刘慈欣在他的科幻小说《球状闪电》里，讲述了地球受到一种特殊攻击，导致所有硅基芯片被毁，全世界陷入瘫痪的故事。从手机电脑，到汽车飞机，绝大部分现代产品都离不开芯片，而汽车业，正在经历芯片严重短缺的困境。
　　生产一辆汽车至少需要用到上百颗芯片，并且在很多环节缺少一颗芯片，都会导致无法继续生产。近期缺芯的局面，对汽车业的打击是立竿见影的。根据伯恩斯坦研究公司预测，由于全球范围内汽车芯片短缺，预计今年汽车产量将减少450万辆，相当于全球汽车产量的近5%，包括福特、戴勒姆(奔驰)、FCA(克莱斯勒)均传出停工和减产。
　　在供给端，台积电等Foundry(代工厂)早已昼夜不停地开动生产线，但仍无法解决短缺问题。台积电已经上调了今年的资本支出预算，预计未来三年内将投入创纪录的1000亿美元，以扩大产能。英特尔最近也宣布斥资200亿美元在美国新建两家芯片工厂;三星电子计划在2030年之前投资约1160亿美元，以实现半导体生产能力的多元化。
　　但远水解不了近渴，针对本次最紧缺的八英寸晶圆，台积电、联电、世界先进三大代工厂均趁势上调了价格。但从车企、Tier1(车厂一级供应商)，到芯片设计公司，整个汽车产业链仍都在“跪产能”。
　　另一方面，汽车智能化发展飞速，智能座舱、自动驾驶以及中央网关对性能的需求爆发性增长，汽车芯片也迎来了非常重要的变革期。我们十分看好此领域，于2019年2月投资了主做千兆高速车载以太网芯片的景略;在2019年4月投资了主攻智能座舱、智能驾驶、中央网关三大汽车芯片应用的芯驰科技;同期投资了主要覆盖TPMS 芯片、通用接口芯片的琻捷电子，这三家公司都对应了不同的方向。
　　一些对今年形势预判并提前准备的公司，例如芯驰科技，在这一轮“缺芯”大潮中，就提前在台积电等代工厂中预订了足够产能，获得了弯道超车的机会。在这篇研报中，我们先分析今年汽车业到底为什么会缺芯?以及，未来随着电动车普及，以及汽车电子电气架构的改变，汽车芯片和其供应链会发生哪些重要变革：
　　“缺芯潮”到底是缺什么?
　　汽车芯片为什么会短缺?
　　汽车芯片产业链如何运作?
　　在汽车电动化和智能化变革中，汽车芯片产业链会发生哪些颠覆?

　　1、“缺芯潮”到底是缺什么?
　　汽车芯片主要分为8大类，比手机芯片更为繁杂，并且无论是燃油车还是电动车，都在往智能化方向发展，所以对芯片性能需求也越来越高。
　　这8大类包括：高性能计算芯片(AI芯片/GPU)、微控制器(MCU)、存储芯片(DRAM/Flash)、 CMOS图像传感芯片、显示驱动芯片、模拟芯片(包括无线通讯的功率放大器、音频放大器、 传感器等)、功率元器件、传感芯片(压力、流量、惯性、湿度、红外等)。
　　其中，MCU是本次“缺芯潮”中最紧缺的产品之一，传统汽车平均每辆需要70颗以上的MCU芯片，而智能汽车超过300颗。
　　MCU是汽车的微控制单元，也可以理解为各类分散设备的“小脑”，用以实现不同功能，例如不同MCU会分管座位调节、雨刷、空调、影音、动力等不同功能。
　　一些模块的缺芯还不至于导致车企停产，例如像通信、仪表、导航摄像头等可以先把汽车生产出来，之后再加进去。但本次缺芯是有50%的底盘系统所需零部件，底盘缺一个器件，就无法继续生产。
　　像大部分汽车都会配备的ESP(电子稳定控制系统)，是汽车主动安全系统的一部分，能起到防侧滑作用，控制它的MCU最近也极度缺货，这就会导致车企停产。

　　2、汽车芯片为什么会短缺?
