自2020年下半年開始,芯片短缺已經成為半導體行業的主旋律,究其原因在于新冠疫情期間越來越多人需要在家工作和學習,導致市場對智能手機等消費類電子產品需求急速上升,并且蔓延至手機外的PC、游戲機甚至汽車產業。
據外媒報道,美國商務部長吉娜·雷蒙多(Gina Raimondo)計劃于5月20日與受全球半導體短缺影響的企業舉行會議,討論導致減產的芯片短缺問題。她表示,芯片短缺是今年4月份汽車業裁員2.7萬人的原因之一。
今年2月份,美國政府曾下令對半導體供應鏈進行審查,以找出美國制造能力的缺口。3月底,美國政府提出了一個2萬億美元的龐大基礎建設計劃,其中包括呼吁提供500億美元的資金,專門用來支持美國本土半導體產業。


全球65家晶片制造商與上下游廠商5月11日宣布組成「美國半導體聯盟」(Semiconductors in American Coalition,SIAC),成員除了包括蘋果、高通及英特爾等美國科技大廠,還有臺灣的臺積電與聯發科等,將支持美國推動半導體制造與研發。
美國總統拜登已經宣布延長前總統特朗普2019年簽署的行政命令,繼續禁止美國企業使用那些存在國家安全風險企業所生產的通訊設備,主要針對目標依然是華為。
在中美競爭的波云詭秘當中,全球供應鏈不可避免遭受影響,在未來供應鏈的重構和安全又如何拿捏,最終又會呈現何種變化?
缺芯,既是天災也是人禍
戴爾創始人兼首席執行官Michael Dell近期在接受采訪時表示,全球半導體短缺對電腦制造商構成挑戰,同時,這種短缺可能將持續數年。因疫情帶動宅經濟增長,電子設備需求激增,加上中美貿易戰持續,科技公司囤積芯片導致芯片供應出現短缺,最終影響從汽車到電腦和智能手機等各類產品的產量。
針對車用芯片缺貨,美國總統拜登方面已經計劃提供500億美元資金去重新構建美國的半導體供應鏈,可是半年、一年甚至兩三年內并不會立刻看到成效,因此美國就業市場會持續受到影響,尤其是汽車業裁員已經達到了2.7萬人之多。
一名半導體行業觀察人員郭明(化名)告訴記者:“車用芯片缺貨主要是由于車廠或者主機廠商對于2021年汽車市場需求的錯誤預估。”
2020年的全球汽車銷量只有5600萬輛,相比前一年的2019年減幅達到了14%,因此大部分車廠都嚴重低估了2021年的需求量。郭明表示:“汽車的生產流程追求0庫存的策略,有多少訂單就決定了其生產的規模,不過半導體卻并不是如此,其需要提早至少一季度下單。”


“市場需求的快速上升便配合不上半導體排產生產的節奏,這就導致汽車芯片的嚴重缺貨。加上后面下單的汽車芯片排序已經比較靠后,前面消費電子的單需要先消化,而且晶圓代工廠也更愿意生產利潤更高的消費電子芯片。”郭明道出原因。
半導體目前出現的供需不平衡實際在多個行業都是普遍存在的,面對庫存和采購,每個企業都想把庫存降到最低,以減輕壓力。可是以4G和5G手機的出現舉例,在當初剛剛鋪設新一代4G或者5G網絡的時候,廠商并不清楚市場準確的需求有多少,因此大部分廠商在剛開始備貨的時候不敢過于冒險,而是逐漸隨著市場的變動再計劃,這里面便會出現供需的不平衡,這是常態。只不過目前半導體里面出現了極大的供需不平衡,被不斷放大。
郭明認為,目前半導體行業出現缺貨的嚴重供需不平衡現象,主要是天災和人禍。天災毫無疑問是2020年初爆發的新冠疫情,導致全球失序。人禍便是從2018年開始,特朗普開始發動貿易戰開始。
“當特朗普開啟貿易戰后,實際產業界里面都在戰戰兢兢,并不清楚中美的變化走向,簡單來說便是無章法可循,因此有很多企業不斷對自身產業鏈和庫存重新做評估,以快速適應市場變化。”郭明表示。“可惜人算不如天算,特朗普的打法并沒有章法可言,大部分的公司的運營策略都被打亂和影響。”
仍然是以汽車芯片為例,目前其并不需要用到10nm以下的先進制程,大部分車用MCU等芯片采用28nm甚至45nm以上的制程均可,它更講求的是可靠性。傳統汽車廠商采購芯片均非常集中,主要在恩智浦、瑞薩等幾大車用芯片大廠,而當美國利用國家力量等人為因素去打破以往30年自由經濟體系下所形成的全球供應鏈平衡,這顯然是人禍,而這場人禍可能還要持續一段很長的時間。
打造有“韌性”的供應鏈
4月初,美國半導體行業協會(SIA)和波士頓咨詢機構(BCG)聯合發布了《強化不確定時代下的全球半導體供應鏈報告》。報告指出,按照目前的全球半導體產品類別和流程細分,美國在芯片設計前端的EDA工具和關鍵設備方面有巨大優勢,如果把芯片類型粗劃分為邏輯芯片、DAO(模擬芯片,分立器件和光學元器件)、存儲芯片來看的話,需要先進制程和超大規模團隊的邏輯芯片產業,美國依然處于絕對領先地位。


