如何克服車規(guī)級(jí)IC短缺問題

　　AutoForecast Solutions的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，由于芯片短缺，2022年全球汽車行業(yè)共減產(chǎn)450萬輛新車。預(yù)計(jì)2023年將再減產(chǎn)300萬輛。芯片短缺的原因是什么，如何更高效的應(yīng)對(duì)？這篇文章將提供一些見解。

　　什么是汽車級(jí)IC？

　　汽車級(jí)芯片是用于車輛控制設(shè)備、車載監(jiān)控設(shè)備和車載電子控制設(shè)備的一類半導(dǎo)體，主要應(yīng)用于車輛控制模塊、車載信息娛樂系統(tǒng)、動(dòng)力傳輸集成控制系統(tǒng)、主動(dòng)安全系統(tǒng)等。

　　汽車級(jí)IC可以分為功能類別，如控制/計(jì)算芯片（MCU、CPU、FPGAs、ASICs、AI芯片等。）、功率半導(dǎo)體（IGBTs和MOSFETs）、傳感器（CIS、加速度傳感器等。）、無線通信和汽車接口芯片以及汽車存儲(chǔ)器。

　　汽車級(jí)與商業(yè)、工業(yè)級(jí)

　　與商用和工業(yè)級(jí)芯片相比，汽車級(jí)芯片需要更高的可靠性，如更寬的工作溫度范圍和更好的工作穩(wěn)定性。芯片等級(jí)之間的差異主要由復(fù)雜的芯片設(shè)計(jì)過程和生產(chǎn)過程的控制決定，導(dǎo)致工作溫度范圍、穩(wěn)定性和其他方面的差異。此外，汽車級(jí)芯片需要通過ISO/TS16949、AEC-Q100和ISO 26262認(rèn)證，這一過程通常需要兩到三年才能完成。

　　2022年半導(dǎo)體市場(chǎng)回顧

　　盡管2022年下半年經(jīng)濟(jì)低迷，半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)（SIA）宣布的2022年，半導(dǎo)體銷售額達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的5741億美元，比2021年的銷售額（5559億美元）增長(zhǎng)了3.3%。

　　從全球范圍來看，美國(guó)市場(chǎng)的總收入在2022年增長(zhǎng)最多（16.2%），其次是歐洲和日本市場(chǎng)，增長(zhǎng)率分別為12.8%和10.2%。中國(guó)在2022年全球消費(fèi)半導(dǎo)體市場(chǎng)中貢獻(xiàn)了最大的份額，總銷售額為1804億美元，與2021年相比下降了6.2%。

　　根據(jù)希雅·凱特·伊索貝爾·富勒，2022年7月全球半導(dǎo)體銷售額為490億美元，比2021年7月的457億美元同比增長(zhǎng)7.3%，但這也比2022年6月的502億美元下降了2.3%。

（資料來源：世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)，via半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)）

　　2022年7月至2023年3月，全球半導(dǎo)體市場(chǎng)逐月萎縮。

　　汽車級(jí)IC短缺的原因

　　目前汽車芯片短缺的包括電源管理芯片、顯示器和基板，以及 MCU也面臨著嚴(yán)重的供應(yīng)問題。造成如此嚴(yán)重短缺的主要因素有三個(gè)：

　　汽車需求的意外增長(zhǎng)。鑒于新冠肺炎的爆發(fā)和持久影響，汽車制造商削減了生產(chǎn)需求，這種削減也延伸到了集成電路制造商。令汽車制造商驚訝的是，汽車需求一年內(nèi)迅速反彈。然后，汽車制造商需要再次向集成電路制造商下訂單，這些制造商本應(yīng)恢復(fù)電子元件的供應(yīng) 相應(yīng)地。汽車級(jí)芯片的制造過程非常困難，需要至少三到六個(gè)月的長(zhǎng)時(shí)間。因此，汽車制造商提出恢復(fù)芯片供應(yīng)，而汽車級(jí)IC的產(chǎn)能不足，無法滿足突然增加的需求。

