2021年開年之后,芯片行業(yè)出現(xiàn)了戲劇性的一幕,一直默默無聞的汽車芯片爆出極度短缺,一片小小芯片卡起了各大汽車巨頭的脖子。
比如大眾預(yù)計(jì),第一季度將因?yàn)樾酒倘鄙偕a(chǎn)10萬輛汽車,憤怒的發(fā)言人在公開場合表示,將考慮向準(zhǔn)備不周的博世、大陸等一級供應(yīng)商索賠。
除了拿供應(yīng)商撒氣,各汽車集團(tuán)八仙過海各顯神通。三星、SK兩大財(cái)閥與現(xiàn)代合作,一個(gè)出芯片一個(gè)出汽車;德國經(jīng)濟(jì)部長求援于中國臺灣省,請求臺積電優(yōu)先供貨德國汽車業(yè);韓、德緊張,大陸也不例外,工信部春節(jié)前加班加點(diǎn),與主要汽車芯片供應(yīng)企業(yè)代表座談交流。
那么,汽車芯片為何如此短缺?這在業(yè)內(nèi)引發(fā)了一場大討論,就現(xiàn)有報(bào)道來說,主要有三點(diǎn):
首先是各種天災(zāi)人禍。新冠造成的混亂還沒結(jié)束,沒想到又來了日本的地震、德州的暴風(fēng)雪、中國臺灣島內(nèi)的缺水,讓芯片廠的產(chǎn)能一再縮減。
然后是臺積電之前的擴(kuò)產(chǎn)也不積極。汽車芯片集中在20~45nm成熟制程,并不算賺錢,投入產(chǎn)出比低。因此,臺積電擴(kuò)產(chǎn)不多,設(shè)備商供應(yīng)也少,甚至一些生產(chǎn)設(shè)備,都要去二手市場淘,造成了產(chǎn)能的不足。
最后是上游設(shè)備商,他們同樣面臨著和臺積電一樣的難題。上游設(shè)備商因?yàn)槠囆酒瑢S弥圃煸O(shè)備利潤率低,照樣也不愿意排單。晶圓廠試圖漲價(jià)加單施加“誘惑”,但設(shè)備商就算將產(chǎn)能轉(zhuǎn)為汽車芯片,也難盈利,同時(shí),設(shè)備生產(chǎn)周期只會比芯片還要長,這也大大減緩了反應(yīng)時(shí)間。
芯片缺貨危機(jī)的爆發(fā)背景錯(cuò)綜復(fù)雜,但危機(jī)的背后,有三個(gè)根源性問題,也是這篇文章要解答的問題:
缺貨的汽車芯片都不賺錢么?
產(chǎn)能為什么都集中到了中國臺灣?
汽車芯片的最終買家,汽車公司都跑哪里去了?
01. 汽車芯片危機(jī)的背后格局
汽車芯片種類繁多,但最缺的貨,是MCU。
MCU,又稱微控制器,簡單來講,可以理解為各類分散設(shè)備的“小腦”,用以實(shí)現(xiàn)其動(dòng)作或功能。MCU應(yīng)用極廣,散布于消費(fèi)用、汽車用和軍用:小孩子玩的玩具火車,電力公司抄的電表,電子控制的汽車座位和導(dǎo)彈火箭,都裝著不同規(guī)格的MCU。排除安保級別最高的軍用MCU,消費(fèi)用和車用MCU是兩個(gè)完全不同的市場。
消費(fèi)用MCU場景分散多變,難度較低,壽命預(yù)期不長。小孩子玩火車可能幾天就玩壞了,轉(zhuǎn)向了下一個(gè)電子玩具,誰能抓住消費(fèi)場景的爆點(diǎn),便能直上青云。
