德勤：兵临城下粮草未及——汽车半导体战略重整之启思_36页_2mb.pdf

德勤芯片行业系列白皮书之 兵临城下 ， 粮草未及 汽车芯片战略重整之启思 2021年 11月 德勤芯片行业系列白皮书之兵临城下 ， 粮草未及 汽车芯片战略重整之启思 | 第三部分 筹谋篇 重塑汽车产业价值链 ， 共筑行业繁荣新生态 前言 2 第一部分 概览篇 底层新技术推动全球芯片转型 ， 细分领域需求旺盛 4 1.1 技术迭代驱动芯片行业高速发展 4 1.2 黑天鹅事件制约供给侧产能释放 5 1.3 疫情刺激下游市场需求 6 第二部分 内观篇 汽车行业迎来 “ 芯 ” 机遇 ， 但短期内短缺仍将持续 9 2.1 新能源汽车持续放量 ， 汽车芯片扬帆起航 9 2.2 “ 芯片荒 ” 持续蔓延 ， 短期难以改善 14 2.3 长期需求旺盛 ， 国产替代趋势明确 15 第三部分 筹谋篇 重塑汽车产业价值链 ， 共筑行业繁荣新生态 18 3.1 政策助力行业建设 ， 补齐产业短板 18 3.2 车企 “ 各显神通 ”， 确保供应链安全可控 21 3.3 构建新型生态合作新模式 ， 推动汽车芯片高质量发展 22 结语 29 目录 德勤芯片行业系列白皮书之兵临城下 ， 粮草未及 汽车芯片战略重整之启思 | 前言 1 德勤芯片行业系列白皮书之兵临城下 ， 粮草未及 汽车芯片战略重整之启思 | 前言 2 前言 底层新技术的变革正在促使芯片行业发生转型 ， 智能化汽车的高速发展悄然改变 着汽车芯片行业的业务模式与运营模式 。 2019年底 ， 突如其来的疫情打乱了诸多行 业原本的节奏 ， 尽管疫情的爆发并不是汽车芯片行业变革的根本原因 ， 但是疫情诱 发的芯片短缺 ， 使得芯片行业前所未有地被政府 、 行业相关方 、 制造商 、 甚至终端消 费者所关注 。 在此背景下 ， OEM厂商和芯片企业对于能力转型的意识尤为迫切 ， 特 别是本土企业 。 兵临城下之时 ， 实现汽车芯片自主可控 ， 从而粮草充足 ， 是未来每 一个身在其中的企业必须面对的战略议题 。 3 德勤芯片行业系列白皮书之兵临城下 ， 粮草未及 汽车芯片战略重整之启思 | 第一部分 概览篇 底层新技术推动全球芯片转型 ， 细分行业领域需求旺盛 4 德勤芯片行业系列白皮书之兵临城下 ， 粮草未及 汽车芯片战略重整之启思 | 第一部分 概览篇 底层新技术推动全球芯片转型 ， 细分行业领域需求旺盛 第一部分 概览篇 底层新技术推动 全球芯片转型 ， 细分领域需求旺盛 1.1 技术迭代驱动芯片行业高速发展 5G、 物联网等底层技术的不断成熟将驱动下游细分领域 的电动化 、 智能化不断发展 ， 从而持续推动全球芯片行业 需求稳步增长 。 预计至 2025年 ， 全球芯片行业市场规模将 达 6,300亿美元 。 从垂直细分领域来看 ， 伴随着技术的进 步 ， 汽车 、 工业 、 通讯及消费电子领域将迎来行业转型 ， 进 而扩大对芯片的总需求量 ， 其中汽车将成为拉动芯片行业 增长的主要驱动力 。 数据显示 ， 未来 5年 ， 汽车芯片复合增 长率约 10%， 增速位居第一 。 图 1： 2020-2025年全球芯片行业市场规模 数据来源 ： Mordor Intelligence 0 200 400 600 800 60 65 70 68 75 82 57 63 53 51 55 工业 +9.3% 数据处理 +6.6% 消费电子 +7.5% 汽车 +10.3% 通讯 +6.5% 2125 CAGR+7.5% F20252021F2020 2024F2022F 2023F 139 151 158 168 180 193 207 147 157 167 178 190 58 58 49 74 68 80 49 543 440 471 506 584 630 单 位 ： 十亿美元 5 德勤芯片行业系列白皮书之兵临城下 ， 粮草未及 汽车芯片战略重整之启思 | 第一部分 概览篇 底层新技术推动全球芯片转型 ， 细分行业领域需求旺盛 1.2 黑天鹅事件制约供给侧产能释放 全球芯片行业具有强周期性 ， 根据全球芯片库存指数显 示 ， 截至 2021年第二季度 ， 全球芯片库存指数小于 0.9， 全球市场处于芯片严重短缺时期 。 