“缺芯”風(fēng)暴下的廣東制造

　　縱觀(guān)全球，芯片產(chǎn)業(yè)版圖初步形成“美歐亞”三足鼎立的態(tài)勢，生產(chǎn)制造逐步向亞洲轉移。近年來(lái)，國內芯片產(chǎn)業(yè)也在快步追趕。這一輪芯片全球爭奪戰下，廣東制造的發(fā)力點(diǎn)在哪里?業(yè)界和學(xué)界達成共識：做強設計優(yōu)勢，補齊制造短板。2020年，廣東集成電路產(chǎn)業(yè)收入超過(guò)1700億元，其中芯片設計營(yíng)收1484.6億元。瞄準打造全國集成電路產(chǎn)業(yè)第三極，廣東發(fā)力工業(yè)級芯片。

　　“我們專(zhuān)門(mén)成立了一個(gè)40人的芯片采購團隊，全球范圍找貨”，廣州極飛科技創(chuàng )始人兼CEO彭斌一直為芯片發(fā)愁。作為一家智能硬件企業(yè)，需要各種類(lèi)型的芯片，“從今年初到現在，漲價(jià)超十倍仍買(mǎi)不到”。

　　業(yè)內普遍認為，目前正處于能源革命和計算革命兩個(gè)大創(chuàng )新的交匯時(shí)期，手機、高性能計算、電動(dòng)汽車(chē)以及AIOT(人工智能物聯(lián)網(wǎng))對芯片的需求強勁。多家研究機構預測，由于產(chǎn)能提升需要時(shí)間，“缺芯荒”可能延續到2022年。

　　疫情沖擊全球芯片產(chǎn)業(yè)，粵港澳大灣區更要把握機遇承接高端制造業(yè)的國際轉移。

　　一“芯”難求

　　汽車(chē)、電子信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能“縮水”

　　一“芯”難求，全球缺貨。最先受到芯片直接影響的是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)。去年12月，大眾宣布調整在中國、北美和歐洲工廠(chǎng)的生產(chǎn)計劃。今年1月，福特、日產(chǎn)、本田、豐田等車(chē)企紛紛宣布停產(chǎn)減產(chǎn)。一季度，飽受“缺芯”困擾的汽車(chē)行業(yè)全球產(chǎn)能受到影響。

　　根據市場(chǎng)研究公司IHS Markit(艾信華邁)數據，一季度全球汽車(chē)減產(chǎn)近100萬(wàn)輛，其中近70%是由芯片短缺導致。波士頓咨詢(xún)則預計，汽車(chē)芯片短缺影響將持續到第三季度。

　　作為汽車(chē)制造和消費大省，廣東汽車(chē)產(chǎn)業(yè)同樣面臨芯片短缺的問(wèn)題。

　　廣汽集團總經(jīng)理馮興亞接受記者采訪(fǎng)時(shí)稱(chēng)，今年上半年在智能網(wǎng)聯(lián)、動(dòng)力總成和新能源等領(lǐng)域受芯片短缺影響較大，“預計下半年供應情況將有所緩解，但根本解決還需要一段時(shí)間。僅從產(chǎn)能建設周期推算，預計要到2022年之后才恢復正常”。

　　目前，中國汽車(chē)產(chǎn)業(yè)對于芯片進(jìn)口高度依賴(lài)。數據顯示，中國汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量約占全球33%，但在全球近500億美元的汽車(chē)芯片市場(chǎng)規模中，中國僅占4.5%，車(chē)規級MCU芯片國產(chǎn)化率不足5%。

　　芯片按功能主要分為存儲芯片、處理器芯片和特定功能芯片等：存儲芯片主要應用在電腦硬盤(pán)、手機存儲等領(lǐng)域;處理器芯片是電腦、手機的“大腦”，其中車(chē)規級MCU芯片的需求更是與日俱增;特定功能芯片則包括通信芯片、電源管理芯片等品類(lèi)。

　　疫情下，芯片供應受到?jīng)_擊，加上對不同芯片市場(chǎng)的預判存在誤差，供需平衡被打破。“缺芯”從汽車(chē)蔓延到電子信息再到整個(gè)制造業(yè)，牽動(dòng)全球產(chǎn)業(yè)鏈。

　　第二季度，手機等消費電子產(chǎn)品的“缺芯”問(wèn)題集中爆發(fā)。

　　今年4月，在華為公司第18屆全球分析師大會(huì )上，華為輪值董事長(cháng)徐直軍談到芯片時(shí)直言：美國對華為及其他公司的制裁造成了全球企業(yè)恐慌性備貨。

　　不僅僅是華為，OPPO、小米等企業(yè)同樣面臨“缺芯”困境。

　　5月新品發(fā)布會(huì )上，小米集團合伙人盧偉冰介紹，一部手機上面有114顆芯片，缺芯已波及全球手機市場(chǎng)。隨后，OPPO方面也表態(tài)稱(chēng)：任何一家手機廠(chǎng)商都不能完全避免。

　　“我們判斷缺芯至少會(huì )影響一年甚至更長(cháng)，第三季度會(huì )是最缺貨的一個(gè)季度”，盧偉冰表示，一部5G手機所需要的芯片數量約為4G手機的兩倍，射頻芯片的需求是四倍，而一輛智能汽車(chē)需要的芯片數量約1000多顆。

　　根據美國半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì )SIA發(fā)布的報告《在不確定的時(shí)代加強全球半導體供應鏈》，若未來(lái)沒(méi)有全球產(chǎn)業(yè)鏈合作，將導致半導體價(jià)格總體上漲35%至65%，繼而導致消費端電子設備成本上升。

　　粵開(kāi)證券研究院首席策略分析師陳夢(mèng)潔認為，從庫存周期看，5G手機和AIOT等對12英寸數字芯片的需求增長(cháng)，短時(shí)間內無(wú)法有大量實(shí)質(zhì)性產(chǎn)能供給;從創(chuàng )新周期看，目前正處于能源革命和計算革命兩個(gè)大創(chuàng )新的交匯時(shí)期，電動(dòng)車(chē)+無(wú)人駕駛將帶來(lái)持續的需求，無(wú)人駕駛對半導體的需求更強勁。

　　斷供風(fēng)波

　　多重因素疊加，供需失衡加劇

　　歷史數據顯示，芯片行業(yè)自有其發(fā)展周期，一般三年左右會(huì )出現一次短缺，但均能通過(guò)價(jià)格機制自我調節，數月可實(shí)現供需平衡。一向供求大體平衡的芯片產(chǎn)業(yè)，為何會(huì )突然全球告急?

