名家专栏 | 全球车用芯片大缺货现象的背后意涵

作者 | 张家维

流程编辑 | 小白

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究竟此波车用芯片缺货危机成因为何？其背后又隐含什么投资趋势与契机？

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作者：张家维，中国台湾奇宏资管负责人，曾任永丰基金经理人及劳工退休基金经理人。专注于验证人生哲学与投资价值的资深操盘人，曾担任美国、日本、亚洲、大中华区域的市场投资决策者，经历过1997-2008的各类金融危机，希望能把多年起伏换得的经验、区域整合取得的异同与读者共享。

从2020年第四季以来，随欧美疫情冲击减缓，全球汽车产业正迎来景气复苏的契机，却于此刻传出严重的“缺芯（半导体） ”现象，甚至导致各大车厂被迫停工减产。

究竟此波车用芯片缺货危机成因为何？其背后又隐含什么投资趋势与契机？

一、世界主要晶圆代工厂的战略定位层面

目前车用芯片缺货的品项相当多，扩及各项制程，例如十二英寸厂的车用微控制器（MCU）与影像传感器（CIS）；八英寸厂的车用微机电系统（MEMS）、离散组件（Discrete）、高性能电源管理IC（PMIC）与显示器驱动IC（DDI）。

以制程区分，十二英寸厂在28纳米、45纳米与65纳米的产线最为紧缺；同时，八英寸厂在0.18微米以上的节点亦受到产能排挤。此种现象跟全球主要晶圆代工业者的早早放弃竞争激烈的中低阶制程策略有关。

晶圆代工厂等业者专注于追求、投资利润更高的更先进制程，在车用芯片的需求上也产生了误判，例如台积电在2018年时宣布，关注于28纳米供过于求的问题，而此制程就是车用芯片所需，而三星电子及SK海力士也在来年提出类似的关注，导致非最先进制程的产能扩张有限。

在电动车市场全面崛起后，联电、中芯与世界先进仍将会是主要相关成熟制程代工产能提供者，至于台积电与三星则不会将产能扩张重点置于成熟制程，而会以车联网所需的边缘运算、AI、SoC为主要战场。

二、电动车的崛起

燃油车转向电动车的趋势，则为汽车芯片缺货趋势加添柴火，全球电动车2019年销售量突破 210 万辆，年增幅 40％，目前电动车销量虽然只占全球汽车销量比重约 2.6％。

但如果 2035 年的期限成为法规，未来在 15 年内，这些车辆都需要变成电动车，电动车的占有率从0到2.6％花了 15 年，下个 15 年将朝100%的方向发展，可以说，汽车电动化将是车辆工业的一次历史级升级。

随着愈来愈多新款汽车升级，车用更大的显示屏以及更快的运算能力，以汽车为载体充分展现数字科技，让车用芯片的需求不断上升。

目前多数的车至少有40种不同的芯片，更高阶的车款甚至会用到150种以上；尽管真正使用于全电动化汽车的芯片总数量或许目前占总比仍有限，但却会在供给相对吃紧的结构中因预期心理而使缺口成倍放大——仅需少数电动车业者对芯源的确保甚至抢夺，就可引发极端的供应链恐慌情绪。

笔者对汽车芯片产业长期供需结构的看法，一如对石油长期供需结构的推演逻辑，只是方向恰恰相反。

如果石油价格将因页岩油的开发增长供给、新能源车市场爆发压抑石油需求，供需一长一消而进入长空的架构；那么相对地，汽车整体芯片的需求量，也同样将因新能源车市场需求快速增长而井喷、产出又受到其他数字产品芯片需求旺盛的排挤而受限，供需长期吃紧的恐将成为常态。

一叶可以知秋，2020年四月原油期货曾崩跌出“负油价”的奇景，此虽非常态，但却暗喻未来长期油价易跌难升的恐龙灭绝效应；同样的，近期汽车芯片的大缺货现象，也只是长期汽车电子化、联网化、智慧化的序曲而已，尚待精彩主曲演出。

三、汽车厂商的旧供应链模式面临挑战

传统的供应链模式是：汽车厂不会与台积电等晶圆代工厂有直接关系，与这些汽车厂有直接关系的是如德国的博世（Bosch）等车用零件厂，而这些车用零件厂所需的芯片，则是由包括：德国的英飞凌（Infineon）、荷兰的恩智浦半导体（NXP）、日本的瑞萨电子、欧洲的意法半导体（STMicroelectronics）、美国的德州仪器（Texas Instruments）等全球车用芯片大厂提供。

这样的结构远较一般电子产品行业繁复，虽能确保车用芯片的安全系数与耐用程度，但也间接导致了供应链弹性不足的问题。

这些车用芯片厂商未必有足够的制造能力或产能，当产能不足时，会向台积电、联电，或是美国的格芯（Globalfoundries）等晶圆代工厂寻求支持。而目前的供需问题，与车用芯片厂在淡季时降低库存的规划息息相关。

由于汽车业者一贯维持低库存水平加上先前对疫情冲击过于悲观，使相关芯片厂商根本来不及规划增援外部产能——尽管也有汽车商抱怨，晶圆代工厂为了销售额及获利数字，「优先」向电子产品供货；但不论实情如何，传统汽车芯片供应链拉得过长，反应速度与弹性不足已成为一大挑战。