芯片产业链覆盖芯片设计 、 芯片制造 、 芯片封装及测试环 节 ， 各环节主要分布于不同国家及地区 。 上游芯片设计企 业主要分布于欧美地区 ， 中游制造环节企业主要集中在日 本 、 台湾地区 ， 下游封装及测试环节企业则主要集中在东 南亚地区 。 自 2020年 ， COVID-19疫情袭卷全球 ， 导致产业 链上下游企业的各类工厂停工停产 。 尽管疫情控制逐渐趋 向稳定 ， 各国各地区有序实现复工复产 ， 但由于各国家及 地区疫情恢复程度不同 ， 供给侧产能受到制约 。 除疫情影响外 ， 部分国家及地区发生的自然灾害进一步制 约了供给侧产能释放 。 火灾和地震显著影响了位于日本的 车规级芯片供应商瑞萨电子的生产能力 、 美国德州暴雪引 发的大规模停电导致三星 、 德州仪器及恩智浦等企业被迫 停产 ， 持续恶化全球芯片的供应能力 。 图 3： 2000-2Q2021年全球芯片库存指标 数据来源 ： Gartner 图 2： 2020年全球芯片下游应用市场构成 数据来源 ： Mordor Intelligence 工业 数据处理 消费电子 汽车 通讯 11.2%11.1% 34.2% 12.0% 31.5% 严重短缺（0.9） 严重过剩（1.2） 轻微短缺（0.9 to1.0） 正常（1.0 to1.1） 轻微过剩（1.1 to1.2） 库存指数： 1.5 1.2 0.9 1.1 1.0 0.8 1Q00 2Q01 3Q02 4Q03 1Q05 2Q06 3Q07 4Q08 1Q10 2Q11 3Q12 4Q13 1Q15 2Q16 3Q17 4Q18 1Q20 2Q21* 6 德勤芯片行业系列白皮书之兵临城下 ， 粮草未及 汽车芯片战略重整之启思 | 第一部分 概览篇 底层新技术推动全球芯片转型 ， 细分行业领域需求旺盛 1.3 疫情刺激下游市场需求 疫情影响下 ， 远程办公驱动了智能移动终端 、 电脑 、 平板 、 网联设备等电子设备的需求 。 2020年间 ， 全球硅晶圆出货 量较 2019年增长 13.9%， 出货量创历史新高 。 在下游需求 的持续拉动下 ， 截至 2021年第三季度 ， 全球晶圆厂产能利 用率已达 95%， 趋于产能峰值 ， 短期内扩产能力有限 。 图 4： 全球芯片产业链分布图及对应地区疫情恢复程度 图 5： 2020-2025年全球晶圆出货量预测 数据来源 ： 公开资料整理 ， 德勤分析 数据来源 ： SEMI, Gartner +4.6% +13.9% F20252021F2020 12,290 13,998 14,896 15,587 16,037 16,775 2024 F2022 F 2023 F 0 5,000 10,000 15,000 20,000 单位： 百 万 平 方 英 寸 中国 （ 包括台湾地区 ）： 芯 片加工制造 疫情控制效果良好 ， 率 先生产复工 ， 供应链及 产能逐步回升 主要芯片企业 ： 台积电 欧洲 ： 芯片设计环节 疫苗接种效果初显 ， 疫 情对相关产业链影响逐 步减退 主要芯片企业 ： 恩智浦 、 英飞凌 、 意法半导体 东南亚 ： 芯片封装测试 8月因马来西亚疫情 反弹严重 ， 当地政府 要求停工停产 ， 全 面封锁 主要芯片企业 ： 各芯 片巨头的封测工厂 美国 ： 芯片设计 、 制造 2月美国德克萨斯州 受到了暴风雪袭击导 致了包括三星 、 恩智 浦 、 英飞凌在内多加 芯片公司位于美国的 产线停产 主要芯片企业 ： 德州 仪器 日本 ： 芯片制造 3月瑞萨电子那珂工厂发 生火灾 ， 产能直到6月份 才完全恢复 主要芯片企业 ： 瑞萨 电子 多 新增确诊案例 少 7 德勤芯片行业系列白皮书之兵临城下 ， 粮草未及 汽车芯片战略重整之启思 | 第一部分 概览篇 底层新技术推动全球芯片转型 ， 细分行业领域需求旺盛 图 6： 2019-2021年各季度全球晶圆产能利用率 