　　在高通中國區董事長(cháng)孟樸看來(lái)，此次芯片大規模告急，一方面緣于需求快速增長(cháng)，另一方面則是企業(yè)對需求誤判導致供給不足。

　　出現這一問(wèn)題的核心變量，是始于2019年底的黑天鵝事件——新冠肺炎疫情。

　　從供給端來(lái)看，2020年初產(chǎn)能減縮已顯端倪。由于生產(chǎn)工藝復雜、周期長(cháng)且產(chǎn)品易氧化，芯片產(chǎn)業(yè)形成了“以銷(xiāo)定產(chǎn)、低庫存甚至零庫存”供給模式。去年初，受疫情影響，全球經(jīng)濟一度短暫“停擺”，由此芯片廠(chǎng)商對未來(lái)市場(chǎng)作出悲觀(guān)預期，在一二季度縮小了產(chǎn)品庫存和芯片訂單。

　　不料需求端卻意外增長(cháng)。受疫情影響，遠程辦公、線(xiàn)上教育等成為剛需，5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等應用擴張加速。去年三、四季度，手機、平板等終端電子產(chǎn)品銷(xiāo)量大增，導致芯片需求量暴漲。而已縮減的芯片產(chǎn)能則很難在短期內恢復，供需矛盾凸顯。

　　從全球芯片產(chǎn)業(yè)格局看，美國擁有英特爾、AMD、高通、德州儀器等巨頭，覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈;歐洲在工業(yè)電子等方面優(yōu)勢明顯，位于荷蘭的阿斯麥在光刻機市場(chǎng)占據壟斷地位，占全球市場(chǎng)80%。

　　據美國半導體工業(yè)協(xié)會(huì )估計，全球芯片市場(chǎng)的年產(chǎn)值大約為4260億美元，僅次于石油。近年來(lái)，半導體行業(yè)越來(lái)越呈現寡頭壟斷的行業(yè)格局，“雞蛋集中在少數幾個(gè)籃子里”也加劇了芯片斷供的風(fēng)險。

　　與此同時(shí)，疊加中美貿易摩擦，尤其隨著(zhù)美國對華為的制裁打壓不斷升級，進(jìn)一步引發(fā)全球企業(yè)恐慌性備貨，不斷搶占有限的芯片產(chǎn)能，供需矛盾進(jìn)一步加劇。

　　而汽車(chē)行業(yè)則更加復雜。受疫情影響，去年初汽車(chē)銷(xiāo)量嚴重下滑，車(chē)企紛紛調低包括芯片在內的零部件需求。隨著(zhù)下半年市場(chǎng)反彈，尤其是智能電動(dòng)汽車(chē)的異軍突起，芯片需求持續被推高。然而由于芯片存量產(chǎn)能已被消費類(lèi)電子所搶占，汽車(chē)行業(yè)“缺芯”顯得更為緊迫。

　　需求拉動(dòng)供給復蘇，進(jìn)入2021年芯片產(chǎn)能形勢有好轉跡象。國際半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì )數據顯示，今年一季度全球硅晶圓出貨面積較上季度增長(cháng)4%，達到3337百萬(wàn)平方英寸，同比上升14%。

　　正值此關(guān)鍵時(shí)期，全球多場(chǎng)自然災害卻密集來(lái)襲，形勢再度急轉直下。2月13日，日本遭遇了7.3級大地震，東芝、富士通等半導體工廠(chǎng)受創(chuàng )。隨后美國德州遭遇罕見(jiàn)暴風(fēng)雪襲擊，恩智浦、英飛凌、三星等多家半導體工廠(chǎng)停工減產(chǎn)。3月19日，日本企業(yè)瑞薩電子發(fā)生火災導致部分產(chǎn)線(xiàn)停工，而該公司在全球車(chē)用單片機芯片市場(chǎng)占近三分之一份額。

　　“缺芯”潮仍在持續，旺盛的市場(chǎng)需求對于全球半導體行業(yè)可謂“甜蜜的痛苦”。據摩根大通的分析預測，全球芯片需求比目前產(chǎn)能高出10%-30%，預計需1年后才能平衡。

　　從供給端來(lái)看，芯片產(chǎn)能全球新一輪擴張已經(jīng)開(kāi)啟，包括臺積電、三星等芯片大廠(chǎng)均已提出擴張產(chǎn)能計劃。但由于投資大、周期長(cháng)，短時(shí)間擴大芯片生產(chǎn)規模也并非易事。

　　萬(wàn)聯(lián)證券分析師張瑞雙認為，全球各大晶圓廠(chǎng)正加大資本支出，正常情況下晶圓廠(chǎng)擴產(chǎn)周期在12-24個(gè)月。在去年疫情沖擊下，各大晶圓廠(chǎng)都未能及時(shí)調整擴產(chǎn)節奏，“預期新一輪產(chǎn)能供給最早也要到2021年底，真正可觀(guān)且有效的產(chǎn)能預計要在2022年二季度以后”。

　　迎來(lái)機遇

　　芯片制造逐步向亞洲轉移匯集

　　如此緊缺的芯片，主要原料卻幾乎觸手可及——沙子。

　　沙子主要成分為硅，高溫加熱提煉出98%以上高純度的多晶硅，再加熱熔化、提拉形成有序排練的單晶硅錠，切割打磨為硅晶圓，形成芯片的“地基”。

　　然后經(jīng)過(guò)光刻、刻蝕、摻雜、薄膜沉積等上百道工序，在每個(gè)晶圓上構建起數百個(gè)極其復雜的多層互聯(lián)電路——仿若建設立體交通發(fā)達的超微型城市。接著(zhù)剔除瑕疵芯片，再封裝測試，最后才形成可用的芯片。

