缺“芯”，扼住了钢铁巨兽的咽喉！巨头博弈还是大国崛起_风闻

停产、芯片告急、极度短缺……后新冠疫情时代我们遇到了新的麻烦。

汽车行业因为“缺芯”而不得不停工停产；阿宅们因为索尼PS5越来越难买而叫苦不迭；华强北的显卡被炒上天价；小米中国区总裁卢伟冰在微博上倾倒苦水，“今年芯片太缺了，不是缺，是极缺”。

上述的种种局面都指向了一个问题——芯片短缺，这已然是无法解决的业界共识。几乎所有用到芯片的行业都因为芯片短缺问题受到了冲击。

进入三月以来，越来越多的车企宣布因为半导体供应紧张的问题不得不暂停部分工厂的生产计划。尽管该问题从去年年底就开始显现，产业链也早已未雨绸缪。但是当前汽车半导体超过半年的交货周期，令陷入困境的车企一筹莫展。

究竟是什么原因造成了芯片短缺的问题？

当新冠疫情重塑了人类的生活

一切还要从去年的新冠疫情开始说起。2020年疫情爆发以来，远程办公、远程上课使得笔记本电脑、平板电脑成为炙手可热的商品。**居家令使得笔记本电脑的销量达到十年以来的新高度。**根据IDC预估的数据显示，2020年笔记本出货量达到2.16亿台，同比增长26.4%，平板电脑出货1.59亿台，同比增长10%。

与此同时网络视频服务的盛行也让网络摄像头、鼠标键盘等办公配件供不应求。当人们开始减少外出，并且习惯在家中办公和学习，就难免会购买一些提升居家生活质量的商品。更大的电视，空气净化器等各类智能IoT硬件便成为人们的新宠。

**另一个不可忽视的因素是5G手机的大规模普及。**数据显示，2020年，在全球智能手机出货量饱和的情况之下，5G渗透率出现了大幅度的上升。就5G手机而言，其对半导体等IC部件的消耗量是4G手机的两倍以上，因此5G手机也成为半导体消耗的大户之一。

全球智能手机出货量及5G渗透率：资料来源：村田，国盛证券研究所

以上提到的各种商品，都是中高端芯片的需求大户。在疫情对各行各业形成冲击的背景下，半导体的需求却在逆势上涨。

2020年10月至今，比特币的涨幅超过400%，如今一枚比特币的价格的价格已经逼近60000美元。比特币的价格暴涨催生了新一轮的“挖矿”热潮。各种“矿厂”如雨后春笋一般冒出，不仅是中国，全球其他国家的矿主都在加大挖矿的力度。**显卡作为挖矿过程中的核心部件，其价格在旺盛市场需求的驱动之下水涨船高。**一些公司对于显卡的需求，少则几千张，多则上万张。

不仅是C端，B端也在疯狂买买买

除了消费电子领域的需求暴涨，手机厂商也在疯狂囤积着芯片。

**早在2019年，华为就已经成为全球科技产业链具有话语权和影响力的公司，在供应链上全球科技公司形成了密不可分的关系。**根据市场调研公司Gartner的报告，2019年华为在半导体采购的支出达到了208.04亿美元，是仅次于三星和苹果的全球第三大芯片采购方。

在新冠疫情和美国商务部禁令的双重压力之下，华为在2020年的上半年的芯片采购量大幅增长，通过不断囤积芯片的方式以应对随时会到来的“断供”寒冬。

台积电作为华为最大的代工厂，在美国对华新出口禁令生效前承接了华为方面的海量5nm订单。台积电方面对于此次超级订单启用了“超急单”方案：在120天宽限期内，台积电全厂5nm、7nm、和12nm的投片量飞速拉升，完全是将产能拉满的节奏。

有数据显示，直到去年5月华为被美国商务部彻底“封杀”之前，华为在芯片囤积上的投入达到了1800亿元，足以满足接下来一整年的需求。

眼看华为疯狂囤积芯片的举动，国内各大手机厂商因为担心代工厂订单饱和而导致产能也纷纷“效仿”华为屯货。加上禁令让华为丢失了一部分高端手机市场的份额，各大手机厂商都对于填补这一缺口而虎视眈眈。**因此囤积芯片逐渐发展为了各大产商之间产能争夺的大战。**业内人士表示，屯三个月的量都是一种常态，有些公司甚至会屯六个月的量。

产能跟不上需求增长的步伐

半导体被誉为“现代工业的粮食”，在经历半个多世纪的发展之后，半导体的应用早已深入我们生活的方方面面。一颗小小芯片的诞生要经历无数的环节，从设计，制造到最后进行封装和测试，每一个环节都有不同的参与者。每个环节分工明确，环环相扣。

简单来说，半导体产业链分为上、中、下游三个环节，上游环节包括材料、设备、EDA以及IP和四大部分，中游包括设计、制造、封测。下游主要为半导体的应用，包括了PC、医疗、电子、通信、物联网等。