数据来源 ： SEMI, Gartner 0 20 40 60 80 100 单位：% 83% 95% 74% 76% 85% 96% 92% 93% 94% 95% 92% 90% 4Q191Q19 2Q19 3Q19 1Q20 2Q20 3Q20 4Q20 1Q21 2Q21 3Q21 4Q21 8 德勤芯片行业系列白皮书之兵临城下 ， 粮草未及 汽车芯片战略重整之启思 | 第二部分 内观篇 汽车行业迎来 “ 芯 ” 机遇 ， 但短期内短缺仍将持续 9 德勤芯片行业系列白皮书之兵临城下 ， 粮草未及 汽车芯片战略重整之启思 | 第二部分 内观篇 汽车行业迎来 “ 芯 ” 机遇 ， 但短期内短缺仍将持续 第二部分 内观篇 汽车行业迎来 “ 芯 ” 机遇 ， 但短期内短缺仍将持续 2.1 新能源汽车持续放量 ， 汽车芯片扬帆起航 2.1.1 电动智能化发展推动汽车芯片需求增加 随着汽车新四化进程不断推进 ， 全球新能源汽车市场将 迎来快速增长 ， 各国新能源汽车渗透率持续提升 。 数据显示 ， 预计至 2025年 ， 全球新能源汽车销量将突破 2100万辆 ， 五年复合增长率约37% 。 另外 ， 疫情并未阻止 全球汽车产业电动化 、 智能化的脚步 ， 基于不同发展目标 ， 各国新能源汽车渗透率持续提升 。 图 7： 2018-2025年全球新能源汽车销量和预测 图 8： 2019-2020年全球主要国家新能源汽车渗透率 数据来源 ： 德勤分析 数据来源 ： 德勤分析 +37.0% +24.6% 单位：百万辆 2,142 1,600 1,178 861 608 326 222210 0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 2023F 2024F 2025F2022F2018 2019 2020 2021F 英国法国中国 单位： % 德国 美国 13% 3% 5% 2019 2020 6% 3% 2% 2% 3% 9% 9% 10 德勤芯片行业系列白皮书之兵临城下 ， 粮草未及 汽车芯片战略重整之启思 | 第二部分 内观篇 汽车行业迎来 “ 芯 ” 机遇 ， 但短期内短缺仍将持续 聚焦中国 ， 作为全球最大的新能源汽车市场 ， 新能源汽 车保有量位居第一且消费者对汽车智能化水平接受度最 高 。 2020年 ， 一项消费者调研对比了德国 、 美国和中国三 个国家消费者对自动驾驶的接受程度 ， 根据数据显示 ， 约 50%的中国消费者认为自动驾驶非常重要 ， 这一比例远高 于美国与德国 。 相反 ， 仅 2%的中国消费者表达了 “ 不想拥 有 ” 自动驾驶功能 ， 而约 30%美国与德国消费者表达了相 同的想法 。 这意味着中国将成为汽车电动智能化最重要的 市场 。 智能化程度已经成为消费者心中评判新能源汽车吸引力 的核心指标 ， 随着电动化及智能化水平的进一步提高 ， 芯片对于汽车的重要性不言而喻 。 在感知层面 ， 车上多 传感器融和 ， 包括通过雷达系统 （ 激光雷达 、 毫米波雷 达和超声波雷达 ） 和视觉系统 （ 摄像头 ） 对周围环境进 行数据采集 。 在决策层面 ， 通过车载计算平台及合适的 算法对数据进行处理 ， 做出最优决策 ， 最后执行模块将 决策的信号转换为车辆的行为 。 在控制执行层面, 主要 包括车辆的运动控制及人机交互 ， 决定每个执行器如电 机 、 油门 、 刹车等控制信号 。 