　　因此，芯片制造也被稱(chēng)為“集人類(lèi)超精細加工技術(shù)之大成”。以采用了20納米工藝蘋(píng)果手機芯片為例，其在不足指甲蓋大小的空間里，包含了20億個(gè)晶體管結構。

　　如此復雜的工藝能實(shí)現大規模量產(chǎn)，是從太平洋彼岸的一次“叛變”開(kāi)始。

　　64年前的秋天，舊金山灣區，8名年輕人從“晶體管之父”威廉·肖克利的實(shí)驗室大門(mén)走出，另立門(mén)戶(hù)，號“仙童”。

　　“仙童半導體公司開(kāi)創(chuàng )了芯片產(chǎn)業(yè)，幾乎影響了今天每個(gè)人的生活。”7月初，粵芯半導體副總裁李海明接受采訪(fǎng)時(shí)說(shuō)?；浶景雽w，是粵港澳大灣區擁有量產(chǎn)12英寸晶圓制造生產(chǎn)線(xiàn)的唯一一家企業(yè)。

　　從時(shí)間看，全球芯片產(chǎn)業(yè)格局幾經(jīng)演變，背后既有經(jīng)濟重心轉移的大趨勢，也有不同廠(chǎng)商模式的群雄逐鹿。

　　在發(fā)軔之初，仙童半導體開(kāi)創(chuàng )了離岸工廠(chǎng)模式，此后隨著(zhù)產(chǎn)業(yè)鏈條不斷延伸，技術(shù)、人才、工廠(chǎng)、服務(wù)等也向全球擴散。

　　芯片廠(chǎng)商按照模式可分為兩種：代工模式(即無(wú)晶圓廠(chǎng)商)，主要負責芯片設計，將制造環(huán)節交給臺積電、粵芯半導體等企業(yè);IDM模式，集設計、制造和封測于一體，以英特爾為代表。

　　20世紀70年代，依托國內高歌猛進(jìn)的經(jīng)濟發(fā)展，日本NEC從仙童半導體購買(mǎi)平面光刻生產(chǎn)工藝，索尼與德州儀器成立合資公司，加上政府大力支持，成為美國芯片產(chǎn)業(yè)的有力競爭者。

　　同一時(shí)期，中國臺灣也從封裝環(huán)節起步，逐步在垂直一體化芯片制造模式外，開(kāi)創(chuàng )了芯片設計與制造分離的代工模式。

　　從空間上看，如今全球芯片產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成“美歐亞”三足鼎立的態(tài)勢，芯片制造逐步向亞洲匯集：

　　日本在CMOS圖像傳感器積累深厚，還是全球半導體設備和半導體材料的主要供應商;韓國在半導體存儲上強勢逆襲;中國臺灣的晶圓產(chǎn)品占據世界市場(chǎng)過(guò)半份額，率先實(shí)現7納米和5納米芯片量產(chǎn);超過(guò)50家半導體公司在馬來(lái)西亞設廠(chǎng)，包括AMD、恩智浦、英特爾、英飛凌等半導體巨頭，馬來(lái)西亞成為全球半導體封裝測試的主要中心之一。

　　芯片生產(chǎn)向亞洲轉移——這也是全球產(chǎn)業(yè)鏈按照市場(chǎng)要素進(jìn)行資源配置和分工的結果。

　　近年來(lái)，國內芯片產(chǎn)業(yè)也在快步追趕：中芯國際實(shí)現14納米芯片量產(chǎn)，上海微電子在光刻機研發(fā)制造上取得可喜突破，長(cháng)江存儲在存儲芯片領(lǐng)域逐步站穩腳跟……

　　然而，從芯片全產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看，國內短板仍舊明顯。

　　目前，國內半導體材料和設備主要依靠進(jìn)口，高端光刻機等關(guān)鍵設備受制于人;芯片設計發(fā)展較快但設計工具嚴重依賴(lài)國外;除臺灣外，芯片制造工藝距離世界先進(jìn)水平仍存在代際差距，相比之下，優(yōu)勢則主要體現在蓬勃市場(chǎng)帶來(lái)的產(chǎn)業(yè)需求。

　　對此，廣東省集成電路行業(yè)協(xié)會(huì )秘書(shū)長(cháng)潘雪花建議，面對全球半導體集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的挑戰與調整，廣東應充分發(fā)揮強大市場(chǎng)牽引優(yōu)勢，差異化推動(dòng)實(shí)施強芯工程，進(jìn)一步提升廣東半導體集成電路產(chǎn)業(yè)綜合競爭力，打造中國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展第三極。

　　“芯片產(chǎn)業(yè)正在從1到N，如何與生物醫藥、智能汽車(chē)、傳統制造等領(lǐng)域相結合產(chǎn)生新的商業(yè)模式，這是屬于我們的時(shí)代機遇。”李海明認為，粵港澳大灣區在終端應用上有非常好的優(yōu)勢，要根據新的需求去開(kāi)發(fā)新應用，并在工廠(chǎng)里推動(dòng)實(shí)現。

　　廣東發(fā)力

　　推動(dòng)自主可控工業(yè)級芯片應用

　　芯片產(chǎn)業(yè)鏈，上游是原材料和設備企業(yè)，中游是設計、制造和封測企業(yè)，下游是消費電子、通信等企業(yè)。

　　總體來(lái)看，廣東芯片產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢是中游的設計、下游廣闊的需求市場(chǎng)以及電子整機產(chǎn)業(yè)鏈，最大短板在制造。

　　根據廣東省工業(yè)和信息化廳數據，2020年全省集成電路產(chǎn)業(yè)收入超過(guò)1700億元，基本形成較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。其中，設計業(yè)優(yōu)勢突出，營(yíng)收1484.6億元，同比增長(cháng)17.7%，占全國37%。

