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成都「芯片荒」深度调查

点击数:   更新时间:2021年08月20日   

芯片是中美科技竞争制高点。去年以来,芯片荒成为最大的灰犀牛,在全球实体经济下游行业中蔓延。虽然2021年第一季度全球十大晶圆代工厂总产值环比增长1%,但芯片短缺愈演愈烈,芯片产品供需剪刀差达到惊人的30%,为近20年最大值。截至目前,芯片荒已对170多个下游产业带来冲击,300多万家企业被迫调整生产经营计划,稳增长促发展形势十分严峻。

雨前顾问历时2个月,对成都汽车制造、消费电子、元器件、芯片材料等四大领域210家企业进行调研。分析发现,芯片荒已导致成都大量下游企业出现无米下锅的境地,减产成为常态,整体或将带来成都汽车等产业产值减少103.4亿元。

产业危机总是伴随着转型机遇。成都正处于布局未来赛道、发展硬核科技,构建开放型现代产业体系的关键时期。雨前顾问建议,应高度重视芯片荒蔓延对实体经济带来的负面影响,抓紧编制城市级芯片供需清单帮扶企业渡过难关。把有效应对芯片荒作为电子信息产业转型突破的关键一招,紧抓机遇发展上游材料行业,长线布局提升芯片成都造能力,推动成都万亿电子信息产业迈向高质量发展。

一、起底芯片荒传导路径:已蔓延至产业链全环节

(一)发展阶段:由酝酿期到扩散期发展为全球现象

雨前顾问将本次全球性芯片荒定义为四个阶段。

第一阶段为酝酿期,该阶段主要是美国以华为为跳板对中国芯片产业链实施打击。对华为的禁令技术范围从25%美国技术、10%美国技术扩大到禁止全球所有含有美国技术或设备的企业为华为芯片代工,产品范围从存储芯片扩大到5G、移动通信 (AP)等系统芯片。受此影响,华为在内的通信企业开始大量囤积芯片,高性能通信芯片开始缺货、硅晶片材料价格上涨。

第二阶段为爆发期,该阶段主要受疫情影响芯片上游出现停产断供。疫情迫使马来西亚等芯片代工地区全面停产,芯片产品交期延长,芯片荒向汽车、电脑、游戏机等下游应用领域蔓延,下游应用厂商开始减产。

第三阶段为扩散期,该阶段受地震、暴雪、罢工等影响,芯片荒范围持续扩大程度持续加深。日本地震、美国暴风雪、欧洲罢工等因素进一步降低了芯片供应能力。产业方面,手机、汽车等产业断供程度加深,并扩散至家电、钢铁等产业领域;地域方面,从亚洲扩散到全球。

第四阶段为缓解期,该阶段龙头代工厂陆续扩产,成熟制程芯片荒逐步消退。供应端台积电、三星、联电、格芯等纷纷建厂扩产,预计两年左右,成熟制程芯片产能将得到大幅提升。应用端国内企业加大国产替代力度,手机芯片、矿机芯片、AI 芯片等重点应用领域将减少对美国的依赖。

(二)产品领域:由先进制程扩散至全制程

2019年,芯片短缺主要集中在以苹果、华为、三星等手机品牌商对5nm制程高端芯片的需求上,手机企业因美国对华为技术封锁开始对芯片抢货。2020年上半年,高端汽车与智能终端生产制造领域7nm制程芯片缺货,中低端 55nm 制程芯片产能饱和。

2020年下半年,大众、丰田、通用等一线车厂由于汽车智能控制芯片供应不足纷纷进入停产状态。2021年初,笔记本电脑、显示屏等消费电子领域普遍采用的 14nm制程芯片缺货导致应用终端纷纷涨价,随后28nm制程芯片全球性缺货,智能家电制造、钢铁生产、啤酒酿造、混凝土生产等众多领域纷纷减产。