图 9： 全球主要国家新能源汽车销量 ， 20192020年 图 10： 消费者对于全自动驾驶的重要性调查数据 ， 2020年 数据来源 ： 乘联会 、 国家信息中心 、 德勤分析 1.4 单位： % 德国 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 中国 美国 不想拥有 可有可无 非常重要 2% 49% 33% 52% 15% 30% 54% 16% 49% 0.0 0.1 0.2 0.3 1.20.4 0.60.5 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.3 1.4 1.33 0.18 0.19 0.11 0.40 1.20 0.33 0.32 0.07 0.08 0.11 0.08 英国 挪威 法国 中国 德国 美国 2019 2020 单位：百万辆 11 德勤芯片行业系列白皮书之兵临城下 ， 粮草未及 汽车芯片战略重整之启思 | 第二部分 内观篇 汽车行业迎来 “ 芯 ” 机遇 ， 但短期内短缺仍将持续 图 11： 芯片在汽车上的主要应用 记忆 DRAM, NAND, NOR 触角 超声波 /毫 米波雷达 神经网络 以太网 耳朵 V2X射频 芯片 大脑 CPU/MCU/ FPGA/ASIC 目光 LED车灯 眼睛 CMOS 心脏 MOSFET, IGBT,第三 代半导体 数据来源 ： 德勤分析 芯片是智能汽车的 “ 大脑 ”。 GPU、 FPGA、 ASIC在自 动驾驶AI运算领域各有所长 。 传统意义上的CPU通常为 芯片上的控制中心 ， 优点在于调度管理 、 协调能力强 ， 但 CPU计算能力相对有限 。 因此 ， 对于AI高性能计算而 言 ， 人们通常用GPU/FPGA/ASIC来做加强 。 功率芯片是智能汽车的 “ 心脏 ”。 无论是在引擎 、 驱动 系统中的变速箱控制和制动 、 或者转向控制等都离不开 功率芯片 。 摄像头CMOS是智能汽车的 “ 眼睛 ”。 CMOS图像传感 器与CCD （ 电荷耦合组件 ） 有着共同的历史渊源 ， 但 CMOS比 CCD的价格降低15%-25% ， 同时 ， CMOS芯片 可与其它硅基元器件集成利于系统成本的降低 。 在数量 上 ， 倒车后视 ， 环视 ， 前视 ， 转弯盲区等L3以上的辅助 驾驶需要约18颗摄像头 。 射频接收器是智能汽车的 “ 耳朵 ”。 射频器件是无线通 讯的重要器件 。 射频是可以辐射到空间的电磁频率 ， 频 率范围从300KHz 300GHz之间 。 射频芯片是指能够将 射频信号与数字信号进行转换的芯片 ， 它包括功率放 大器PA 、 滤波器 、 低噪声放大器LNA 、 天线开关 、 双工 器 、 调谐器等 。 未来 ， 射频芯片将像汽车的耳朵一样将 助力C-V2X技术发展 ， 将 “ 人 -车 -路 -云 ” 等交通参与要 素有机联系在一起 ， 弥补了单车智能的不足 ， 推动协同 式应用服务发展 。 超声波/ 毫米波雷达是智能汽车的 “ 手杖 ”。 智能汽车通 过传感器获得大量数据 ， L5级别的汽车会携带传感器将 达到20个以上 。 车载雷达主要包括超声波雷达 、 毫米波 雷达和激光雷达三种 。 其中 ， 中国超声波雷达已发展的 相对成熟 ， 技术壁垒不高 ； 毫米波雷达技术壁垒较高 ， 且是智能汽车的重要传感器 ， 目前处于快速发展的阶 段 ； 激光雷达技术壁垒高 ， 是高级别自动驾驶的重要传 感器 ， 但目前成本昂贵 、 过车规难 、 落地难 。 存储芯片是智能汽车的 “ 记忆 “。 智能汽车产业对存储 器的需求与日俱增 ， 在后移动计算时代 ， 车用存储将成 为存储芯片中重要的新兴增长点和决定市场格局的力 量 。 DRAM、 Flash、 NAND未来将被广泛地应用在智能 汽车各个领域 。 此外 ， 随着云和边缘计算将在智能汽车 领域大放异彩 ， 以及L4/L5级自动驾驶汽车发展出复杂 网络数据及应用高级数据压缩技术 ， 未来本地存储数量 将趋于稳定 ， 甚至可能出现下降 。 汽车面板呈多屏化趋势 。 目前车载显示设备主要包括中 控显示屏和仪表显示屏 ， 此外智能驾驶舱仪表显示屏 、 挡风玻璃复合抬头显示屏 、 虚拟电子后视镜显示屏 、 后 座娱乐显示屏逐渐成为智能汽车发展的新需求方向 。 LED已经全面普及至智能汽车的照明领域 。 LED在照明 的亮度和照射距离上做到了过去卤素灯无法企及的高 度 ， 可以做到弯道辅助 （ 随动转向 ）、 随速调节 、 车距 警示等功能 。 随着LED体积 、 技术的发展 ， 其智能化开 始被大力开发 ， 进而向着高亮 、 智能 、 酷炫的方向大步 迈进 。 