　　做強設計優(yōu)勢，補齊制造短板，這是業(yè)界和學(xué)界的共識。

　　芯片技術(shù)主要看兩個(gè)維度：晶圓大小和晶體管尺寸。晶圓越大，單個(gè)晶圓上就能生產(chǎn)更多芯片，技術(shù)要求也就更高，目前主流是6英寸、8英寸和12英寸;相反，晶體管電路尺寸越小，運算更高效，一般認為28納米及以上為成熟制程，28納米以下為先進(jìn)制程，5納米制程在全球少數工廠(chǎng)實(shí)現量產(chǎn)。

　　廣東在芯片設計方面如何突破?專(zhuān)注芯片設計的廣州安凱微電子董事長(cháng)胡勝發(fā)博士認為，廣東的芯片設計企業(yè)數量多但規模偏小，與國際高端水平還有差距，“廣東應該充分利用終端需求市場(chǎng)規模優(yōu)勢，繼續做大做強芯片設計”。

　　同時(shí)，他建議加大制造，建設達到一定產(chǎn)能的晶圓制造廠(chǎng)，廣東在5年內至少要有全球晶圓加工5%的市場(chǎng)份額，“可先把國內成熟制程的產(chǎn)能做到全世界最大，再一步步迭代”。

　　對此，深圳奧比中光科技有限公司創(chuàng )始人、董事長(cháng)兼CEO黃源浩也持相同觀(guān)點(diǎn)：“一開(kāi)始不用追求生產(chǎn)制造先進(jìn)制程芯片，可先發(fā)展各類(lèi)智能傳感器所需的特殊工藝芯片。”目前，該公司自主研發(fā)了一系列深度引擎數字芯片及多種供應商尚無(wú)法提供的專(zhuān)用感光模擬芯片。

　　利楊芯片董秘辜詩(shī)濤則建議，可以多方出資組建晶圓廠(chǎng)，帶動(dòng)并健全產(chǎn)業(yè)鏈上下游發(fā)展，采取“分工合作”的商業(yè)模式減輕企業(yè)的經(jīng)營(yíng)風(fēng)險。

　　在家電、汽車(chē)等制造產(chǎn)業(yè)，自主研發(fā)芯片也已是大勢所趨。美的、格力、格蘭仕等廣東家電龍頭紛紛入局。“廣東的優(yōu)勢在于良好的芯片應用產(chǎn)業(yè)基礎，可結合自身特點(diǎn)重點(diǎn)發(fā)展工業(yè)級芯片等。鼓勵大企業(yè)自建芯片團隊，結合需求自研芯片。”格蘭仕集團董事長(cháng)兼總裁梁昭賢如是說(shuō)。

　　汽車(chē)行業(yè)也在大力推進(jìn)芯片國產(chǎn)化。馮興亞介紹，目前廣汽部分電子控制器產(chǎn)品已形成初步國產(chǎn)化推進(jìn)方案，智能網(wǎng)聯(lián)部分系統等計劃采用國產(chǎn)芯片，還投資了地平線(xiàn)、粵芯、經(jīng)緯恒潤等數十家芯片公司。

　　在全球“缺芯”的背景下，芯片企業(yè)成為各路資本追捧的“香餑餑”。

　　廣東工業(yè)大學(xué)黨委原書(shū)記、校長(cháng)，廣東省制造強省建設專(zhuān)家咨詢(xún)委副主任委員陳新認為，要鼓勵社會(huì )資本參與對中低端芯片領(lǐng)域企業(yè)的集中投資，政府側重扶持高端芯片技術(shù)領(lǐng)域的理論基礎研究，對生產(chǎn)裝備技術(shù)的研發(fā)制造進(jìn)行集中投資。

　　從另一個(gè)維度來(lái)看，“缺芯”背后是巨大的人才缺口。數據顯示，目前中國集成電路人才缺口約50萬(wàn)。

　　深圳佰維存儲科技股份有限公司智能終端存儲芯片業(yè)務(wù)負責人劉陽(yáng)指出，集成電路產(chǎn)業(yè)人才培養周期較長(cháng)，我國校企聯(lián)動(dòng)的人才培養體系還不夠完善和深入。相比長(cháng)三角地區，廣東的高端專(zhuān)業(yè)人才和相關(guān)配套優(yōu)勢不明顯。

　　“企業(yè)和研究機構要加大人才引進(jìn)，努力補齊制造短板。”工業(yè)和信息化部電子第五研究所所長(cháng)陳立輝認為，疫情沖擊全球芯片產(chǎn)業(yè)，粵港澳大灣區更要把握機遇承接高端制造業(yè)的國際轉移。

　　瞄準打造全國集成電路產(chǎn)業(yè)第三極，廣東發(fā)力工業(yè)級芯片。

　　去年9月印發(fā)的《關(guān)于廣東省培育半導體及集成電路戰略性新興產(chǎn)業(yè)集群行動(dòng)計劃(2021-2025年)的通知》提出，著(zhù)重解決“缺芯少核”問(wèn)題。近日印發(fā)的《廣東省制造業(yè)數字化轉型實(shí)施方案(2021-2025)》強調，進(jìn)一步實(shí)施“廣東強芯”工程，推動(dòng)自主可控工業(yè)級芯片應用。

　　日前，廣東省2021年第二季度重大項目集中開(kāi)工活動(dòng)舉行，廣州粵芯半導體二期、深南電路項目等7個(gè)項目開(kāi)工建設，總投資531億元。其中，粵芯半導體項目二期預計2022年第一季度投產(chǎn)。該項目已吸引110家意向企業(yè)，帶動(dòng)千億級產(chǎn)業(yè)鏈。

　　在粵芯半導體的無(wú)塵生產(chǎn)車(chē)間里，光刻、蝕刻、擴散、薄膜四大工藝設備次序排列。車(chē)間上空，生產(chǎn)無(wú)人車(chē)沿著(zhù)空中軌道飛馳運轉，24小時(shí)不停作業(yè)。