四、川普禁令

2018年以来川普政府对中国科技业者一连串的禁令，则为全球供应链带来中期冲击。

先前的华为禁令，让华为狂买芯片屯货，接着他的竞争对手希望快速抢占市场，也开始抢购芯片；其后，美方出台了中芯国际使用美国技术的禁令，其客户为担心生产受到干扰，不得不再找其他芯片工厂。

不过，随着拜登政府上台，预期这一不确定因素或可缓解，尤其汽车芯片一般使用的制程多不涉及高端敏感技术，中国晶圆代工制造厂商被持续“卡脖子”的机率不高。

五、疫情起伏挑战

COVID-19疫情爆发，于去年上半年直接冲击汽车销售，让汽车业砍了芯片的订单；在库存水平过低、预期过于悲观的情况下，结果现在车市因市场逐渐调适疫情冲击，反弹超乎预期得快，反而面临芯片短缺的情况。

另一方面，当全世界的人大多时间都被困在家中，甚至只能远距离办公，使用3C产品，包括PC、平板换机需求大增，全球的芯片产业因市场规模考虑优先满足这方面的需求，使汽车芯片产能供应受到挤压。

加上汽车的生命周期相对长，经常用上一代的芯片，相较于消费电子产品对半导体业来说利润较低。

因此当汽车需求反弹的速度远超过预期，一些客户太晚下单，也非优先供货对象，交货时间只好延长。

六、投资启示

此波车用半导体缺货潮成因，有供给面的排挤效应，也有需求面的实质升级因素；供给面因素持续性有限、变量亦较多，不宜视为长期投资的决策倚赖，我们认为从长期需求面结构变化着手才能真正带来惊喜与巨额报酬。

2030年前带动车用半导体需求成长的主要有ADAS/自动驾驶、电动化、联网汽车（Connected Car）等3项领域，所以，投资策略宜由此三大主轴着手。

（1） ADAS/自动驾驶

传感器方面，摄影机用互补式金属氧化半导体（CMOS）影像传感器、雷达与光达用传感芯片、以及微陀螺仪（micro gyroscope）的应用数量都会扩大；因成本可持续下降之特性，我们看好MEMS（微机电系统）很可能成为各式传感组件的终极整合技术。

（2） 电动化

汽车电子化程度的提升，最大受惠者就属功率半导体；传统汽车使用的功率组件价值约在 70美元，纯电动车使用的功率半导体价值则约是传统汽车的6倍之多，其中IGBT（绝缘闸极双极性晶体管）是最具明星相的。

另外，新材料SiC功率半导体的前景也相当被看好；SiC材料适合导入电动车，可增加续航力、适合车用严苛环境、也能降低系统成本，且技术门坎与进入障碍高，具战略投资价值；惟新材料产业的前期现金耗损高，回收期长之通性在投资风险上也需一并考虑。

（3） 联网汽车（边缘云系统）

关于联网汽车衍生的商机，不能从单一领域来看；过去传统汽车搭载之非电源管理类逻辑芯片多属功能单纯的微控制器（MCU），不具精密演算功能；进入到电动车时代，“自动驾驶”成为环保目的以外的首要价值。

虽然有人戏称电动车就是计算机加上四个轮子、再背上颗电池，但事实上一个完整的电动自驾系统，恐怕不是一个简单的计算机就可以完成，而必须要是一个具有庞大运算与存储功能的边缘云系统了。

车用半导体的作业环境虽不像笔记本计算机甚至手机一般，有着空间节省跟省电散热的绝对需求，但有鉴于电动车可能会是第一类最具市场体量与代表性的”边缘运算中心”，在快速运算、快速反应的严格条件要求下，最好是能将包括：联网座舱（connected cockpit）、网域控制、自动驾驶（含AI演算器）、混合推进控制（hybrid propulsion control），甚至智慧电池控制，进一步进行整合，降低可能的反应延迟与无谓耗能。

只要制程与材质相近，我们预期这些功能都会逐渐以SoC（系统单芯片）、SiP（系统级封装）、Chiplet（小芯片）等技术整合入一个开放系统中，如此一来，再搭配制式车体框架，电动车或将可发展出类似桌面计算机时代的“准系统（barebone）”（注）。

届时，电动车制造成本与进入障碍大幅下降，电动车市场将如同90年代个人计算机一般步入快速爆发期，这就是电动车与传统汽车市场相对封闭的生态环境最大的不同，也将会是电动自驾技术发展迅猛的动力源。

如果汽电交换的汽油车引擎技术需耗时百年臻于成熟，那么以半导体为核心、不需耗费能源转换的电动驱动技术之成熟年轮将缩为十年计。

考虑电动自驾车特性以及技术适用性，包括使用于运算核心的ASIC（特殊应用集成电路）、可统一通讯串连标准的车用以太网络（Ethernet）、乃至于因堆栈封装而延伸出需求量激增的IC载板（Substrate），均是关键程度高、发展潜力庞大的次产业。

附注： 准系统计算机 （barebone computer），又称「骰仔机」，指的是已组装一半的个人计算机，具有机壳、电源供应器、主板、散热系统。用户可依照自身需求以及预算而自行决定所需的CPU、内存、储存装置（硬盘及光驱）等以购买及安装。对于用户和厂商而言，是具有弹性的计算机销售和选购方式。

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