12 德勤芯片行业系列白皮书之兵临城下 ， 粮草未及 汽车芯片战略重整之启思 | 第二部分 内观篇 汽车行业迎来 “ 芯 ” 机遇 ， 但短期内短缺仍将持续 2.1.2 汽车智能化趋势驱动单车芯片价值提升 与传统燃油车相比 ， 新能源单车使用芯片数量逐渐变 大 。 以自动驾驶技术为例 ， 自动驾驶级别越高 ， 对传感 器数量要求越多 ， L3级别自动驾驶平均搭载8个传感器 芯片 ， 而L5级别自动驾驶所需传感器芯片数量提升至20 个 。 同理 ， 车辆所需处理与储存的信息量也与自动驾驶 技术成熟度正相关 ， 进一步提升了控制类芯片和储存类 芯片的搭载量 。 据统计 ， 至2022 年 ， 新能源汽车车均芯 片搭载量约1459 个 ， 与传统燃油车搭载芯片数量逐渐拉 开距离 。 图 12： 不同级别自动驾驶所需传感器芯片数量 图 13： 2012-2022年中国每辆汽车搭载芯片数量 数据来源 ： 德勤分析 数据来源 ： 德勤分析 单位：个 20 6 2 8 +12 +2 L1 L2 L3 L5 单位：个 1,459 813 580567 438 934 20172012 2022F 传统燃油车 新能源汽车 此外 ， 以电力系统作为动力源的新能源汽车 ， 对电子元器 件功率管理 ， 功率转换的要求更高 ， 提升了汽车芯片的价 值 。 随着自动驾驶技术逐渐成熟 ， 单车搭载芯片的价格也 将更高 。 据统计 ， 至 2025年 ， 汽车电子元器件 BOM（ 物料 清单 ） 价值将有显著提升 ， 这主要是来自于新能源汽车电 池管理及电动动力总成对电子元器件的需求 （ 如逆变器 、 动力总成域控制器 DCU、 各类传感器等 ）。 图 14： 汽车电动化带来的电子元器件 BOM提升 数据来源 ： 德勤分析 2,8751,860 770 395640 2019燃油车 ICE 动力 系统传动 系统辅助 电池管理 电动动力总成 2025F 纯电动车 单 位 ： 美元/车 13 德勤芯片行业系列白皮书之兵临城下 ， 粮草未及 汽车芯片战略重整之启思 | 第二部分 内观篇 汽车行业迎来 “ 芯 ” 机遇 ， 但短期内短缺仍将持续 图 15： 汽车电子电气化架构演变路线图 数据来源 ： 德勤分析 2.1.3 汽车电子电气化架构走向集中式 ， 推动芯片性能发 生结构性转变 随着近年来消费者对汽车经济性 、 安全性 、 舒适性 、 娱乐 性等需求的提升 ， 分布式电子电气架构已无法满足未来更 高车载计算能力的需求 。 不仅如此 ， 电动智能化进一步推 动了电子控制器的数量 ， 随着车内 ECU、 传感器数量增加 ， 整车线束成本和布线难度也跟着大幅提升 。 因此无论是对 更强大的算力部署 、 更高的信号传输效率需求 ， 还是出于 车身减重和成本控制的考量 ， 都要求汽车电子电气的硬件 架构从传统分布式朝着 “ 集中式 、 轻量精简 、 可拓展 ” 的方 向转变 。 功能型ECU 域控制器 区控制器 中央网关 传感器和执行器 分布式E/E 架构 传统（2015年） 架构 形态 架构 特点 优 缺点 现在（2020年） 未来（2025年后） （跨）域集中式、E/E 架构 整车集中式E/E架构 动力 底盘 车身 IVI IVI 左前 右前 左后 右后 传感器 执行器 动力 中央计算平台 中央计算平台 车云计算 分布式、独立功能的ECU 基于CAN和LIN总线通信，BCM集 成网关 基于汽车电子部件功能划分几个 大域，如动力域、底盘域、座舱 域、动驾驶域、车身域 通信网络：CAN叠加以太网 中央计算平台是最高决策层， 区控制器根据车的物理位置划 分，充当网关角色，分配数据 和电力 云计算+汽车中央计 算机+传感器+执行 器架构 专用传感器、专用ECU及算法， 算力不能协，并相互冗余 分布式架构需要大量内部通信， 导致线束成本大幅增加 将分散的ECU集中到域控制器中， 更容易实现OTA升级 更高的运算能力 支持更灵活高速的通信网络 安全机制要求更高 在物理上简化线束设计复杂度， 降低成本 SOA的软件架构，支持软件功能 的迭代和扩展 车内和云端架构无缝 结合：车端计算用于 车内部的实时处理， 云计算作为补充，为 智能汽车提供非实时 性的数据交互和运算 处理（如IVI） 14 德勤芯片行业系列白皮书之兵临城下 ， 粮草未及 汽车芯片战略重整之启思 | 第二部分 内观篇 汽车行业迎来 “ 芯 ” 机遇 ， 但短期内短缺仍将持续 2.2 “ 芯片荒 ” 持续蔓延 ， 短期难以改善芯片 相较芯片行业整体情况 ， 汽车芯片短缺尤为突出 。 