汽車用MCU也是分散多變,無論是座位、雨刷、空調(diào)、影音、動(dòng)力,都離不開車用MCU的指揮,總的來說,一輛車少說幾十個(gè)MCU,多則上百個(gè)。這些芯片散布于汽車各個(gè)部分,雖然規(guī)格繁多,架構(gòu)不同,但難度卻是一致達(dá)到了苛刻的程度。
以市占率三成的全球MCU巨頭瑞薩為例,上級分包商對于車用芯片的公開要求是:-40~75℃、濕度95%、15~25KV的靜電環(huán)境中,必須要擁有20年質(zhì)保,不良率控制在100萬分之1以下。
這個(gè)良率要求是消費(fèi)用MCU的兩百倍乃至上千倍,即便如此,放到實(shí)踐中,汽車制造商的要求仍然是:零不良率。因?yàn)橹灰?個(gè)芯片運(yùn)轉(zhuǎn)不良,就可能危及人的生命。
雖然難度如此之高,汽車芯片在產(chǎn)業(yè)鏈中的占位卻十分低下。MCU廠商,頂多居于博世、大陸等一級供應(yīng)商下面一級的二級供應(yīng)商,一些則是汽車廠的三級供應(yīng)商。在汽車產(chǎn)業(yè)層級森嚴(yán)的金字塔中,汽車芯片廠商甚至無權(quán)更改生產(chǎn)線工藝和流程,才好符合整機(jī)廠商的要求。
日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)資深觀察家湯之上隆,在《日本制造業(yè)的敗北》中,即回憶了一個(gè)改革前完全沒有自主權(quán)的瑞薩。在美國財(cái)團(tuán)KKR收購被日本經(jīng)產(chǎn)省截胡后,瑞薩社長給買方打電話賠禮道歉:對于這樣的結(jié)果我們實(shí)在感到抱歉,主要原因還是我們沒有自主性。瑞薩在產(chǎn)業(yè)中的占位,由此可見一斑。
MCU的另一大特點(diǎn)就是芯片和整車廠綁定,形成寡頭市場,比如瑞薩與豐田聯(lián)盟,英飛凌與德系車企聯(lián)盟,通過這種聯(lián)盟三大MCU巨頭市占率達(dá)到了七成。這種產(chǎn)業(yè)鏈同盟,節(jié)約了大量的重新認(rèn)證、適用和安全成本,雙方互惠,格局十分穩(wěn)定。
但副作用是,作為整機(jī)廠商的三級供應(yīng)商,汽車芯片廠商是卑微的,沒有講價(jià)空間,他們甚至可能一年難得見幾次整機(jī)廠商。
門檻高、占位低、難賺錢,汽車芯片行業(yè)格局穩(wěn)固,這產(chǎn)生了一個(gè)極為負(fù)面的影響。消費(fèi)電子級的MCU廠商,與車用MCU廠商,幾乎井水不犯河水,這導(dǎo)致行業(yè)缺少新玩家,活力不足。
于是,任何一個(gè)芯片巨頭要在汽車芯片業(yè)擴(kuò)張,內(nèi)生增長很難,只能采取收購策略,因?yàn)闀r(shí)間是最大的成本。從2015年恩智浦收購飛思卡爾案,到2016年高通收購恩智浦案,再到2020年英飛凌收購賽普拉斯案,莫不如此。但資本運(yùn)作并不會增加產(chǎn)業(yè)供給,在短期內(nèi)更多是股東層的變動(dòng)。
如果車用MCU維持這樣的局面,各國的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟各干各的,雖然擴(kuò)產(chǎn)艱難,但也不至于出現(xiàn)集體性缺貨。那么,為什么后來會發(fā)生日、德等汽車大國集體缺貨的局面?