　　一顆顆“廣州芯”正從這里出發(fā)，驅動(dòng)數字化智能化，激發(fā)廣東制造高質(zhì)量發(fā)展“芯”動(dòng)能。

　　縱觀(guān)全球，芯片產(chǎn)業(yè)版圖初步形成“美歐亞”三足鼎立的態(tài)勢，生產(chǎn)制造逐步向亞洲轉移。近年來(lái)，國內芯片產(chǎn)業(yè)也在快步追趕。這一輪芯片全球爭奪戰下，廣東制造的發(fā)力點(diǎn)在哪里?業(yè)界和學(xué)界達成共識：做強設計優(yōu)勢，補齊制造短板。2020年，廣東集成電路產(chǎn)業(yè)收入超過(guò)1700億元，其中芯片設計營(yíng)收1484.6億元。瞄準打造全國集成電路產(chǎn)業(yè)第三極，廣東發(fā)力工業(yè)級芯片。

　　“我們專(zhuān)門(mén)成立了一個(gè)40人的芯片采購團隊，全球范圍找貨”，廣州極飛科技創(chuàng )始人兼CEO彭斌一直為芯片發(fā)愁。作為一家智能硬件企業(yè)，需要各種類(lèi)型的芯片，“從今年初到現在，漲價(jià)超十倍仍買(mǎi)不到”。

　　業(yè)內普遍認為，目前正處于能源革命和計算革命兩個(gè)大創(chuàng )新的交匯時(shí)期，手機、高性能計算、電動(dòng)汽車(chē)以及AIOT(人工智能物聯(lián)網(wǎng))對芯片的需求強勁。多家研究機構預測，由于產(chǎn)能提升需要時(shí)間，“缺芯荒”可能延續到2022年。

　　疫情沖擊全球芯片產(chǎn)業(yè)，粵港澳大灣區更要把握機遇承接高端制造業(yè)的國際轉移。

　　一“芯”難求

　　汽車(chē)、電子信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能“縮水”

　　一“芯”難求，全球缺貨。最先受到芯片直接影響的是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)。去年12月，大眾宣布調整在中國、北美和歐洲工廠(chǎng)的生產(chǎn)計劃。今年1月，福特、日產(chǎn)、本田、豐田等車(chē)企紛紛宣布停產(chǎn)減產(chǎn)。一季度，飽受“缺芯”困擾的汽車(chē)行業(yè)全球產(chǎn)能受到影響。

　　根據市場(chǎng)研究公司IHS Markit(艾信華邁)數據，一季度全球汽車(chē)減產(chǎn)近100萬(wàn)輛，其中近70%是由芯片短缺導致。波士頓咨詢(xún)則預計，汽車(chē)芯片短缺影響將持續到第三季度。

　　作為汽車(chē)制造和消費大省，廣東汽車(chē)產(chǎn)業(yè)同樣面臨芯片短缺的問(wèn)題。

　　廣汽集團總經(jīng)理馮興亞接受記者采訪(fǎng)時(shí)稱(chēng)，今年上半年在智能網(wǎng)聯(lián)、動(dòng)力總成和新能源等領(lǐng)域受芯片短缺影響較大，“預計下半年供應情況將有所緩解，但根本解決還需要一段時(shí)間。僅從產(chǎn)能建設周期推算，預計要到2022年之后才恢復正常”。

　　目前，中國汽車(chē)產(chǎn)業(yè)對于芯片進(jìn)口高度依賴(lài)。數據顯示，中國汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量約占全球33%，但在全球近500億美元的汽車(chē)芯片市場(chǎng)規模中，中國僅占4.5%，車(chē)規級MCU芯片國產(chǎn)化率不足5%。

　　芯片按功能主要分為存儲芯片、處理器芯片和特定功能芯片等：存儲芯片主要應用在電腦硬盤(pán)、手機存儲等領(lǐng)域;處理器芯片是電腦、手機的“大腦”，其中車(chē)規級MCU芯片的需求更是與日俱增;特定功能芯片則包括通信芯片、電源管理芯片等品類(lèi)。

　　疫情下，芯片供應受到?jīng)_擊，加上對不同芯片市場(chǎng)的預判存在誤差，供需平衡被打破。“缺芯”從汽車(chē)蔓延到電子信息再到整個(gè)制造業(yè)，牽動(dòng)全球產(chǎn)業(yè)鏈。

　　第二季度，手機等消費電子產(chǎn)品的“缺芯”問(wèn)題集中爆發(fā)。

　　今年4月，在華為公司第18屆全球分析師大會(huì )上，華為輪值董事長(cháng)徐直軍談到芯片時(shí)直言：美國對華為及其他公司的制裁造成了全球企業(yè)恐慌性備貨。

　　不僅僅是華為，OPPO、小米等企業(yè)同樣面臨“缺芯”困境。

　　5月新品發(fā)布會(huì )上，小米集團合伙人盧偉冰介紹，一部手機上面有114顆芯片，缺芯已波及全球手機市場(chǎng)。隨后，OPPO方面也表態(tài)稱(chēng)：任何一家手機廠(chǎng)商都不能完全避免。

　　“我們判斷缺芯至少會(huì )影響一年甚至更長(cháng)，第三季度會(huì )是最缺貨的一個(gè)季度”，盧偉冰表示，一部5G手機所需要的芯片數量約為4G手機的兩倍，射頻芯片的需求是四倍，而一輛智能汽車(chē)需要的芯片數量約1000多顆。

　　根據美國半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì )SIA發(fā)布的報告《在不確定的時(shí)代加強全球半導體供應鏈》，若未來(lái)沒(méi)有全球產(chǎn)業(yè)鏈合作，將導致半導體價(jià)格總體上漲35%至65%，繼而導致消費端電子設備成本上升。

　　粵開(kāi)證券研究院首席策略分析師陳夢(mèng)潔認為，從庫存周期看，5G手機和AIOT等對12英寸數字芯片的需求增長(cháng)，短時(shí)間內無(wú)法有大量實(shí)質(zhì)性產(chǎn)能供給;從創(chuàng )新周期看，目前正處于能源革命和計算革命兩個(gè)大創(chuàng )新的交匯時(shí)期，電動(dòng)車(chē)+無(wú)人駕駛將帶來(lái)持續的需求，無(wú)人駕駛對半導體的需求更強勁。

　　斷供風(fēng)波

　　多重因素疊加，供需失衡加劇

　　歷史數據顯示，芯片行業(yè)自有其發(fā)展周期，一般三年左右會(huì )出現一次短缺，但均能通過(guò)價(jià)格機制自我調節，數月可實(shí)現供需平衡。一向供求大體平衡的芯片產(chǎn)業(yè)，為何會(huì )突然全球告急?

