汽车芯片，何以破「荒」

　　在汽车电动化、智能化和网联化三大趋势驱动之下，当前汽车内半导体含量大幅提升，整车芯片的价值量也将随之不断攀升。根据海思在2021中国汽车半导体产业大会发布的数据，预计2030年汽车电子在汽车总成本中的占比会达到50%。

　　不仅是芯片价值量有所提升，数量同样有所增加。根据中国汽车工业协会数据显示，传统燃油车所需汽车芯片数量为600—700颗，电动车所需的汽车芯片数量将提升至1600颗/辆，而更高级的智能汽车对芯片的需求量将有望提升至3000颗/辆。

　　然而，汽车芯片的供给却远远跟不上需求的脚步。汽车芯片需求狂飙，车企们却一度“求芯不得”含泪减产。根据汽车行业数据预测公司AutoForecast Solutions的数据显示，由于芯片短缺，2022年全球汽车产业减产了450万辆。

　　那么汽车市场到底需要哪些芯片?有多紧缺?

　　据市场调研机构DIGITIMES Research调查，汽车产业缺芯困局自2022年第四季度起逐渐改善，除硅基功率器件IGBT和MCU仍紧缺，电源管理芯片、CMOS影像传感器、嵌入式多媒体卡、显示驱动IC交期陆续松动，随着整车厂积压订单逐渐去化，预估2023年多数汽车芯片交期将持续缩短。

　　具体来说，汽车MCU和IGBT依然是汽车“缺芯”的主角，尤其是IGBT，更是有价无货，业界表示“现在不是价格多高的问题，而是根本买不到”。IGBT已超越汽车MCU，成为影响汽车扩产的*掣肘。

　　01、MCU持续紧缺

　　据半导体制造商估计，一辆汽车需要20—30颗MCU，而未来的豪华车型可能需要多达100颗MCU，高于此前预计的70颗。这由此将产生更庞大的汽车MCU市场。全球车用MCU大厂英飞凌在2022财年第四季度的财报会议上也表示，由于成熟制程的供应增加有限，公司汽车MCU业务有望在未来几年增长2.5倍。

　　长久以来，车用MCU这一市场将近九成份额都集中在包括英飞凌、恩智浦、Microchip、瑞萨、ST和德州仪器的六大厂中，国产化率远低于5%。

　　然而今年一季度，各大芯片巨头纷纷表示车用MCU供应持续紧张。TI产品中以MSP为首的MCU依旧供应紧张，TMS320为首的DSP个别供应紧张。NXP汽车MCU系列FSx、MCFx交期依旧紧张52周起步;Freescale的MK系列交期维持45-50周，较于2022年有所缓解;16位MCU中S9x系列供应紧张，现货价格在非常高位。英飞凌高端汽车MCU (以SAK开头) 因无法替换一直比较紧俏，如SAK-TC277TP-64F200N、SAK-TC222S-16F133F AC较常态价均是高价。

　　02、IGBT有价无货

　　近期以来，多位市场人士反映，受到需求与产能错配的影响，IGBT现有产能基本售罄，不仅价格涨翻天，业界更以“不是价格多高的问题，而是根本买不到”来形容缺货盛况。据媒体报道，IGBT缺货问题至少在2024年中前难以解决。此前亦有消息指出，部分厂商IGBT产线代工价上涨10%。随着车用、工业应用所需用量大增，而产能扩增缓慢，客户认证需时间，加上特斯拉释出大砍碳化硅用量75%消息，让可能成为替代方案之一的IGBT更受追捧。

　　IGBT市场目前仍主要由外国企业垄断，全球IGBT前五大玩家为英飞凌、三菱、富士电机、安森美和赛米控，其中英飞凌在各个细分市场中都有较大的*优势。即便是国内*的斯达半导，全球占有率也不高。

　　根据元器件分销商富昌电子公布的2023年半导体产品Q1货期数据显示，当前英飞凌、IXYS、安森美、ST等主流功率器件原厂的IGBT产品及其相关配件交期均较长——在50周左右徘徊，最高达54周，超过一年，MOSFET的交期也类似，货期处于长周期区域，与前两年缺芯时期表现基本一致。

　　除了涨幅惊人的MCU与IGBT之外，显示驱动IC、汽车芯片、晶圆代工产能等都是一货难求。国际MCU厂商都在执行“Fab-light”(轻晶圆厂)策略，汽车芯片交期一再延长。

　　汽车芯片如何破荒成为一个严肃的问题。

　　03、何以破“荒”？

　　IC Insights的观点表明，汽车芯片短缺的真正原因在于2021年汽车芯片的市场需求激增，而不是半导体供应商无法提高产量。这也就意味着，汽车芯片荒有解可破，而破局的关键就在于如何提高产量。