（來源：麥肯錫公司）

　　消費(fèi)者對(duì)汽車性能的更高追求。隨著對(duì)高性能車輛需求的增加，高級(jí)芯片的數(shù)量需要每輛汽車的需求量增加，導(dǎo)致對(duì)芯片的總體需求增加。一輛常規(guī)汽車平均需要500-600個(gè)芯片應(yīng)用于汽車的各種系統(tǒng)，如邏輯計(jì)算芯片，微控制器和內(nèi)存芯片。近年來，一輛新的電動(dòng)汽車可能需要1200-1300個(gè)芯片或更多?？梢灶A(yù)見，隨著汽車智能化水平的提高，對(duì)芯片的需求將會(huì)增加。根據(jù)桌子下面，雖然2022年P(guān)C/計(jì)算機(jī)和通信終端市場(chǎng)仍占半導(dǎo)體銷售額的最大份額，但其領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)已經(jīng)縮小。與此同時(shí)，汽車和工業(yè)的終端市場(chǎng)收入大幅增長(zhǎng)。

（資料來源：世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)，via半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)）

　　在新冠肺炎、自然災(zāi)害和成本上升的共同影響下，汽車級(jí)芯片的產(chǎn)能和供應(yīng)量有所下降。 汽車級(jí)芯片產(chǎn)能下降。除了新冠肺炎，自然災(zāi)害也導(dǎo)致晶圓代工廠和其他半導(dǎo)體工廠無法正常運(yùn)營(yíng)。2020年12月，中國(guó)臺(tái)灣省部分地區(qū)發(fā)生6.7級(jí)地震。它影響了包裝和測(cè)試設(shè)施中一些設(shè)備的運(yùn)行。2021年2月，日本東部海域發(fā)生7.4級(jí)地震。同月內(nèi)，德州遭遇罕見寒潮，出現(xiàn)大量冰雪，導(dǎo)致全州大面積停電，嚴(yán)重影響了代工廠的正常生產(chǎn)活動(dòng)。3月19日，瑞薩日本工廠發(fā)生火災(zāi)，晶圓生產(chǎn)線嚴(yán)重受損。所有的自然災(zāi)害使其無法在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常工作狀態(tài)，從而導(dǎo)致產(chǎn)能不足和供應(yīng)延遲。汽車級(jí)IC產(chǎn)量下降的另一個(gè)原因是遠(yuǎn)程工作和在線教育的普及，導(dǎo)致對(duì)消費(fèi)電子產(chǎn)品的需求增加。PC、手機(jī)、智能家居設(shè)備和同質(zhì)化產(chǎn)品對(duì)芯片的要求相對(duì)較低，一般使用商用級(jí)芯片?；谏逃眉?jí)芯片更短的生產(chǎn)周期和更大的盈利空間，IC廠商更傾向于將產(chǎn)能轉(zhuǎn)移到商用級(jí)芯片制造，這一決定正在擠壓汽車級(jí)芯片的產(chǎn)能。隨著晶圓、封裝和掩模成本的增加，一個(gè)芯片的硬件成本整體上升。此外，供應(yīng)鏈中不斷增加的干擾因素導(dǎo)致了供應(yīng)時(shí)間的不斷延長(zhǎng)。由于當(dāng)今社會(huì)的各種不確定情況，物流停滯不前，產(chǎn)品交付時(shí)間延長(zhǎng)。

　　應(yīng)對(duì)汽車級(jí)集成電路短缺的策略

　　汽車級(jí)芯片的供需失衡在短時(shí)間內(nèi)很難恢復(fù)。改善供應(yīng)鏈管理將有助于降低無形成本和沉沒成本，并增強(qiáng)應(yīng)對(duì)突發(fā)情況的能力：

　　積極為生產(chǎn)和交付保持足夠的緩沖。向制造商和特許經(jīng)銷商下訂單并不意味著100%準(zhǔn)時(shí)交付零件。為了降低延遲交貨的風(fēng)險(xiǎn)，定期跟蹤IC制造商的生產(chǎn)計(jì)劃。例如，每月或每季度檢查制造狀態(tài)，以評(píng)估延遲的潛在風(fēng)險(xiǎn)。如果有延遲交貨的可能性，建議重新安排您的生產(chǎn)計(jì)劃，并獲得一個(gè)提前期緩沖。

　　采購(gòu)渠道多元化，擴(kuò)大供應(yīng)商名單。盡量避免受到現(xiàn)有采購(gòu)渠道的限制，考慮替代供應(yīng)商。有一些方法可以擴(kuò)大供應(yīng)來源，包括在可靠的電子元件平臺(tái)上尋找新的供應(yīng)商，如Findchips，以及訂閱擁有強(qiáng)大的ICs多元化參與者數(shù)據(jù)庫(kù)的行業(yè)出版商報(bào)告和時(shí)事通訊。

　　審核編輯：黃飛