　　在高通中國區董事長(cháng)孟樸看來(lái)，此次芯片大規模告急，一方面緣于需求快速增長(cháng)，另一方面則是企業(yè)對需求誤判導致供給不足。

　　出現這一問(wèn)題的核心變量，是始于2019年底的黑天鵝事件——新冠肺炎疫情。

　　從供給端來(lái)看，2020年初產(chǎn)能減縮已顯端倪。由于生產(chǎn)工藝復雜、周期長(cháng)且產(chǎn)品易氧化，芯片產(chǎn)業(yè)形成了“以銷(xiāo)定產(chǎn)、低庫存甚至零庫存”供給模式。去年初，受疫情影響，全球經(jīng)濟一度短暫“停擺”，由此芯片廠(chǎng)商對未來(lái)市場(chǎng)作出悲觀(guān)預期，在一二季度縮小了產(chǎn)品庫存和芯片訂單。

　　不料需求端卻意外增長(cháng)。受疫情影響，遠程辦公、線(xiàn)上教育等成為剛需，5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等應用擴張加速。去年三、四季度，手機、平板等終端電子產(chǎn)品銷(xiāo)量大增，導致芯片需求量暴漲。而已縮減的芯片產(chǎn)能則很難在短期內恢復，供需矛盾凸顯。

　　從全球芯片產(chǎn)業(yè)格局看，美國擁有英特爾、AMD、高通、德州儀器等巨頭，覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈;歐洲在工業(yè)電子等方面優(yōu)勢明顯，位于荷蘭的阿斯麥在光刻機市場(chǎng)占據壟斷地位，占全球市場(chǎng)80%。

　　據美國半導體工業(yè)協(xié)會(huì )估計，全球芯片市場(chǎng)的年產(chǎn)值大約為4260億美元，僅次于石油。近年來(lái)，半導體行業(yè)越來(lái)越呈現寡頭壟斷的行業(yè)格局，“雞蛋集中在少數幾個(gè)籃子里”也加劇了芯片斷供的風(fēng)險。

　　與此同時(shí)，疊加中美貿易摩擦，尤其隨著(zhù)美國對華為的制裁打壓不斷升級，進(jìn)一步引發(fā)全球企業(yè)恐慌性備貨，不斷搶占有限的芯片產(chǎn)能，供需矛盾進(jìn)一步加劇。

　　而汽車(chē)行業(yè)則更加復雜。受疫情影響，去年初汽車(chē)銷(xiāo)量嚴重下滑，車(chē)企紛紛調低包括芯片在內的零部件需求。隨著(zhù)下半年市場(chǎng)反彈，尤其是智能電動(dòng)汽車(chē)的異軍突起，芯片需求持續被推高。然而由于芯片存量產(chǎn)能已被消費類(lèi)電子所搶占，汽車(chē)行業(yè)“缺芯”顯得更為緊迫。

　　需求拉動(dòng)供給復蘇，進(jìn)入2021年芯片產(chǎn)能形勢有好轉跡象。國際半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì )數據顯示，今年一季度全球硅晶圓出貨面積較上季度增長(cháng)4%，達到3337百萬(wàn)平方英寸，同比上升14%。

　　正值此關(guān)鍵時(shí)期，全球多場(chǎng)自然災害卻密集來(lái)襲，形勢再度急轉直下。2月13日，日本遭遇了7.3級大地震，東芝、富士通等半導體工廠(chǎng)受創(chuàng )。隨后美國德州遭遇罕見(jiàn)暴風(fēng)雪襲擊，恩智浦、英飛凌、三星等多家半導體工廠(chǎng)停工減產(chǎn)。3月19日，日本企業(yè)瑞薩電子發(fā)生火災導致部分產(chǎn)線(xiàn)停工，而該公司在全球車(chē)用單片機芯片市場(chǎng)占近三分之一份額。

　　“缺芯”潮仍在持續，旺盛的市場(chǎng)需求對于全球半導體行業(yè)可謂“甜蜜的痛苦”。據摩根大通的分析預測，全球芯片需求比目前產(chǎn)能高出10%-30%，預計需1年后才能平衡。

　　從供給端來(lái)看，芯片產(chǎn)能全球新一輪擴張已經(jīng)開(kāi)啟，包括臺積電、三星等芯片大廠(chǎng)均已提出擴張產(chǎn)能計劃。但由于投資大、周期長(cháng)，短時(shí)間擴大芯片生產(chǎn)規模也并非易事。

　　萬(wàn)聯(lián)證券分析師張瑞雙認為，全球各大晶圓廠(chǎng)正加大資本支出，正常情況下晶圓廠(chǎng)擴產(chǎn)周期在12-24個(gè)月。在去年疫情沖擊下，各大晶圓廠(chǎng)都未能及時(shí)調整擴產(chǎn)節奏，“預期新一輪產(chǎn)能供給最早也要到2021年底，真正可觀(guān)且有效的產(chǎn)能預計要在2022年二季度以后”。

　　迎來(lái)機遇

　　芯片制造逐步向亞洲轉移匯集

　　如此緊缺的芯片，主要原料卻幾乎觸手可及——沙子。

　　沙子主要成分為硅，高溫加熱提煉出98%以上高純度的多晶硅，再加熱熔化、提拉形成有序排練的單晶硅錠，切割打磨為硅晶圓，形成芯片的“地基”。

　　然后經(jīng)過(guò)光刻、刻蝕、摻雜、薄膜沉積等上百道工序，在每個(gè)晶圓上構建起數百個(gè)極其復雜的多層互聯(lián)電路——仿若建設立體交通發(fā)達的超微型城市。接著(zhù)剔除瑕疵芯片，再封裝測試，最后才形成可用的芯片。

