“芯片荒”或将加速汽车芯片国产化进程

王海燕

北京市产业经济研究中心 北京市 100027

1 “芯片荒”对汽车企业的影响

当前，在“芯片荒”等因素影响下，汽车制造企业普遍面临缺芯现象，出现排产困难、减产和利润下降等问题，对工业领域全年稳增长工作提出了挑战。

1.1 芯片短缺导致车企减产明显

目前，与自动驾驶、座舱芯片相关的芯片没有明显缺货现象，应用在ESP、ECU 的MCU 微控制单元芯片是这一轮“缺芯潮”的主角。北京奔驰今年一季度芯片短缺形势仍未好转，多个控制单元零件依然存在芯片短缺问题。北京现代2021年减产5 万辆，今年一季度减产约3 万辆。北汽越野车因缺少组合仪表、车身控制器模块、主机、显示屏等，企业采取汽车下线补装的数量超过1000 台/月。芯片到货时间晚于生产计划时间约2 周左右，2021年生产供货保障率平均为78%，全年停线时间14 小时，甩件补装工时1857小时。

1.2 芯片价格上涨压缩了车企的利润空间

“芯片荒”导致汽车芯片价格暴涨、供货周期延长，影响了企业正常排产，车企出现了不同程度的减产甚至停产，部分车厂只能采取补装方式，保证车辆交付。由于汽车芯片供应短缺、恢复周期不清晰等因素，市场上出现了分销商囤积居奇、漫天要价的情况，部分汽车芯片价格上涨30-40 倍，甚至上百倍。芯片采购成本大幅增加，平均涨幅在50%以上，压缩了企业利润，同时也造成了资金压力。以北汽越野车为例，受芯片资源短缺影响，2021年实际采购额为3336万元，多支出采购额3036 万元，利润总额同比下降71.2%，大幅压缩了公司的利润空间。

2 汽车芯片短缺原因分析

2.1 需求端原因

一是汽车企业对芯片需求的总量增加。据中国汽车工业协会统计分析，2021年，汽车产销2608.2 万辆和2627.5 万辆，同比增长3.4%和3.8%，结束了自2018年以来连续三年下降趋势。2月份，汽车行业生产指数和新订单指数均高于54.0%，生产经营活动预期指数自1月起连续两个月位于60.0%以上的高位景气区间。

二是汽车产品结构的变化。伴随汽车电动化、智能化、网联化程度的不断提高，车联网、自动驾驶以及智能汽车的出现，使得每辆车的芯片搭载量迅速上升，推动全球车用芯片的需求快速增长。以新能源汽车为例，一辆燃油车至少安装40 种约500 颗芯片，新能源汽车则需至少安装110 种约1500 颗芯片，高端车型甚至需安装150 种以上，芯片总数达到3000 颗以上。预计到2030年，汽车芯片的总体市场规模增长将超过1 倍，达到1150 亿美元，约占整个芯片市场的11%。

2.2 供给端原因

一是汽车芯片市场为欧美巨头垄断。从全球汽车芯片产业分布情况可以看到，全球汽车芯片供应商竞争格局较为集中，超过80%的芯片供应商企业位于美国、欧洲、日本，恩智浦、英飞凌、瑞萨电子、意法半导体、德州仪器5 家汽车芯片厂商的市场占有率在50%左右。中国汽车芯片产业创新战略联盟数据显示，2020年我国自主汽车芯片产业规模仅占全球的4.5%，90%以上汽车芯片依赖进口，关键系统芯片全部为国外垄断。当前我国汽车半导体销售收入仅为10亿美元左右，全球占比不到3%。

二是疫情等因素影响了汽车芯片的供给。受疫情及自然灾害影响，欧洲和东南亚汽车芯片主要供应商降低产能或关停工厂的事件陆续发生，短期内削弱了芯片的产能。受疫情影响，汽车零部件供应商对全年车市景气度回升的估计不足，下调了订单量。年末出现的汽车销售旺季导致汽车企业对芯片需求的增加，受5G 技术、疫情居家办公等因素的推动，消费电子领域对芯片的需求快速增加，芯片生产企业抢占了部分汽车芯片的产能。由于汽车芯片存在生产厂家少、测试周期长、安全性要求高等因素，芯片生产企业无法迅速增加产能。汽车行业恐慌性的囤货，在一定程度上加剧了芯片短缺的情况。

2.3 汽车芯片行业的特点

一是国产替代等方式难以做到供货即用。当前，不少国内整车制造企业希望用国产化芯片替代国外供应，但由于国产芯片技术不成熟、芯片的稳定性、安全性及替换试验验证周期较长等因素，发动机等核心芯片仍需依赖国外进口。另外，对于汽车企业来说，单个芯片的替换可能涉及到整车系统的重新适配、验证和调试，国产替代、更换供应商等难以做到供货即可用。

