Q1减产100万台新车?解析2021年汽车芯片短缺危机

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最近IHS发布了一份有关汽车芯片短缺的白皮书《Managing the 2021 automotive chip famine 》,在没有考虑得克萨斯州大面积停电和日本地震的前提下,认为芯片短缺会导致2021年Q1全球减产100万台汽车,并且短缺现象会持续到Q3。在白皮书中有一些比较有价值的调查,我认为值得摘录出来解析一下。

 IHS的总体判断

从2020年底,伴随着年底的需求高峰,汽车半导体供应链出现了中断,主要的原因还是汽车行业2020年在疫情影响下出现了需求中断后的复苏,这个过程正好和消费类电子产品需求的增加遇到一起——两者的需求在复苏周期发生了冲突。

根据IHS的调研,短缺的部件后续和MCU有很大的关系,由于MCU适用于所有的域,以及IC小型化和高频的需求,MCU需要40 nm以下的制程,而大部分IDM都把芯片生产外包给了台积电(TSMC)等代工厂,目前TMSC生产出货占所有汽车MCU约70%的市场份额。目前从全球来看,汽车MCU芯片的市场也是高度集中的,排名前7位的MCU供应商约占需求的98%,只有极少数在意法半导体保持了较高的垂直整合水平。

实际上台积电从2020年开始就存在产能限制了,汽车业务仅仅占其3%的总收入,目前看来虽然台积电宣布要扩大投资来支撑汽车客户需求,但是这些投资更可能是面向未来的域控制器使用的高性能计算平台芯片。从交货时间来看,通常MCU要12-16周才能完成内部生产,但目前积压的订单要26周甚至38周的时间才能消化完,现在几乎所有汽车芯片的交货时间都延长了1-2个月。

表1 主要的汽车MCU厂家和台积电的生产关系

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从供应风险来看, AI芯片、SoC、GPU芯片(目前这类高算力的芯片,能依靠的只有英特尔、三星和台积电三家)到MCU,这些制程要求高的芯片目前都和台积电的状态很有关系,次一级的CMOS芯片还行。其他如内存、模拟、功率分立器件和MEMS传感器,由于制程要求不算高,汽车芯片企业依靠过往的投资还能撑得住。

从使用的角度来看,MCU具有专有架构,因此很难从一个供应商转移到另一个供应商。相比存储芯片,分立器件和功率器件,标准模拟IC,传感器,执行器和逻辑IC通常更具互换性。当MCU的需求受到限制以后,到IDM那边去交涉最终都要去台积电(TSMC)催货,整个汽车行业看上去受器件的影响较小,但是目前确实存在核心MCU和高算力芯片都放在一个篮子里的情况。

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IHS对奥迪在一台车里面分域使用的单片机做了一个分解——动力域采用2枚英飞凌MCU;底盘和安全域使用4个瑞萨MCU、4个NXP MCU,2个Microchip、以及Texas和英飞凌各1个;至于ADAS和娱乐域这块,如下所示:

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图1 奥迪Q7的MCU使用分布(估计是从拆解的BOM清单里面分解出来的)

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图2 本田的MCU使用情况

造成芯片短缺还有一个原因:汽车芯片早期是在200mm晶圆上生产的,很多公司不愿意投资成熟的技术,而是转向300 mm晶圆,汽车IDM不断转向“fab-light”策略,使得需求非常集中。事实上,原有汽车企业的供应链主要盯着Tier1、Tier2,芯片这边略有涉及,但是仅限于保证供应,因此芯片IDM在制程这边的策略没有车企涉及,其实这次芯片短缺反映的是比较深层次的问题。

小结:随着智能汽车的发展路径越来越清晰,关系到汽车核心计算平台中的高性能计算芯片在未来将是个愈加核心的问题——要是大家都去台积电这边生产,以后会遇到更严重的情况。

图|网络及相关截图

作者简介:朱玉龙,资深电动汽车三电系统和汽车电子工程师,著有《汽车电子硬件设计》。

*本文由盖世汽车大V说专栏作者撰写,他们为本文的真实性和中立性负责,观点仅代表个人,不代表盖世汽车。本文版权归原创作者和盖世汽车所有,禁止转载,违规转载法律必究。

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