BCG(波士頓顧問公司)董事總經理暨全球合伙人、全球半導體業務負責人徐瑞廷表示:“過去30年,通過全球半導體產業鏈努力,用最低成本和最優效率的方式構建出供應鏈,令我們可以用便宜的價格用到高性能的芯片。”
“不過隨著地緣政治的緊張和疫情的影響,導致大家重新思考供應鏈是應該實現最佳成本和效率還是要確保安全和具有韌性。”徐瑞廷指出。
目前美國方面已經有聲音顯示出要打造端到端的一整套自給自足的半導體供應鏈體系,假如技術上的障礙能突破,假如把目前的全球半導體分工體系打碎,按照區域性的半導體消費量建立一個“自產自足”的模型,全球半導體總的資本支出將多出高達一萬億美元,半導體元器件的價格會在目前的基礎上漲35%-65%。
芯片的成本增加顯然是會傳導到終端消費產品的價格提升,沖擊將會十分巨大。“不過隨著全球沖突的加劇,企業更多在思考不能完全從成本角度去構建供應鏈,而是需要更多去分散供應鏈的風險,打造自身供應鏈的抗壓能力。”郭明表示。
目前美國方面擁有半導體上層生態的技術霸權,而中國方面擁有市場優勢,大部分企業都并不愿意選“邊”站,不但想發展中國市場,而且也必須要遷就美國方面的技術限制。
“從政治角度來看,打造供應鏈的韌性并不容易。原因在于目前并沒有一個標準出來,也就是說政治人物并沒有一個明確的界定,哪些技術可以用,哪些禁止。”郭明指出。“以往利用《瓦森納協議》能夠很好把軍用和民用區隔,可是目前對于技術的判定是軍用還是民用,并不清晰,大部分都是美國方面的定義。”
分散制造據點,加強安全
徐瑞廷表示,全球半導體供應鏈至少有超過50個產業活動,是由單一區域供應全球65%以上市場,存在單點失效導致全部失效的潛在風險。


東亞地區擁有10nm以下100%的產能,以中國臺灣為例,該地區占了全球40%的邏輯芯片產能,10nm以下的先進制程產能甚至達到90%。倘若臺灣地區晶圓代工市場因天災等因素出貨中斷,臺灣地區的半導體廠商將損失400億美元,進而傳導到下游后,全球終端市場的損失將高達4900億美元,有12倍的倍數增加。
徐瑞廷建議全球半導體產業鏈的塑造應同時兼顧效率與韌性,可考慮打造最低可行產能,分散關鍵材料的供應商和工廠地點。此外,對于通過大規模的國家產業政策完全實現自給自足,徐瑞廷認為這些政府的成本將會非常高,不應完全封閉,需要平衡考量。
拋開政治思維,徐瑞廷總結了國家構建半導體產業能用的三個武器:第一顯然是資金補貼。他舉例,美國半導體制造與中國臺灣地區存在著大約30%的成本差,如果美國政府不能夠補貼,那么企業層面便不會有很強烈的建廠一員。
第二便是人才。徐瑞廷指出過去十年全球理工科學生只有4.5%的比例增長,這遠遠是跟不上半導體本身行業的發展,甚至AI和一眾互聯網公司也在搶人,這更令人才供給不足。
第三是基礎研究。研究里面分為基礎研究和應用研究,一般企業方面不會去做基礎研究,因為這不符合投入產出比,所以全球大部分的基礎研究都需要政府方面推動,包括材料或者一些前沿的技術。
對于企業來說,政府通過資金補貼或者稅收政策來促進他們發展,它們是樂于接受的。不過對于競爭力強的企業來說,實際它們希望政府更少干預,原因在于半導體的原始資本投入是十分巨大的,如果因為政府干預導致他們只能限于某幾個國家地區生產,或者生產的產品只能銷往某些國家,這必然會導致其成本增加,獲利減少。
波士頓顧問公司指出,全球半導體供應鏈高度分工,使得產業能夠持續在科技上創新,創造龐大的經濟價值,受惠消費者??墒请S著地緣政治沖突的升高,各國決策者和企業需考慮有針對性的政策措施,包括分散半導體制造業據點,降低供應鏈的風險,以應對未來十年的科技創新。
在目前國際大環境下,供應鏈的韌性已經被提上重要的位置,除了分散風險和從成本和安全方面做平衡外,還可以實現對供應鏈的透視。
以豐田汽車為例,這次缺芯對豐田汽車的影響是比較小的,原因在于豐田早在日本福島311地震后便加強了供應鏈的管控和透視。具體說來便是豐田真正去盤點其冗長供應鏈的可視性,以往車廠或者主機廠只會看到其Tier 1的部分,在此上游其并不關心。
可是豐田會對供應鏈做徹底的盤點,例如其會對多個品類的零部件或者模塊多供應鏈以上10層甚至更多的打通,這意味著當上游某部分可能因地震等天災人禍而產生影響的時候,豐田能夠馬上知曉并快速作出應對。