(三)传导过程:由晶圆代工涨价传导至下游应用产业

芯片荒率先导致晶圆代工环节涨价,逐步经生产端、终端传递到消费端。2020年以来,全球芯片晶圆制造产能持续紧张,导致交期延长,芯片短缺迫使下游生产端减产。

以汽车领域为例,芯片短缺直接导致汽车 ESP(电子稳定控制系统)和 ECU(电子控制系统)断链,大众、丰田、本田、日产、福特、通用、沃尔沃、蔚来等众多车企被迫减产停产,20216月当月汽车产销分别为194.3万辆和201.5万辆,同比下降16.5% 12.4%。第三方机构估计,缺芯将直接造成汽车行业3964亿元的损失。缺芯影响从生产端传递到终端,手机、汽车、家电等终端消费产品涨价或延迟发货,价格随后向消费者传导,并进一步影响消费需求。

二、三大主因造成全球性芯片荒

(一)芯片供需长期失衡

芯片供需两端市场特征差异与创新特征差异导致供需长期失衡。从市场特征看,需求弹性与供给刚性的差异特征导致市场失衡。需求端由于信息革命、计算革命、能源革命交织前行,智能手机、电脑、新能源车、光伏等领域均短期内出现价格、需求同步上升趋势,而供给端正常情况下晶圆厂扩产周期在 12-24 个月,导致供需失衡。从创新特征看,需求端创新速度滞后于供给端导致失衡。当前全球使用 40nm 及更旧制程工艺的芯片占总装机量的 54%,先进制程仅占 17.5%。但由于计算机、无线设备、消费电子等先进制程芯片市场利润率更高,主流芯片制造商扩产计划集中在 14nm 以下。

(二)超级大国人为阻断芯片供应链

一方面,美国打压以华为为代表的中国高科技企业,并强行改变芯片市场化价格,引发芯片应用厂商为满足自身需求储备、囤积大量芯片,加剧了全球芯片市场的供应紧张程度。另一方面,超级大国在半导体芯片上实行的技术断供及产业脱钩,严重限制了芯片的生产量。例如,2018 年中芯国际向全球光刻机巨头ASML 下的 EUV 光刻机订单,因美国阻扰,至今还未交付,导致中芯国际在 7nm 以及更先进的制程工艺上难以量产。

(三)突发疫情与自然灾害等不可控因素降低了芯片产能

2020 年上半年,新冠病毒蔓延全球,使欧洲、东南亚等地区的芯片供货商产能受到影响,全球约 20%芯片电阻产能停产。2020 年底,美国德州暴风雪导致大面积停电,使得多个半导体制造厂暂停营运,影响全球 5%芯片供应能力。日本大地震,使得东芝、富士通、瑞萨等半导体工厂受创,涉及汽车半导体的MCU、传感器、SOC 等一系列半导体产品产能减产。


三、成都下游产业减产严重,导致增长动能减弱,上游材料行业获得发展机遇(一)成都汽车业同比减产约3.9万辆,产值受损预计达103.4亿元第三方机构预测,2021 年全球范围内的芯片短缺将造成汽车行业的产量减产 300 -450 万辆。芯片使用需求量大与国产替代不足导致成都汽车产业缺芯最为严重,尤其是电子稳定程序和电子控制系统等中高端芯片已基本断供。雨前顾问产业研究中心对成都 10 家汽车企业深度调研发现,成都多家大型汽车制造商一定时期内被迫停产、减产,相关汽车零部件制造配套企业工厂相应进行产线产能调整。如成都一汽大众大幅压缩产能,紧张期部分车型产能已压缩至正常时期的 30%-50%;大运汽车购买的云内动力发动机因芯片缺货,最近三个月预计每月排产计划可能减少 2000 台。根据雨前顾问调研数据测算,芯片荒预计造成成都汽车产业在 2021 年产量同比减少 3.8%,乘用车同比减产约 3.9万辆,全年产值损失超过 103.4 亿元。