不难发现，芯片制造最为产业链的中游，是整个产业链的“中流砥柱”。我们耳熟能详的苹果，高通，实际上都采取了Fabless模式，即“没有制造业务，只专注于设计”的集成电路设计运作模式。随着产业链分工越来越细化，目前全球大部分的芯片设计公司都采取了这种模式，将芯片的制造交给了中游的代工厂进行生产。

2020年2季度全球晶圆市场份额，资料来源：IC insights

**芯片代工产业在多年岁月的洗礼之下形成了“一超二强”的局面。**其中的“一超”指的就是中国台湾的台积电，而“二强”指的是韩国的三星和美国的英特尔。

台积电在芯片代工行业已经成为是一览众山小的存在，在工艺制程上遥遥领先，是厂商争相争夺的“香饽饽”。**具体来看，台积电的晶圆代工的市场占有率比其后面3个竞争者加起来的份额还要多。**数据显示，2020年2季度台积电占全球晶圆市场份额的52%。

“二强”中的三星因其在储存芯片方面的优势而成为全球第二大的芯片制造商。目前三星的生产技术被行业视为仅次于台积电的最佳选择，包括高通、英伟达在内的公司都在追加对三星的订单。

英特尔是美国芯片制造仅剩的强者，从利润的角度来说英特尔远超其他任何一家芯片制造商，而且将绝大部分的精力都集中在电脑芯片的制造上。不过因为在生产周期上的延迟和制程上的问题让它在竞争对手面前显得相对脆弱。

虽说芯片制造这条赛道还包括了像中国的中芯国际，台湾的联电（UMC）和美国的格罗方德，但是这几家公司的芯片制程工艺至少落后台积电2到3代，主要代工一些成熟制程工艺的芯片，市场份额还有待进一步的提高。

**不难看出，具有能力制造高端芯片的公司屈指可数，台积电和三星牢牢占据着市场份额。任何竞争对手想要撬动这块蛋糕都难如上青天。**究其原因还是因为行业壁垒太高。芯片制造是一个需要大量资本和极高精确度的行业；同时芯片制造的投资周期很长，还需要面临着行业快速变化的风险。芯片代工厂为了收回投资，工厂必须007满负荷运转。这还远远不够，如果制造出来的芯片很多都是坏的，那么工厂也会血本无归。台积电通过多年的技术积累，才将芯片制造的良品率提升到90%。

结论就是，除了台积电和三星，其他一个能打的都没有。其余的公司就只能捡一些剩饭来吃。

这也为2020年开始的芯片短缺的问题埋下了种子。在订单铺天盖地袭来的时候，台积电和三星却没有办法快速扩大生产线。原因就在于芯片制造非常依赖于全球只有几个公司才能生产的高端设备，还需要那些凤毛麟角的高端工程师参与生产和调试。

更关键的是，**不管是疫情还是华为都是黑天鹅事件，各大芯片制造厂商显然是无法预测到这些突发事件的。**同时一条半导体产线的建设周期在18-30个月，资金投入超过上百亿元。远水解不了近渴，就算是代工厂立马扩充生产线，产能的释放也要到2年之后了。

天灾加剧了芯片供应的困境

屋漏偏逢连夜雨，疫情、地震、极端天气、火灾，2021年发生的各种灾难，让本就十分紧张半导体供应变得更加匮乏。

今年2月13日，日本福岛近海发生里氏7.3级地震。有日媒报道称，地震发生之后发生大面积的停水和断电。由于半导体制造工厂需要24小时连续运作的特殊性，一旦遇到事故停机，不仅需要检查设备受损情况，更要确定生产线上的晶圆是否受到影响。

全球第三大汽车芯片提供商日本萨瑞电子，为了确认无尘车间内的生产设备和芯片产品是否完好无损，在地震之后暂停了生产线的运作。此外，电容器供应商村田、PCB大厂名幸也因为地震的影响而不得不暂停生产。

强震还导致芯片制造不可获取的原材料光刻胶供应告急，包括JSR，信越等主要供应商生产与海外供货受阻，信越更宣布关闭厂区。

在光刻胶市场中，日本的JSR、东京应化、信越化学及富士电子四家日本企业占到全球总市场份额的70%以上，几乎将整个市场垄断。

全球半导体市场份额，资料来源：前瞻产业研究院

光刻胶作为芯片封测的重要原材料，能制造约400万颗芯片。上游光刻胶短缺，严重影响了芯片制造业的产能。

除了日本，美国的芯片制造业也因为自然灾害而大伤元气。

2月19日，一场史无前例的暴风雪重创了德州的电力供应。作为美国半导体生产的大州，德州云集了三星、NXP、英飞凌等一众大厂。停电使得这些半导体工厂运作停摆，且无一幸免。其中在德州主要生产Nor flash的赛普拉斯工厂，影响全球约5%的供应。