　　因此，芯片制造也被稱(chēng)為“集人類(lèi)超精細加工技術(shù)之大成”。以采用了20納米工藝蘋(píng)果手機芯片為例，其在不足指甲蓋大小的空間里，包含了20億個(gè)晶體管結構。

　　如此復雜的工藝能實(shí)現大規模量產(chǎn)，是從太平洋彼岸的一次“叛變”開(kāi)始。

　　64年前的秋天，舊金山灣區，8名年輕人從“晶體管之父”威廉·肖克利的實(shí)驗室大門(mén)走出，另立門(mén)戶(hù)，號“仙童”。

　　“仙童半導體公司開(kāi)創(chuàng )了芯片產(chǎn)業(yè)，幾乎影響了今天每個(gè)人的生活。”7月初，粵芯半導體副總裁李海明接受采訪(fǎng)時(shí)說(shuō)?；浶景雽w，是粵港澳大灣區擁有量產(chǎn)12英寸晶圓制造生產(chǎn)線(xiàn)的唯一一家企業(yè)。

　　從時(shí)間看，全球芯片產(chǎn)業(yè)格局幾經(jīng)演變，背后既有經(jīng)濟重心轉移的大趨勢，也有不同廠(chǎng)商模式的群雄逐鹿。

　　在發(fā)軔之初，仙童半導體開(kāi)創(chuàng )了離岸工廠(chǎng)模式，此后隨著(zhù)產(chǎn)業(yè)鏈條不斷延伸，技術(shù)、人才、工廠(chǎng)、服務(wù)等也向全球擴散。

　　芯片廠(chǎng)商按照模式可分為兩種：代工模式(即無(wú)晶圓廠(chǎng)商)，主要負責芯片設計，將制造環(huán)節交給臺積電、粵芯半導體等企業(yè);IDM模式，集設計、制造和封測于一體，以英特爾為代表。

　　20世紀70年代，依托國內高歌猛進(jìn)的經(jīng)濟發(fā)展，日本NEC從仙童半導體購買(mǎi)平面光刻生產(chǎn)工藝，索尼與德州儀器成立合資公司，加上政府大力支持，成為美國芯片產(chǎn)業(yè)的有力競爭者。

　　同一時(shí)期，中國臺灣也從封裝環(huán)節起步，逐步在垂直一體化芯片制造模式外，開(kāi)創(chuàng )了芯片設計與制造分離的代工模式。

　　從空間上看，如今全球芯片產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成“美歐亞”三足鼎立的態(tài)勢，芯片制造逐步向亞洲匯集：

　　日本在CMOS圖像傳感器積累深厚，還是全球半導體設備和半導體材料的主要供應商;韓國在半導體存儲上強勢逆襲;中國臺灣的晶圓產(chǎn)品占據世界市場(chǎng)過(guò)半份額，率先實(shí)現7納米和5納米芯片量產(chǎn);超過(guò)50家半導體公司在馬來(lái)西亞設廠(chǎng)，包括AMD、恩智浦、英特爾、英飛凌等半導體巨頭，馬來(lái)西亞成為全球半導體封裝測試的主要中心之一。

　　芯片生產(chǎn)向亞洲轉移——這也是全球產(chǎn)業(yè)鏈按照市場(chǎng)要素進(jìn)行資源配置和分工的結果。

　　近年來(lái)，國內芯片產(chǎn)業(yè)也在快步追趕：中芯國際實(shí)現14納米芯片量產(chǎn)，上海微電子在光刻機研發(fā)制造上取得可喜突破，長(cháng)江存儲在存儲芯片領(lǐng)域逐步站穩腳跟……

　　然而，從芯片全產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看，國內短板仍舊明顯。

　　目前，國內半導體材料和設備主要依靠進(jìn)口，高端光刻機等關(guān)鍵設備受制于人;芯片設計發(fā)展較快但設計工具嚴重依賴(lài)國外;除臺灣外，芯片制造工藝距離世界先進(jìn)水平仍存在代際差距，相比之下，優(yōu)勢則主要體現在蓬勃市場(chǎng)帶來(lái)的產(chǎn)業(yè)需求。

　　對此，廣東省集成電路行業(yè)協(xié)會(huì )秘書(shū)長(cháng)潘雪花建議，面對全球半導體集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的挑戰與調整，廣東應充分發(fā)揮強大市場(chǎng)牽引優(yōu)勢，差異化推動(dòng)實(shí)施強芯工程，進(jìn)一步提升廣東半導體集成電路產(chǎn)業(yè)綜合競爭力，打造中國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展第三極。

　　“芯片產(chǎn)業(yè)正在從1到N，如何與生物醫藥、智能汽車(chē)、傳統制造等領(lǐng)域相結合產(chǎn)生新的商業(yè)模式，這是屬于我們的時(shí)代機遇。”李海明認為，粵港澳大灣區在終端應用上有非常好的優(yōu)勢，要根據新的需求去開(kāi)發(fā)新應用，并在工廠(chǎng)里推動(dòng)實(shí)現。

　　廣東發(fā)力

　　推動(dòng)自主可控工業(yè)級芯片應用

　　芯片產(chǎn)業(yè)鏈，上游是原材料和設備企業(yè)，中游是設計、制造和封測企業(yè)，下游是消費電子、通信等企業(yè)。

　　總體來(lái)看，廣東芯片產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢是中游的設計、下游廣闊的需求市場(chǎng)以及電子整機產(chǎn)業(yè)鏈，最大短板在制造。

　　根據廣東省工業(yè)和信息化廳數據，2020年全省集成電路產(chǎn)業(yè)收入超過(guò)1700億元，基本形成較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。其中，設計業(yè)優(yōu)勢突出，營(yíng)收1484.6億元，同比增長(cháng)17.7%，占全國37%。