二是汽车芯片的采购方式。本次“缺芯”问题的爆发，与汽车行业普遍采用的“低库存、高周转”的精益生产模式有关。在这种模式下，除了个别企业外，直接零部件厂是Tier1（一级供应商），芯片厂是Tier2（二级供应商），整车厂与芯片厂一般没有直接的商务往来，仅技术部门有沟通。调研发现，北京奔驰、北京现代等合资企业，主要通过总部调配。北汽越野车等企业不是由整车厂向芯片原厂直接购买，而是向博世等车规级半导体供应商购买。这就导致了芯片供应商倾向优先满足先进制程和出货量大的行业需求，整车厂商需求整体偏小，供货优先级较低，造成供货量、供货周期均不稳定。行业影响力较大的车企掌握更大话语权，有机会获得更多的芯片分配。

3 汽车芯片产业链及国内行业现状

3.1 汽车芯片产业链

汽车芯片指用于车体汽车电子控制装置和车载汽车电子控制装置的半导体产品。汽车芯片大致可以分为：主控芯片、MCU（微控制单元）功能芯片、功率芯片、存储芯片、通信芯片及其他芯片( 传感芯片为主) 六大类。

汽车芯片上游一般为基础半导体材料，包括硅片、光刻胶、CMP（化学机械抛光）抛光液等；制造设备和晶圆制造流程(芯片设计、晶圆代工和封装检测)，重点企业有原材料企业东京应化、晶瑞股份、日本信越等，芯片制造设备企业晶盛机电、日立科技等，远景制造企业台积电、格罗方德等。

中游一般指汽车芯片制造环节，包括智能驾驶芯片制造(GPU 芯片、FPGA 芯片、ASIC 芯片)，辅助驾驶系统芯片制造(ADAS芯片)、车身控制芯片制造(MCU 芯片)，重点企业有瑞萨电子、赛灵思、德州仪器、意法半导体、英飞凌等。

下游包含了汽车车载系统制造、车用仪表制造以及整车制造环节，重点企业则主要为车载仪器、系统及整车制造领先企业。

3.2 我国自主汽车芯片产业规模较小

从各个国家的自主汽车芯片产业规模来看，根据ICVTank 数据，2019年汽车芯片产业欧洲、美国和日本公司分别占37%、30%和25%市场份额，中国公司仅为3%。当前我国汽车芯片企业的主要产品为计算芯片和AI芯片，厂商数量分别在113 家和100 家，传感器、通信、LED 及其他芯片的厂商较少，在30 家以下。规模化的汽车芯片产品供应商企业性质主体均为民营、外资和合资。我国汽车半导体销售收入仅为10 亿美元左右，全球占比不到3%，和欧美相比差距巨大。

我国汽车芯片产业的起步较晚，而且国内的芯片产业链也不够顶尖和完善，这就造成了我国汽车芯片企业的竞争力远不抵国外企业。当前，我国国内也有部分厂商开始攻克汽车芯片领域，布局产业链，成为国内汽车芯片的领先企业。从我国汽车芯片产业链中游汽车芯片制造业企业分布来看，我国汽车芯片制造行业企业区域分布高度集中，主要集中在北京、上海和广东，其他地区企业相对较少。

3.3 汽车芯片行业未来发展前景可期

来自Gartner 与北京市半导体行业协会的数据显示，中国汽车半导体市场规模占据着全球市场1/5 的总量，且近年来一直在持续增长。2020年，我国新增超5000 家汽车芯片相关企业，比2019年上涨187.4%。从长远来看，芯片制造商与汽车工业之间的关系将更加密切。新四化下国内新能源市场快速崛起，辅助和自动驾驶等功能得到发展，需要更先进的芯片，汽车半导体市场规模及份额或将进一步扩大。到2030年，中国汽车半导体市场总规模将达159 亿美元。

全球芯片产业将迎来第三次产业转移，预计未来几年时间内，国际芯片制造巨头将纷纷到中国建厂。而华为、地平线、黑芝麻等自主芯片厂商也有望依托本土化带来的快速反应能力抢占一定的市场。目前，中国企业在中低端汽车芯片领域已经基本实现了自主设计和生产，伴随着高级别自动驾驶逐步得到推广，SoC 芯片的大量应用也将为自主芯片厂商提供换道超车的机会。

