中國質量新聞網訊 （余昶）進入2021年短短幾個月，缺芯就已經從人人關注的焦點變成日常新聞，激不起太多的水花。看著每天因缺芯而導致停產或減產的車企不斷增加，以及車企紛紛發布缺芯應對方案以安撫投資人和消費者，筆者心中已經沒有波瀾。
確實，汽車行業缺芯已經常態化，盡管越來越多的人意識到芯片的存在，開始思考應對方案。然而實際上短期內缺芯的狀況卻沒有那么容易消失。
（圖片來源：地平線官方）
因為汽車行業如今已經成為芯片市場中的消費大戶。根據IHS調研，自2015年起，全球汽車芯片市場規模逐年增加，市場規模368億美元增長到465億美元。并且隨著全球汽車銷量增加、自動駕駛技術和集成技術提升，還將進一步擴大需求。
為什么汽車對于芯片的需求越來越大？芯片焦慮又是從何而來？為什么各項方案我都有，卻仍然難以逃脫芯片短缺？
芯片是如何融入汽車的？
在汽車歷史上，20世紀五十年代以前汽車都與芯片無緣。那時候汽車沒有電氣系統，發動機以及相關機械功能的工作都是純機械驅動，沒有空調、沒有燈。車輛發動機也沒有連接皮帶帶動發電機或壓縮機。
以奧托四沖程原理為基礎的“帶有熱管點火系統的發動機”（圖片來源：梅賽德斯-奔馳官方）
所有的一切都是通過機械控制。早期車輛使用化油器，將汽油霧化，并與空氣按照一定比例混合成油氣混合物，每個氣缸在吸氣沖程時把油氣混合物吸入缸內，再將其點燃形成動力來源。但是化油器也存在弱點，比如在冷車啟動、怠速運轉以及急加速或者低氣壓環境時，固定的配比無法全面滿足引擎的運轉需求，甚至可能產生黑煙、燃燒不全和動力不足的情況。
后來隨著電氣化技術發展，汽車開始重新被定義，由純機械產物轉變為機械、電子、計算機等多學科技術交叉產物。
（圖片來源：保時捷官方）
1967年最早的電噴發動機技術出現，由德國保時捷公司研制D型電子噴射裝置，隨后，不斷改進又推出了L型電子控制汽油噴射裝置，它以進氣管內的空氣流量做參數，可以直接按照進氣流量與發動機轉速的關系確定進氣量，據此噴射出相應的油氣混合物量。這種裝置奠定了當代電子控制燃油噴射裝置的雛形。
由此帶動起電氣化與汽車交融的發展方向，后續還有為了改善車輛部分性能，對車輛進行改造，如在車上加裝晶體管收音機。
電氣化進入汽車領域可以說是劃時代的舉措，對車輛性能、行駛安全、環境污染等等都有著顯著的改善，也被越來越多的人認可。但汽車上更多的是側重于獨立的控制系統，如發動機控制系統、ABS控制系統、安全氣囊、巡航控制系統等，并且現階段單獨系統的控制技術更加成熟。
發展至今，汽車上已經擁有包含操作系統、域控制器、存儲以及車載娛樂等系統等涉及芯片控制的電氣化組成。根據用途不同，汽車芯片又可分為MCU、功率半導體（IGBT、MOSFET等）、傳感器及其他，這也意味著一輛當代普通汽車所需芯片數量超過600個，芯片在每輛汽車中的價值超過2000元。
（圖片來源：地平線官方）
未來，隨著ADAS（高級駕駛輔助系統）向L3、L4階段升級過程中，車輛需要更多CMOS傳感器、MEMS傳感器，同時新能源汽車的不斷發展，電池熱管理等新的電控系統出現，也為汽車芯片帶來更多的發展空間。
芯片比重越高越焦慮？
誠然，高比例的電氣化為我們的車輛使用帶來無數好處，如更加合理的燃油排放，更加舒適的行車體驗，更加安全的駕駛。但現實沒有那么簡單，芯片的大規模應用也帶來讓人措手不及的麻煩。
隨著電氣化革命對各行各業的席卷，半導體已經成為許多行業的命脈，按進出口額計算，半導體是世界上第四大貿易產品，僅次于原油、成品油和汽車，而缺芯癥狀最早出現在手機、電腦以及顯卡等快消電子產品上。
2020年全球性新冠肺炎疫情導致在家辦公人數上漲，導致各種電子產品需求增加；同時5G爆發迅速，對芯片需求增加。以5G手機為例，正常一部4G手機的PMIC顆數僅需1顆即可，但5G手機最少需要3顆，才可以保證運行，這就等于5G的出現，芯片產能需求一下子增加2倍。
（圖片來源：華為官方）
再一個就是5G手機的芯片幾乎都是5nm芯片，而5nm工藝作為現在較為先進的工藝，代工廠的良品率是遠不及7nm。
由于需求和高利潤的驅使，大型芯片制造商都將工廠產能轉移至生產5G和快消電子產品所需的芯片。而汽車產業所需的老式、中低端的芯片則在此期間沒有囤積。
于是隨著2020年底疫情得到緩解，全球汽車產業也快速復蘇，“缺芯”癥狀也暴露出來：整車廠發現汽車中很多比較初級的元件，包括電源管理芯片和微控制器芯片等供不應求。