　　做強設計優(yōu)勢，補齊制造短板，這是業(yè)界和學(xué)界的共識。

　　芯片技術(shù)主要看兩個(gè)維度：晶圓大小和晶體管尺寸。晶圓越大，單個(gè)晶圓上就能生產(chǎn)更多芯片，技術(shù)要求也就更高，目前主流是6英寸、8英寸和12英寸;相反，晶體管電路尺寸越小，運算更高效，一般認為28納米及以上為成熟制程，28納米以下為先進(jìn)制程，5納米制程在全球少數工廠(chǎng)實(shí)現量產(chǎn)。

　　廣東在芯片設計方面如何突破?專(zhuān)注芯片設計的廣州安凱微電子董事長(cháng)胡勝發(fā)博士認為，廣東的芯片設計企業(yè)數量多但規模偏小，與國際高端水平還有差距，“廣東應該充分利用終端需求市場(chǎng)規模優(yōu)勢，繼續做大做強芯片設計”。

　　同時(shí)，他建議加大制造，建設達到一定產(chǎn)能的晶圓制造廠(chǎng)，廣東在5年內至少要有全球晶圓加工5%的市場(chǎng)份額，“可先把國內成熟制程的產(chǎn)能做到全世界最大，再一步步迭代”。

　　對此，深圳奧比中光科技有限公司創(chuàng )始人、董事長(cháng)兼CEO黃源浩也持相同觀(guān)點(diǎn)：“一開(kāi)始不用追求生產(chǎn)制造先進(jìn)制程芯片，可先發(fā)展各類(lèi)智能傳感器所需的特殊工藝芯片。”目前，該公司自主研發(fā)了一系列深度引擎數字芯片及多種供應商尚無(wú)法提供的專(zhuān)用感光模擬芯片。

　　利楊芯片董秘辜詩(shī)濤則建議，可以多方出資組建晶圓廠(chǎng)，帶動(dòng)并健全產(chǎn)業(yè)鏈上下游發(fā)展，采取“分工合作”的商業(yè)模式減輕企業(yè)的經(jīng)營(yíng)風(fēng)險。

　　在家電、汽車(chē)等制造產(chǎn)業(yè)，自主研發(fā)芯片也已是大勢所趨。美的、格力、格蘭仕等廣東家電龍頭紛紛入局。“廣東的優(yōu)勢在于良好的芯片應用產(chǎn)業(yè)基礎，可結合自身特點(diǎn)重點(diǎn)發(fā)展工業(yè)級芯片等。鼓勵大企業(yè)自建芯片團隊，結合需求自研芯片。”格蘭仕集團董事長(cháng)兼總裁梁昭賢如是說(shuō)。

　　汽車(chē)行業(yè)也在大力推進(jìn)芯片國產(chǎn)化。馮興亞介紹，目前廣汽部分電子控制器產(chǎn)品已形成初步國產(chǎn)化推進(jìn)方案，智能網(wǎng)聯(lián)部分系統等計劃采用國產(chǎn)芯片，還投資了地平線(xiàn)、粵芯、經(jīng)緯恒潤等數十家芯片公司。

　　在全球“缺芯”的背景下，芯片企業(yè)成為各路資本追捧的“香餑餑”。

　　廣東工業(yè)大學(xué)黨委原書(shū)記、校長(cháng)，廣東省制造強省建設專(zhuān)家咨詢(xún)委副主任委員陳新認為，要鼓勵社會(huì )資本參與對中低端芯片領(lǐng)域企業(yè)的集中投資，政府側重扶持高端芯片技術(shù)領(lǐng)域的理論基礎研究，對生產(chǎn)裝備技術(shù)的研發(fā)制造進(jìn)行集中投資。

　　從另一個(gè)維度來(lái)看，“缺芯”背后是巨大的人才缺口。數據顯示，目前中國集成電路人才缺口約50萬(wàn)。

　　深圳佰維存儲科技股份有限公司智能終端存儲芯片業(yè)務(wù)負責人劉陽(yáng)指出，集成電路產(chǎn)業(yè)人才培養周期較長(cháng)，我國校企聯(lián)動(dòng)的人才培養體系還不夠完善和深入。相比長(cháng)三角地區，廣東的高端專(zhuān)業(yè)人才和相關(guān)配套優(yōu)勢不明顯。

　　“企業(yè)和研究機構要加大人才引進(jìn)，努力補齊制造短板。”工業(yè)和信息化部電子第五研究所所長(cháng)陳立輝認為，疫情沖擊全球芯片產(chǎn)業(yè)，粵港澳大灣區更要把握機遇承接高端制造業(yè)的國際轉移。

　　瞄準打造全國集成電路產(chǎn)業(yè)第三極，廣東發(fā)力工業(yè)級芯片。

　　去年9月印發(fā)的《關(guān)于廣東省培育半導體及集成電路戰略性新興產(chǎn)業(yè)集群行動(dòng)計劃(2021-2025年)的通知》提出，著(zhù)重解決“缺芯少核”問(wèn)題。近日印發(fā)的《廣東省制造業(yè)數字化轉型實(shí)施方案(2021-2025)》強調，進(jìn)一步實(shí)施“廣東強芯”工程，推動(dòng)自主可控工業(yè)級芯片應用。

　　日前，廣東省2021年第二季度重大項目集中開(kāi)工活動(dòng)舉行，廣州粵芯半導體二期、深南電路項目等7個(gè)項目開(kāi)工建設，總投資531億元。其中，粵芯半導體項目二期預計2022年第一季度投產(chǎn)。該項目已吸引110家意向企業(yè)，帶動(dòng)千億級產(chǎn)業(yè)鏈。

　　在粵芯半導體的無(wú)塵生產(chǎn)車(chē)間里，光刻、蝕刻、擴散、薄膜四大工藝設備次序排列。車(chē)間上空，生產(chǎn)無(wú)人車(chē)沿著(zhù)空中軌道飛馳運轉，24小時(shí)不停作業(yè)。

　　一顆顆“廣州芯”正從這里出發(fā)，驅動(dòng)數字化智能化，激發(fā)廣東制造高質(zhì)量發(fā)展“芯”動(dòng)能。