Nor Flash前五大厂商历年市占率

Nor Flash龙头公司华邦总经理陈沛铭曾表示，美国德州暴风雪“撞车”存储器产能短缺，部分产品将一路缺到下半年。

3月19日，刚刚从地震后喘过气来的萨瑞电子位于茨城县那珂工厂发生火灾，有32台机器在大火中受损，需要更换或修理，比最初估计的11台多了两倍之多。

瑞萨总裁兼首席执行官柴田秀敏表示，瑞萨将在100天后完全恢复生产能力，该公司对于汽车厂商的芯片供应可能会在四月底左右停止。

汽车行业的寒冬

汽车电子作为全球半导体领域的第三大场景，在此次缺芯大潮中受到的冲击最为明显。

半导体应用领域的分布情况， 资料来源：IC insights

新能源车的普及，使得功率半导体的需求快速增长，据英飞凌预测，2020-2030的十年间，自动驾驶从L2提升至L4/5，新能源汽车单车价值量有望提升5倍。

数字化电动化智能化对汽车电子的影响趋势（美元/车）

 其实除了新能源车成为半导体的集合体之外，如今传统的燃油汽车也安装了大量控制汽车各项功能的芯片。**目前对于汽车厂商来说最短缺是MCU，**MCU是汽车的微控制单元，一辆传统汽车上需要用到超过70颗MCU芯片。

**除了上述的消费电子挤占产能，此次芯片短缺表面上的问题还在于汽车厂商严重低估了后疫情时代汽车市场的需求反弹。而深层次的原因在于汽车MCU芯片产业的集中度过高，**这种将鸡蛋放在一个篮子中的行为大大降低了抗风险的能力。

MCU在汽车各模块的应用日益广泛

粤开证券指出，汽车MCU行业的门槛高，却没有话语权，而且厂商将七成的产能外包给了台积电。由于MCU芯片分散于汽车各个部分，汽车制造商对于车用芯片要求零不良率，以保证行车安全。汽车MCU芯片集中度很高，却只占台积电3%产能，量价均不高。

在疫情期间，各大车用芯片厂悲观地估计了疫情对于全球汽车市场的需求。车规级的芯片大厂包括英飞凌、意法半导体、恩智浦、瑞萨都纷纷向芯片代工厂“砍单”。台积电曾经向这些芯片公司警告不要轻易砍单，否则一旦下一个客户填补了产能，就不能再释放才能。

果不其然，芯片订单过了这个村就没了那个店。当市场的需求复苏之后，各汽车芯片厂商发现自己已经进不了台积电的大门了。由于产能都提供给了消费电子产品，台积电根本没有空余产能腾出来给汽车芯片，引发了从去年底开始的汽车芯片荒。

国产替代的机遇

新能源汽车的兴起给了中国汽车工业一次弯道超车成为世界汽车强国的机会。但我们同时要看到在汽车电动化以及智能化的趋势下，汽车半导体价值的不断增加使得中国的汽车企业不得不面临被国外公司“卡脖子”的风险。

机构指出，中国车规级MCU市场占全球份额超过 30%，但几乎 100% 依赖于进口。中高端芯片市场主要被博世、大陆集团、采埃孚等国际厂商所占据。

华为被列入制裁事件也为半导体产业链的依赖问题敲响了警钟。3月31日，华为公布了2020年度财报。透过财报可以看出，美国政策对于占据营收半壁江山的消费者业务受到的影响最大。从收入结构来看2020年消费者业务收入4829亿元，占比54.2%， 同比增长3.3%。相比2019年的34%的同比增长大幅放缓。

缺芯之痛让华为手机在2020年第四季度的销量同比下滑42.4%，出货量从去年同期的全球第三一路下滑到2020年第四季度的第五位。

被列入“实体清单”的中国公司并不止华为一家，中芯国际同样受到了美国政府的“特殊待遇”。破局半导体产业链全球化格局和大国博弈之下科技封锁间的核心矛盾，目前我国在半导体产业链的国际分工中还处于中低端领域，高端产品仍被欧美日韩台公司所垄断。产业链国产替代就成为了关键。

早在2019年，中国半导体行业协会公布了《国家集成电路产业发展推进纲要》，文件中制定了明确的目标，到2030年，集成电路产业链环节达到国际先进水平，一批企业进入国际第一梯队，实现跨越发展。

天风证券指出，本轮产业高景气的原因在于产能紧张，涨价点起始于晶圆制造端。景气度持续延续2个季度下，逻辑上会传导到上游材料。下游晶圆制造开始寻求上游的替代。在顺周期的情况下，材料板块或迎来国产替代和下游晶圆厂扩产采购带来的戴维斯双击机遇。

最后，我们认为当前缺芯的问题恰恰是为中国实现产业链升级以及国产替代提供了绝佳的机会，在宏观经济景气度不断提升的前提下，今年半导体上游的国产化替代或许就是一个主旋律。

（提示：文中提及的上市公司仅为个人观点，不构成投资建议