02. 史無前例的分工大轉(zhuǎn)移
直接導(dǎo)致大缺貨的原因,還在于汽車芯片代工生產(chǎn),被集中放在了臺積電這個(gè)籃子里。
汽車芯片大廠自己生產(chǎn)到把訂單轉(zhuǎn)移到晶圓代工廠的分工大轉(zhuǎn)移,始于十年前。那時(shí),德日兩國的汽車芯片業(yè)都面臨著一個(gè)艱難的抉擇:
一,汽車業(yè)需求更多關(guān)于電能轉(zhuǎn)化的功率芯片,通用性較強(qiáng)。這類芯片研發(fā),猶如看工齡和手藝的老師傅,越老越吃香。德日兩國起于第二次工業(yè)革命,電機(jī)是他們一貫的強(qiáng)項(xiàng),能否抓住功率芯片的時(shí)代趨勢,直接關(guān)乎未來命運(yùn)。
二,同時(shí),汽車業(yè)也需求更多MCU之類的數(shù)字芯片,但這些芯片是“利基的集合”,名目繁多的品種湊到一起,才能撐起一座座晶圓廠。臺積電等中國臺灣省代工廠,在數(shù)字芯片代工上的優(yōu)勢越發(fā)明顯:
以客戶為中心,不下場搶生意,不竊取資料;與ASML的結(jié)盟并下重金購買最先進(jìn)的工藝設(shè)備;軍事般的嚴(yán)苛運(yùn)營機(jī)制,像機(jī)器一樣嚴(yán)密運(yùn)轉(zhuǎn)的十萬青年十萬肝。這三大優(yōu)勢,都是汽車芯片大廠難以企及的。
應(yīng)該做出什么樣的選擇,已然十分明了。在接下來的十年中,汽車芯片廠商幾乎將所有先進(jìn)工藝制程的車用數(shù)字芯片的生產(chǎn),都交予了臺積電和聯(lián)電。
德國的英飛凌早在2009年將65nm工藝的移動(dòng)設(shè)備芯片交予臺積電,后在2012年認(rèn)證臺積電的車用MCU工藝。到了2018年,數(shù)字芯片生產(chǎn)任務(wù)的一半交給了外包。在當(dāng)年財(cái)報(bào)中,英飛凌還計(jì)劃在五年內(nèi)將這一比例提高至70%,而功率芯片只有至多15%的外包計(jì)劃。
轉(zhuǎn)型幅度更大的是日本瑞薩。2012年,瑞薩斷臂求生,裁員萬人,車用數(shù)字芯片被外包給臺積電,到了最近,瑞薩轉(zhuǎn)移了總計(jì)三成的芯片生產(chǎn)任務(wù),其中MCU的外包比例直接達(dá)到了九成。
原來,七八個(gè)汽車芯片廠自己生產(chǎn)MCU,整機(jī)廠還算有多元的選擇,風(fēng)險(xiǎn)被組合消減了。但在汽車MCU七成產(chǎn)能被轉(zhuǎn)與臺積電后,整機(jī)廠從一級、二級供應(yīng)商穿透過去,最后,實(shí)際上最為關(guān)鍵的元器件被放在了一個(gè)籃子里。
同時(shí),汽車用MCU這類汽車數(shù)字芯片的特殊之處在于,汽車芯片轉(zhuǎn)與了所有的生產(chǎn)訂單,集中度很高,卻只占了臺積電3%的產(chǎn)能,量不大,價(jià)不高。也就是說,全球的汽車芯片大廠加到一塊,也養(yǎng)不起臺積電一座廠。碰到緊要關(guān)頭,汽車芯片這顆蛋,是首先被擠破的。
于是,汽車產(chǎn)業(yè)鏈看似還是多元化的,但穿透之后,實(shí)際上把雞蛋放在了一個(gè)斗爭激烈的籃子,對于任何一個(gè)產(chǎn)業(yè)巨頭來說,這都是非常危險(xiǎn)的。問題是,難道汽車業(yè)的巨頭們都沒有注意到么?