(二)芯片采购成本最高上涨50%,通信设备领域利润大幅降低雨前顾问产业研究中心7月向电子信息行业发放100份调研问卷,回收有效问卷 30 份。问卷数据显示,成都企业采购的芯片价格涨幅大致位于 25%-50%之间,光通信、基站设备等通信设备领域应用的芯片价格涨幅达到 100%但由于多数应用产品并未跟随涨价,或增长幅度不及芯片涨价幅度,导致企业利润降低。另一方面,芯通、佰才邦等成都通信设备企业加大研发投入破除上游独家供应风险,寻找对集成电路芯片产品应用的替代方案,资金占用较大,短期内致企业整体利润率走低。

(三)产品供应周期最长延迟8个月,本土企业晶圆代工断供成都本地企业由于芯片供应渠道单一,芯片获取周期被持续拉长。雨前顾问产业研究中心 7 月发放 100 份芯片供应链调研问卷,回收有效问卷 46 份。数据分析发现,成都企业采购的芯片供货周期普遍被延长 10 周以上,最高延期达到 8 个月。交期延长迫使企业放弃订单,振芯科技因台积电晶圆代工断供放弃部分市场拓展。与此相比,在成都落地的英特尔、德州仪器等跨国巨头企业几乎不受影响。

(四)元器件材料迎来市场机遇,时代立夫等材料企业主动扩张产能中游制造大扩产导致用料大幅增加,材料端出现周期性的硅片危机,单晶硅片、新型研磨垫、靶材、封胶、引线框架等产品价格需求同步上涨。雨前顾问产业研究中心 7 月组织 21 家芯片材料企业座谈调研发现,时代立夫等企业主动扩大抛光垫产能,先锋材料等靶材企业打开美国、韩国、日本等国际市场,兴胜半导体等引线框架企业提升本地企业配套率。在芯片高需求的持续预期下,未来成都芯片产业链上游材料厂商有望得到快速发展。图片

四、成都芯片荒应对建议

芯片荒是产业危机,同时也蕴含着转型突破的巨大机遇。本轮芯片短缺为成都半导体行业敲响警钟,芯片供应链的稳定性与安全性重要性进一步凸显,建议成都分三步走应对当前芯片荒危机,并以有效应对芯片荒为契机,改变电子信息产业大而不强的局面。

(一)短期:加快制定强芯计划精准帮扶企业

面对当前因为芯片荒引起的市场波动,亟需稳定市场环境,制定专项政策精准帮扶。一是加强对形势变化的预判,密切关注芯片制造公司产业布局的调整、原料和产品供需变化等,针对汽车、消费电子等重点领域编制城市级芯片供需对接清单。二是为企业减负,对采购紧缺高端高价芯片产品或生产设备的企业给予专项补贴或降税优惠,对因芯片短缺而延期交货、周转困难的企业放宽金融贷款政策,重点扶持在芯片行业细分领域具备潜力优势的本土中小规模企业。

(二)中期:卡位芯片材料等细分产业赛道

紧抓当前半导体材料芯片荒背景下的周期性发展机遇,提升城市半导体材料行业地位。一是引导本地材料企业抓住市场机遇做大做强,搭建对接平台,帮助引线框架、铜靶材等材料企业走出去。二是前瞻布局碳化硅、氮化镓、氧化锌、碳基纳米、石墨烯等下一代半导体材料,在半导体照明、电力电子器件、激光器和探测器等重点领域引入院士工作站、重点实验室等科研机构,加强成都技术产业化引领力。

(三)长期:面向国家重大需求提升成都造芯能力

面向国家技术创新与产业基础高级化,系统研究芯片理论基础、技术路线、装备条件、生产工艺、检测手段等全内容,制定成都造芯发展战略规划与实现路径,锻造成都造芯能力。一是重点围绕新型显示、汽车电子、智能终端等领域芯片制造,瞄准晶圆代工制造、光刻机设备等卡脖子领域,重点引进 ARM(芯片 IP 核架构)、上海微电子(光刻机)、台积电、中芯国际(晶圆代工)、中微半导体、日本东晶电子(刻蚀机)等企业到成都建立研发机构和产线。二是通过引进、整合和培育核心配套业务的总部企业就地布局,持续强化本地产业配套


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