4 缓解“芯片荒”，推进芯片国产化需多点发力

4.1 加强汽车芯片企业的供需对接

为加强汽车芯片的供需对接，由工信部支持国内120 余家整车、零部件和芯片企业成立的中国汽车芯片产业创新战略联盟于2020年9月成立，旨在以下游汽车应用牵引上游芯片攻关，推动国产芯片产业化应用。由于汽车芯片对于可靠性的要求很高，车载芯片标准和验证体系的缺乏会限制汽车半导体及关键零部件产业发展。建议由联盟牵头，制定并发布国产芯片对标手册，积极对标各国际厂商芯片技术体系及性能指标，规范国产芯片行业标准制定，完善各级别国产芯片标准。对于符合国家通用标准的企业，实行授权生产的方式，整车厂可以根据产量在已有授权的基础上向晶圆厂订单生产。加速汽车芯片验证中心的建设与发展，提升国产芯片的质量。

在市级层面，建议组织召开汽车芯片供需协调会，畅通汽车芯片供需信息渠道。搭建北京市汽车芯片在线供需对接平台，实现供需信息的在线更新和实时共享。推动汽车企业与汽车芯片企业开展战略合作，建立一批上下游紧密合作，分工明确，利益共享的一体化产业组织新模式，共建汽车半导体生态圈。

4.2 支持国产芯片研发和生产

汽车芯片有跟传统电子产品不一样的特点，首先，市场规模小，利润率比较低；其次，汽车芯片的工作环境更加恶劣，且对使用寿命提出了更高的要求，至少需要稳定工作10年以上。再次，整车厂对芯片的前期测试认证流程非常繁琐，需要进行可靠性、一致性、安全性和环境验证，且耗时较长。一般情况下，在初期选定芯片供应商之后，后期就不会主动进行更换。一个企业生产汽车芯片，必须有先发优势的积累，否则进入汽车芯片的制造领域，会面临非常高的壁垒和风险。因此，企业开展芯片自主开发的意愿较低，汽车芯片行业缺少综合性原始创新能力。建议国家加大对具有自主研发能力的芯片企业的支持，稳定国产芯片市场。加大对整车制造企业国产化芯片应用的资金补贴力度，促进车规级芯片国产化进程。

4.3 对购置国产汽车芯片的企业给予帮扶

由于汽车芯片产业链非常长，从设计、流片、测试、认证，还有一个很长的应用环节，在这个过程中，就需要一个完善的产业生态来支持。摆在眼前的一个困境是：主机厂率先使用新品带来的后期风险和责任谁来承担。如果因为芯片质量产生一定的召回，双方的责任该如何划分。芯片企业提供的产品可能相对整车价值而言就几块钱或几十元钱，但因为召回会被要求赔偿几十万元的车辆价值，汽车企业自然会有顾虑。上述问题得不到解决，产业上下游将无法形成协同。因此需要推出一些创新举措，对于购置并使用国产汽车芯片的零部件企业，政府可考虑给予财政补贴或税收减免。探索运用汽车芯片保险等金融手段，来分担国产汽车芯片使用过程中的风险。

4.4 完善汽车芯片产业配套布局

北京在汽车芯片领域的企业有核芯达、兆易创新、大唐电信、紫光国微、四维图新、地平线公司、北京君正等公司，产品主要集中于车联网、自动驾驶AI 芯片、新能源汽车领域。相对于其他地区，北京在汽车零部件领域产业链配套企业很少，企业零部件采购对外地依赖性较强。汽车“芯片荒”暴露了产业供应链短板，应着力优化汽车制造上下游产业链的配套建设，围绕整车制造龙头企业加强产业配套，提高产业配套率和提升行业聚合力。发挥京津冀协同优势，在园区建设、招商引资中加大京津冀三地生产布局，降低汽车制造综合成本，为吸引更多更优质的汽车制造产业资源落户北京发展创造条件，增强产业链供应链韧性和稳定性。

4.5 多举措解决芯片领域的卡脖子困境

面对芯片领域的卡脖子困境，发展国产替代是集成电路行业长期内的重要发展方向。当前，在美国的技术制裁政策下，我国集成电路龙头企业与台积电等同行的技术差距在不断拉大，技术节点止步于14nm。从产业链条上看，除芯片设计能力外，我国在生产设备、芯片原材料和设计软件等方面与国外还存在较大差距，特别是在高性能芯片领域，国内企业的全球竞争力仍较弱。

北京的集成电路产业整体的产业发展环境与长三角和珠三角地区相比，成本高企、人才落户难等问题仍困扰着企业发展。因此，我市需要结合北京集成电路企业发展实际，加大对国产创新设备有针对性的政策支持力度，在大力推动国产设备“0-1”创新突破的同时，需要以促进国产创新装备应用为目标，加大力度推动国产创新设备实现产业化。启动招商引资和产业培育专项工作，支持中芯国际等龙头企业在京津冀范围内布局产业链，推进半导体材料的国产化，保障国产芯片生产的安全。尽快弥补半导体材料创新与产业配套不足短板，抓紧制定和实施北京高端人才个税返还政策，营造良好的、有活力的半导体行业发展环境。