03. 漫不經(jīng)心的汽車產(chǎn)業(yè)鏈
悲劇的是,汽車巨頭的佛系直接讓這場短缺危機(jī)愈演愈烈。
對于汽車芯片短缺危機(jī),一部分整車商的態(tài)度是:一種是猝不及防,臨時(shí)甩鍋;
有整機(jī)廠聲稱,已在大半年前郵件告知博世和大陸要備貨,但是他們沒聽,于是危機(jī)爆發(fā)了。但一級供應(yīng)商卻哭笑不得,整車商則明明已經(jīng)預(yù)料到了一場危機(jī),卻只是發(fā)了一封郵件,除此之外沒有任何動(dòng)作。
一個(gè)細(xì)節(jié)是,汽車芯片廠說,整機(jī)廠問他們?yōu)槭裁床簧弦拱鄟碓黾赢a(chǎn)量,而實(shí)際上晶圓廠一天24小時(shí)根本不會停,夜班一直在上。這種漫不經(jīng)心在競爭激烈的消費(fèi)電子領(lǐng)域幾乎不可想象。
另一種是未雨綢繆,“跳躍”式、或“穿透”式管理供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)。
比如寶馬公司繞過一級供應(yīng)商直接向晶圓廠下單,在此次危機(jī)中無虞。更為精明的是豐田,這家日系車企對于汽車芯片廠商的嚴(yán)密控制已有十年,因而也是安然無恙。
從上個(gè)世紀(jì)六十年代開始,豐田力推精益管理制度,爭取在每個(gè)環(huán)節(jié)都抹掉不必要的時(shí)間和資源浪費(fèi)。這一制度在公司內(nèi)被稱為“準(zhǔn)時(shí)制”,模仿了超市控制進(jìn)銷存的方法,形成了一個(gè)便捷的電子看板系統(tǒng)。后來,包括準(zhǔn)時(shí)制在內(nèi)的豐田管理制度被普及于整個(gè)產(chǎn)業(yè),當(dāng)時(shí)的一份調(diào)查顯示,美國公司施行該制度后,庫存減少了七成。
諷刺的是,豐田最先發(fā)現(xiàn)了精益管理制度的一個(gè)漏洞:庫存。精益庫存管理越是精細(xì),那根弦繃得越緊,幾乎沒有任何容錯(cuò)空間。而汽車產(chǎn)業(yè)鏈的層級又是如此繁復(fù)森嚴(yán),信息很不透明,到了最后,哪一層都不想壓庫存,彈性越來越低,一碰到危機(jī),說斷供就斷供了。
由此,在2008年金融危機(jī)后,豐田建立了一個(gè)名為“救援”的系統(tǒng),深入了解其供應(yīng)商層級,將大約6800個(gè)零部件的供應(yīng)鏈信息存入數(shù)據(jù)庫中,使得公司能夠像股權(quán)穿透一樣摸清供應(yīng)鏈的實(shí)底,找出潛在的短缺。每天、每周和每月,豐田都會與產(chǎn)業(yè)鏈上的各級供應(yīng)商溝通,頻繁下達(dá)產(chǎn)量計(jì)劃,以保供應(yīng)。
在經(jīng)歷了2011年311東日本大地震救援瑞薩工廠后,豐田更加強(qiáng)了與汽車芯片廠的直接聯(lián)系,重金入股瑞薩,以把他們牢牢捏在手里。
這種嚴(yán)密的監(jiān)控,使得豐田在芯片短缺市況下,仍能保持業(yè)務(wù)連續(xù)性。在豐田最近的財(cái)報(bào)電話會議上,首席財(cái)務(wù)官表示,公司已確保了各種零部件1到4個(gè)月的庫存。
汽車產(chǎn)業(yè)精益管理制度的發(fā)明者,卻最先背叛了這個(gè)制度,這未嘗不是一種諷刺。長久以來漫不經(jīng)心、行動(dòng)遲緩的汽車產(chǎn)業(yè),最終被迫在芯片產(chǎn)業(yè)的巨變下,跟隨豐田和寶馬的腳步,走向新的變革。
04. 總結(jié)
本次汽車芯片缺貨危機(jī),本質(zhì)上是對汽車產(chǎn)業(yè)鏈的一場極限壓力測試。危機(jī)的根源,早已深埋于長達(dá)十余年的兩大變革,一個(gè)是汽車產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)性變化,一個(gè)是電子產(chǎn)業(yè)分工史無前例的轉(zhuǎn)移。
缺貨的品種是頗為傳統(tǒng)的MCU芯片,恰恰證明,目前的汽車革命尚未進(jìn)行到一個(gè)徹底的階段,但是卻毫無疑問的來到了一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
一方面,尚未有一個(gè)更為簡潔有力的技術(shù)架構(gòu)和芯片品種替代這種零散瑣碎的MCU。另一方面,臺積電和設(shè)備商對MCU的態(tài)度猶如強(qiáng)弩之末,這或?qū)⑴まD(zhuǎn)此前已進(jìn)行十余年的分工轉(zhuǎn)移趨勢,但是如何保證自建產(chǎn)業(yè)鏈的相對經(jīng)濟(jì)性,仍是一個(gè)難題。
或許,要真正解決汽車芯片缺貨的長期性難題,汽車廠商還得向消費(fèi)電子公司來取取經(jīng)。