計(jì)軟件，芯片制造在一開始就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。
現(xiàn)在，來(lái)自美國(guó)和歐洲的官員正在請(qǐng)懇求中國(guó)臺(tái)灣為解決全球芯片危機(jī)提供幫助，也開始推動(dòng)本土芯片制造能力復(fù)蘇。然而，研究公司桑福德·伯恩斯坦（Sanford C. Bernstein）的研究表明，這次芯片短缺很難在短期內(nèi)解決。因?yàn)闊o(wú)論位于何處，芯片工廠都要花費(fèi)數(shù)年的時(shí)間才能建造完成并開始運(yùn)行。
結(jié)語(yǔ)：芯片短缺問(wèn)題或?qū)⒀永m(xù)
芯片產(chǎn)業(yè)是高度國(guó)際化的產(chǎn)業(yè)，目前芯片短缺不僅僅是芯片產(chǎn)能的問(wèn)題，也包含了上游材料等多方面原因。長(zhǎng)期來(lái)看，市場(chǎng)對(duì)芯片用量的需求還將持續(xù)攀升，對(duì)整個(gè)芯片產(chǎn)業(yè)而言也是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
目前來(lái)看，盡管多位芯片制造玩家正大力推出擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，考慮到產(chǎn)線建設(shè)周期、客戶驗(yàn)證周期、芯片需求量持續(xù)上升等客觀條件，短期內(nèi)芯片短缺問(wèn)題或?qū)⒊掷m(xù)下去。
但是另一面來(lái)說(shuō)，芯片產(chǎn)業(yè)也在受全球多種力量推動(dòng)快速發(fā)展。據(jù)SEMI統(tǒng)計(jì)，2020年全球半導(dǎo)體制造業(yè)設(shè)備支出創(chuàng)下歷史新高，且在2021年、2022年還將繼續(xù)攀高。目前看來(lái)，芯片制造產(chǎn)業(yè)很有可能會(huì)在這次缺芯風(fēng)波中獲得充分的發(fā)展。
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