　　综合各方访谈，我们总结了四大原因，其中最重要的，是市场各方对疫情后需求反弹的预测失误。
　　首先我们需要知道一点，汽车芯片相比于手机芯片，供货周期是更长的。消费电子芯片各种规格要求没有那么高，所以有时候某颗芯片不行时，可以很快找到替代品。
　　但汽车芯片要符合车规级，安全系数要求很高，比如稳定性、耐高温低温等等，认证非常难。例如最经典的AEC-Q认证，需要各种被动件、主动件测试，消费电子一般会做到500h循环，但汽车芯片一般要做到1000h才行;高温极限也需要做到150℃。过了AEC-Q认证，可靠性就基本能得到保证，但其测试周期很长，不能说换就换。
　　而从产能角度来看，建厂导入设备往往需要2年时间，所以车规芯片较难通过新建产能迅速提升供给量，主要还是通过现有产能的供需调配。
　　无论是车企还是各级供应商，都是依靠对未来半年至一年销量的准确预测，去芯片代工厂预订产能，像台积电这样的大厂，也是按照这些需求，提前半年至一年安排自身的产能。在历史上，这些预测也一直比较准确。
　　但新冠疫情完全打乱了节奏，大部分车企都没有准确预测到2020年下半年开始的强劲回升。拿反弹最强劲的中国市场来看，2020年上半年汽车销量一直下滑，但到7月份突然反转，反弹越来越强劲，8-12月份竟然出现了10-20%的增长，一下子恢复到疫情前的水平。
　　但这时候芯片厂的产能，却还是按照2020上半年的预测来安排，既有库存到年底已经被一扫而空，但新订单却急速增加，各家车企或是各级供应商只能“八仙过海各显神通”地去“跪产能”。
　　以上所说的预测失误是第一个原因，也是最主要的原因。第二个原因则是疫情造成了社交隔离，人们足不出户使得全球消费电子销量大增，例如笔记本电脑、平板电脑等，消费电子也一样对芯片需求激增，而有一些原材料是共同的。
　　当2020年三季度开始，汽车厂商们感受到回暖，开始想提高订单量时，晶圆代工厂28纳米以上的产能早被消费电子产品预订占满，从而对汽车芯片形成挤压。
　　第三个原因出在汽车芯片的原材料晶圆产能上。像台积电这样的晶圆厂，把硅片制成晶圆，然后再拿到下游的封测厂切割、封装、测试。
　　晶圆主要分为8英寸和12英寸，这次缺芯潮的问题主要出在8英寸上。通常越先进的工艺，越需要大晶圆，也就是12英寸的，例如16纳米和28纳米的芯片，都是需要12英寸的晶圆。
　　但本次缺芯潮中，缺货的主要是一些颇为传统的MCU芯片，他们主要是由8英寸晶圆制成。8英寸是非常成熟的工艺，利润率并不高，最近几年，很多厂商开始青睐12英寸晶圆，一些8英寸晶圆厂陆续关停，产能本身就不太充裕。
　　根据研究机构Gartner Inc.的数据，去年的芯片制造设备开支中，有27%用于该行业最先进芯片的生产设备，这些芯片通常用于智能手机、高端个人电脑和数据中心。而用于生产更成熟和商品化芯片的设备仅约为11%。
　　未来随着汽车智能化程度越来越高，肯定需要算力更大、制程更先进的工艺，但当下是过渡期，很多车企下的订单依然是传统的MCU，也就是8英寸，晶圆代工厂也不愿为此大规模投资扩充产能，造成了需求大但供给小的局面。
　　第四个原因就是汽车智能化本身带来的芯片需求暴涨。以车载摄像头为例，L2平均需要配备3-4颗摄像头，但随着智能驾驶等级提升，L2至L3平均需要配置7-8颗摄像头;L4就要配置10-15颗;L5则有可能要15颗以上。
　　汽车界目前的两大趋势——智能化和电动化，都需要大量用到芯片。智能化需要算力大的智能中控芯片、算法芯片、传感器芯片;电动化增加的部分主要是电机控制器，包括后驱、前驱、双电机，以及需要功率半导体控制锂电池，芯片需求比传统燃油车多很多。
　　目前传统汽车半导体平均单车价值在475美元，而智能电动车单车价值可达600美元以上。
　　在这场“跪产能”的混战中，一些公司因为出色的人脉关系和预测能力，更早执行了预订更多芯片产能的计划，得以获得弯道超车的机会。
　　芯驰科技CEO仇雨菁就提前下了“预订更多产能”的判断。作为一家芯片设计创业公司，要想说服台积电等大型代工厂预留更多产能也不容易。首先你需要跟供应商保持一个长期良好关系，这一点主要靠创始团队过往资历，要证明自己有量产芯片的经验，而非做一个用来演示的芯片，来赢得他们的信任。
　　另外就是要对市场水温的变化敏感。仇雨菁坦言，她也是在与业内各路朋友的日常交流中，感知到2020年下半年开始汽车芯片产能会奇缺，所以这个决策也是一个非常综合的考量。