“沒有哪個電子設備不需要微控制器。”格羅方德的嘉菲爾德（Thomas Caulfield）說：“這一部分是普遍都缺的。”
（圖片來源：AutoForecast Solutions）
2021年5月24日，全球汽車咨詢機構AutoForecast Solutions發布了一份北美各車企和車型減產評估報告。根據該報告，截至5月18日，13家汽車制造商在北美共減產1,074,397輛汽車；其中，底特律三巨頭通用、福特和Stellantis（包括菲亞特克萊斯勒）“穩”居前三，受到重創。
福特F-150（圖片來源：福特官方）
其中，福特損失最為嚴重，截至5月18日在北美的減產量為近32.5萬輛汽車，該公司甚至正在部分芯片缺失的情況下生產F-150。通用和Stellantis緊跟其后，分別減產約278,000輛和252,000輛。
同時現代起亞等韓國車企也因“缺芯”遭遇新一輪停產。據統計，由于芯片短缺，第一季度已經有大約200萬輛汽車受到影響，約占全球汽車季度產量的10%。其中，福特或許是受影響最大的那一個，他們曾公開預警，如果問題得不到解決，第二季度，受到影響的車輛將上升到50%。
至于國內似乎情況看起來稍微比海外車企體面一些，但事實上，缺芯已經影響到國內消費者訂車正常交付。
首先是中國汽車工業協會副秘書長李邵華表示：“2020年11月底，中國汽車工業協會從部分國內汽車整車、零部件企業了解到汽車芯片供應不足的情況，就協會主要的會員企業進行了摸底，2021年1-2月，因芯片短缺問題，造成國內整車生產企業減產5%~8%。”
進口車型自然是已經開始缺貨，隨后蔚來汽車、長城汽車、北京汽車等國內車企都陸續由于芯片短缺影響了生產計劃，從而延遲交付新車。
該東風日產門店僅剩一輛全新一代軒逸試駕車（圖片來源：中國質量新聞網汽車資訊）
中國質量新聞網汽車資訊走訪北京各品牌經銷商發現：不少經銷商都出現熱銷車型無貨可賣的情況。“全新一代軒逸車型我們店里沒有貨，連展車都賣了，只有外面的一輛試駕車，都是受到缺芯的影響。如果要買需要預訂，然后等1-2個月。”東風日產相關銷售人員的答復代表了大多品牌的難點。
在芯片供應緊張的情況下，許多車企不得不調整生產計劃，優先供應暢銷車型，根據終端銷售情況進行排產。據車企內部人士表示：“國內各大車企幾乎都成立了專門的芯片應對小組，以此來進行車企內部芯片內部調度。”
汽車芯片何時能自由？
暫時的應對方案只能暫緩缺芯所帶來的影響，但不是長遠之計，只有將芯片生產掌控在自己手中能獲得真正的“芯片自由”。
從芯片產業鏈來看，國產芯片供給比較乏力，國內企業主要集中在技術門檻較低的封測環節。根據中國汽車芯片產業創新戰略聯盟數據顯示，2019年中國汽車用芯片進口率超90%，自主汽車芯片產業規模僅占全球的4.5%，國內汽車芯片市場基本被國外企業壟斷。
其中上游材料設備、中游設計，都由國外主導；制造環節則集中在中國臺灣。據TrendForce數據，2020年臺積電在全球晶圓代工市場中市占率超60%。聚焦到汽車領域，國內汽車芯片目前過度依賴國外，進口率超90%。
自從全球缺芯開始時，不少中國企業都加大了芯片研發的力度。其中包括比亞迪、長城汽車、東風汽車和吉利汽車等傳統車企，還包含互聯網巨頭，如華為、小米等。
地平線部分合作企業（圖片來源：地平線官方）
其中，長城汽車、比亞迪、長安汽車、長江汽車電子等整車企業戰略投資地平線，并在研發層面展開合作。而地平線是國內唯一實現車規級AI芯片量產的科技企業，目前已經形成了L2-L3級的“智能駕駛+智能座艙”芯片方案的完整產品布局。
面對行業普遍存在的芯片短缺問題，東風乘用車公司管理層高度重視，從2020年11月開始，連續啟動了3輪芯片、電子物料風險調查，識別電子物料風險供應商58家，并成立了集研發、工藝、制造、采購、質量、營銷等部門的CFT（多部門合作）團隊，以尋求對策應對芯片短缺帶來的停產、減產風險。
但芯片作為一種復雜技術，研發、試驗和量產所需時間，盡管全產業鏈都在努力，我國也明確提出要大力發展第三代半導體產業。十四五規劃提出將重點支持半導體產業鏈各個關鍵“卡脖子”環節，主要包括先進制程、關鍵的半導體設備和材料等領域。
顯然在短期內，芯片短缺的問題依舊無法得到根本性解決，甚至會延續更久。但隨著汽車產業結構性再一次出現變化，汽車智能化、電動化時代的到來，芯片終將成為中國車企又一次彎道超車的重要轉折點。