据 AFS 预测 ， 2021年全球汽车将减产 810.7万辆 ， 带来共计 2100 亿美元的经济损失 ， 中国市场损失额预计约 260亿美元 。 疫情期间对于需求的错判是造成短期内汽车芯片短缺的 最大诱因 。 受新冠肺炎疫情影响 ， 2020年初 ， 汽车厂商 降低了对新车需求量的预测 ， 因此减少了相关零部件的 订单 。 图 16： 1Q18 4Q20台积电营收中汽车的占比 数据来源 ： Factiva % 0.0% 1.0% 2.0% 3.0% 4.0% 5.0% 6.0% 4Q193Q191Q192Q18 4Q181Q18 3Q18 2Q19 1Q20 2Q20 3Q20 4Q20 1Q21 同期 ， 疫情激发了消费电子类产品的需求 ， OEM厂商下 调的芯片订单几乎全部被消费电子类需求所吸收 。 以 2020年第一季度为例 ， 全球笔记本电脑 、 电视 、 手机 、 汽 车 、 服务器等出货量均有大幅提升 ， 笔记本电脑的出货量 涨幅超过 35%， 面对激增的消费需求 ， OEM厂商下调的芯 片订单产能几乎全转移至消费电子类生产需求 ， 导致汽车 出货降至谷底 。 图 17： 2021年 Q1全球笔记 /电视 /手机 /汽车 /服务器出货量 数据来源 ： Factiva 单位：% -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 2021Q12018 2019 2020 笔记本电脑 手机 液晶电视(LCD) 汽车服务器 15 德勤芯片行业系列白皮书之兵临城下 ， 粮草未及 汽车芯片战略重整之启思 | 第二部分 内观篇 汽车行业迎来 “ 芯 ” 机遇 ， 但短期内短缺仍将持续 此外 ， 芯片厂商对于汽车芯片的生产线扩产意愿相对较 弱 ， 也是造成本次芯片短缺的因素之一 。 出于经济性的考 量 ， 晶圆厂商以扩充更为先进的 12英寸 （ 300mm） 晶圆 产能为主 。 12英寸 （ 300mm） 晶圆主要用于生产以电脑 、 平板 、 智 能手机为主的消费电子类产品 ， 相比之下 ， 由于车规级芯 片对安全性及稳定性需求高 ， 主要使用成熟制程的 8英 寸 （ 200mm） 产线生产 。 由于 300mm产线生产效率更 高 ， 覆盖下游应用更广 ， 供给侧产能扩张主要以 12英寸 （ 300mm） 产能为主 。 以模拟芯片生产为例 ， 用 12英寸 产线生产模拟芯片比 8英寸产线节约 40%的生产成本 ， 为此毛利率可提高 8%。 因此 ， 据预测 ， 未来全球晶圆厂 300mm产能增长率约为 200mm产能增长率的 2倍 。 2.3 芯片长期需求旺盛 ， 国产替代趋势明确 本轮芯片短缺的主要原因是疫情环境下汽车芯片市场需 求与供给不匹配 ， 因此 ， 最有效的解决方案为扩大供给侧 产能 。 然而 ， 由于芯片生产线从建立到规模化生产的周期 在 1-2年左右 ， 本轮芯片短缺将持续至 2022年第二季度 。 