　　芯片厂商狂扩产

　　在汽车芯片紧缺的当下，TI、德州仪器、恩智浦、安森美、瑞萨、英飞凌、Rapidus等汽车芯片厂商大举扩产。今年2月，英飞凌宣布将投资50亿欧元在德国德累斯顿建设一座12英寸晶圆厂，这是英飞凌史上*单笔投资，不过该厂需要等到2026年才能正式量产。TI也宣布将投资110亿美元在美国犹他州的莱希建造第二座300mm晶圆制造厂。不久前，瑞萨也宣布投资900亿日元甲府工厂，扩大功率半导体产能。

　　不过，可以看到，海外大厂新增产能有限且等待量产时间较长。彼时中国汽车芯片厂商的入局在一定程度上缓解了燃眉之急。

　　在MCU方面，由于车规级MCU缺货涨价，不仅让主机厂成本上升，更重要的是，部分企业因没有足够的芯片导致汽车减产，因此，终端用户期望建立更安全的芯片供应链体系，其中上汽集团已经明确了MCU芯片的国产化策略，其他主机厂也越来越多地采用本土车规级MCU，终端用户的改变，也增强了本土MCU企业进军高端市场的信心。国内涌现出了兆易创新、国芯科技、比亚迪半导、四维图新(杰发科技)、芯海科技、中颖电子、紫光国微、复旦微电等一批车规级MCU企业，并于2022年推出了适用于不同应用场景的多款新产品。

　　在IGBT方面，2022年，斯达半导第六代IGBT模块新增多个车型的定点，第七代IGBT也开始批量供货;士兰微12寸的IGBT也达到了1.5万片的产能，车规级IGBT产能持续爬坡;时代电气在2022年国内新能源乘用车IGBT功率模块搭载量约63.28万套(占比12.4%)，位列全国第四。此外，华润微、东微半导、宏微科技、晶能微的IGBT产品也实现了突破，新洁能、扬杰科技、闻泰科技等厂商也正积极布局。其中，新洁能披露，2022年其子公司金兰半导体的*条IGBT模块封装测试生产线已经基本建设完成。

　　中国汽车芯片厂商集体崛起，给缺芯现状带来极大缓解，但这仍不能从根本上解决缺芯的问题。因为在汽车芯片创业热潮中涌现的大多是芯片设计公司，而缺芯的根本原因，还包括芯片制造环节的产能不足。且IDM厂商扩产较为缓慢，厂商采取的扩产措施并不会让汽车芯片的产能在短期内立刻增加，汽车行业对晶圆代工厂的依赖加深。

　　晶圆厂“八英寸亡羊补牢”

　　就目前阶段来看，晶圆代工厂也正面临着很大的挑战。

　　伴随着2022年下半年的砍单潮，8英寸晶圆产能利用率受到剧烈影响，产能利用率不再满载。然而砍单的同时忽略的是，大部分汽车芯片都是在8英寸晶圆厂制造，而在过去很长一段时间都被视为老旧、落后的产线，很多设备大厂早已停止生产8英寸晶圆设备，市场上8英寸晶圆设备一机难求，二手设备价格水涨船高，彼时扩产面临困难。

　　如果问为什么不转向12英寸产线生产?那么这将是一个好问题。

　　因为晶圆尺寸越大，分摊到每颗芯片的成本越低，带来的利润率也越高。但短期来看，12英寸的成本效益其实不如8英寸。12英寸对工艺制程稳定性的要求更高，随着制程越小，光罩成本和设计成本越高，因此在成本和工艺的考量下，有相当多芯片仍基于8英寸晶圆生产。

　　晶圆代工作为半导体中游制造环节，整体需求受半导体产业景气度影响较大，随着全球消费电子和汽车电子市场规模稳步扩大，国内外晶圆代工厂的产能都在持续扩张。

　　选择新的供应模式

　　首先，由于汽车行业的零件采购管理有其特有的结构和特点，此前多青睐于*供货的方式，不过现在为避免芯片短缺的影响，*供货的形式正在出现二供、三供的替代方案。

　　其次，从技术角度来说，很多产品也在考虑替换集成式的特殊芯片，即很多功能集成于在一起的芯片由多个通用芯片替代，变为简单芯片的组合。

　　适应新的供应模式也成为汽车芯片“破荒”的路径之一。

　　04、汽车芯片荒是否会持续蔓延？

　　除了提到的MCU与IGBT之外，在未来的汽车芯片中，随着智能化和网联化的推动，尖端半导体的占比正在增加，台积电*进的工艺对于这些来说必不可少。而台积电*进的制程几乎被苹果垄断，车厂想要获得额外产能相当困难。

　　根据日本精密加工研究所所长汤之上隆的预测：展望汽车产业的未来，车载半导体将出现几个极端的“短缺”：传统的功率和模拟半导体，以及只有台积电才能生产的尖端5G半导体和AI半导体。

　　未来，汽车芯片荒是否会持续蔓延还是未知。