图 18： 2020-2024年成熟制程 8英寸 （ 200mm） 和先进 制程 12英寸 （ 300mm） 晶圆产能增长率 图 19： 成熟制程 8英寸 （ 200mm） 和先进制程 12英寸 （ 300mm） 生产成本对比 （ 模拟芯片 ） 图 20： 全球芯片库存指标预测 数据来源 ： Gartner 数据来源 ： 德州仪器 数据来源 ： Gartner 单位：百万片/年 8英寸（200mm） 12英寸（300mm） 35 47 2024F2020 +8% 19 33 2020 2024F +15% 芯片库存 指数 3Q221Q21 4Q222Q21 3Q21 4Q21 1Q22 2Q22 恢复正常 轻微短缺 严重短缺 单位：美元/个 生产成本 封测 200mm晶圆 300mm晶圆 0.20 0.20 0.20 0.12 0.40 生产 封测 0.32 16 德勤芯片行业系列白皮书之兵临城下 ， 粮草未及 汽车芯片战略重整之启思 | 第二部分 内观篇 汽车行业迎来 “ 芯 ” 机遇 ， 但短期内短缺仍将持续 数据来源 ： 公开资料整理 ， 德勤分析 短期内 ， 我们观察到包括传统车企 、 造车新势力以及自主 品牌在内的多家车企纷纷采取一些短期应对措施以缓解 芯片短缺带来的生产压力 ， 主要举措包括临时芯片替代和 车辆减配交付 。 临时芯片替代 。 据悉 ， 某豪华进口品牌 OEM计划在非必要 的车载功能上采取临时芯片替代方案 ， 待芯片供给恢复后 再为消费者进行更换与升级 ， 将必要的芯片留给利润较高 的车型或排放更低的车型以完成减排任务 。 此举在保障汽 车核心安全功能不受影响的情况下 ， 通过调整芯片使用结 构 ， 降低汽车芯片短缺带来的影响 。 同样 ， 拥有芯片自研能力的电动汽车头部 OEM也都在积极 采取行动应对这一问题 。 据了解 ， 由于具备芯片开发能力 ， 该类 OEM正试图重新编写软件以适配可得芯片的替代方 案 。 与之类似的传统头部 OEM也正在试图通过重新设计汽 车零部件 ， 以适配更多可得芯片 ， 降低短缺芯片的使用量 。 车辆减配交付 。 除了探索芯片替代的可能性外 ， 多家车企 均采用了减配交付的方式保障汽车产线正常运行 。 以某头 部造车新势力为例 ， 为了保障车辆正常交付 ， 该公司减少 了近期交付车型所搭载的毫米波雷达数量 ， 由原计划的 5 颗毫米波雷达降低至 3颗 ， 待所需芯片恢复供给后再为消 费者进行补充安装 。 同样 ， 多家传统国际车企也采用减配 方式应对芯片短缺危机 ， 如减少非必要零部件的芯片使用 量 ， 降低车载配置等 目前来看 ， 虽然各家车企均采取不同类型的解决方案 ， 但 却不是长久之计 。 无论是临时替代方案还是车辆功能的减 配方案 ， 都将进一步提高车企研发成本 ， 降低消费者购车 信心 。 中长期而言 ， 对于不同种类的汽车芯片 ， 由于技术壁垒不 同 ， 紧缺程度和未来应对举措将有所差异 。 微控制器 （ MCU） 芯片紧缺程度最高 ， 恢复存在挑战 。 车 规级 MCU芯片研发周期长 、 配套要求高 、 连带责任大 ， 短 期内难以看到 OEM厂商或芯片企业在高端车规级 MCU芯 片产业链有所突破 。 全球头部前五的企业分别是恩智浦 、 英飞凌 、 瑞萨电子 、 意法半导体及德州仪器 ， 共计拥有超过 95%的市场份额 。 另外 ， 全球约 70%的车规级 MCU芯片为 台积电代工 ， 国产替代可行性较小 。 因此 ， 在台积电产能 调整完成前 ， 该类芯片将一直处于短缺状态 。 功率芯片 （ IGBT） 紧缺程度中期有望缓解 。 由于 IGBT芯片 生产工艺相对成熟 ， 车规级 IGBT芯片已经突破技术壁垒 ， 部分实现国产替代 ， 国内产能可满足短期需求空白 。 用于电源管理的模拟芯片紧缺程度正在逐步缓解 。 由于 该类型芯片的工艺较为成熟 ， 除了头部企业大量占领市场 外 ， 包括中国在内的各地区均有中小型厂商实现了技术追 赶并逐步进入了本区域供应链 ， 国产替代效应显现 。 图 21： 各个芯片细分品类短缺情况及短缺缓解难度 主流厂交货普遍推迟 ， 据三季 度市场统计 ， 平均交货周期在 20周以上 ， 延迟 2倍左右 三季度市场数据显示 ， 不同厂 商交货周期波动明显 ， 分别为 30至 50周不等 二季度部分厂商交货周期最 长可至 20周 ， 且下游消费电子 等产品挤占产能 工艺复杂度最高且产能集中 ， 其生产高度依赖规模经济 ， 头部 IDM厂商逐步尝试加工外包 ， 产能 70%来自台积电 国产替代进程缓慢 ， 仅少量中国厂商可量产低端车规级 MCU， 并仅能应用在非车身控制场景 （ 座椅 、 空调等 ） 工艺壁垒适中厂商产能相对分散 ， 尤其在乘用车 650V以下 IGBT领域 ， 在欧美 、 日韩和中国均有领先玩家和产能布局 国产替代成功突破 ， 如中车 、 比亚迪和斯达等厂商的 IGBT产 品已成功进入领先 OEM供应链 工艺成熟且下游应用广泛 ， 头部前五产商市占率超 65%， 但各 区域仍有中小型厂商有 “ 长尾 ” 量产能力 国产替代比例逐步上升 ， 中国厂商技术水平与海外领先企业 差距缩窄 ， 进口替代现象逐步延伸至车规级市场 当前紧缺程度 MCU 芯片 IGBT 芯片 模拟芯片 如电源管理 芯片等 未来应对难度 17 德勤芯片行业系列白皮书之兵临城下 ， 粮草未及 汽车芯片战略重整之启思 | 第二部分 内观篇 汽车行业迎来 “ 芯 ” 机遇 ， 但短期内短缺仍将持续 18 德勤芯片行业系列白皮书之兵临城下 ， 粮草未及 汽车芯片战略重整之启思 | 第三部分 筹谋篇 重塑汽车产业价值链 ， 共筑行业繁荣新生态 第三部分 筹谋篇 重塑汽车产业价 值链 ， 共筑行业繁荣新生态 3.1 政策助力行业建设 ， 补齐产业短板 中国政府在扶持芯片产业不遗余力 。 纵观行业发展沿革 ， 政 府及相关部门在汽车芯片行业中扮演的角色逐步深化 ， 总 结而言 ， 政府及相关部门积极扮演了如下关键角色 ： 其一是政策推动者 。 通过制定税收减免等经济性手段 ， 对 芯片产业链企业予以发展支持 。 例如 ： 进口设备 、 材料 、 零 配件免关税政策 ； 设备 、 材料 、 封测公司所得税 “ 两免三减 半 ” 政策等 ， 同时也在教育 、 科研 、 开发 、 融资 、 应用等各个 方面支持并培养相关人才 其二是本土隐形冠军的培养者 。 自 2014年起 ， 财政部 、 工 信部 、 国家开发银行等联合发起了国家级产业基金 “ 国家 集成电路产业投资基金 ”， 该基金重点投资了国内芯片产 业链龙头企业 ， 强力支持了我国自主可控集成电路供应链 的构建 。 其三是行业发展策略制定者 。 2021年两会期间 ， 中央政府 制定策略以提高车规级芯片国产化率 。 会上提出了 “ 提高车 规级芯片国产化率 ” 和 “ 制定车规级芯片 “ 两步走 ” 的策略 指引 ： 第一步由主机厂和系统供应商共同推动 ， 扶持重点芯 片企业 ， 帮助芯片企业先解决技术门槛较低的车规级芯片 国产化问题 ， 提升其车规级国产化体系能力 。 第二步 ， 由芯 片供应商推动 ， 形成芯片供应商内生动力机制 ， 解决技术门 槛高的车规级芯片国产化问题 。 其四是资源整合者与行业标准制定者 。 汽车行业的芯片认 证标准严格 ， 对安全性的需求极高 。 然而 ， 当前国内汽车芯 片领域内缺乏健全的标准体系和测试认证平台 ， 车规级芯 片的工艺质量缺少体系化的积累 ， 这些现象均阻碍了汽车 芯片企业的长期投入意愿 。 2020年 ， 中国汽车芯片产业创 新联盟成立 ， 联盟跨界融合汽车和芯片两大产业 ， 联合产 业链上下游共同组建 ， 形成透明 、 一致公开的行业认证标 准 ， 打通产业链上下游资源共同推动行业 。 同年 ， 由工信 部电子信息局颁布的汽车芯片供需对接手册 ， 提出建立汽 车芯片的供需平台 ， 整合行业上下游供需资源 ， 通过信息 及资源的打通 ， 解决因为信息不对称带来的供需不平衡 。 图 22： 国家集成电路产业投资基金投资规模及带动投资 图 23： 国家集成电路产业投资基金 （ 一期 ） 投资类别 （ 2019） 数据来源 ： 公开资料整理 ， 德勤分析 数据来源 ： 公开资料整理 单位：亿元 带动投资 投资规模 2,041 0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000 9,000 1,0000 5,145 7,143 大基金一期 (2014-2019) 大基金二期 (2019-至今) 1,387 设计 制造 封测 设备 材料 产业生态 20% 48% 11% 19% 1% 1% 19 德勤芯片行业系列白皮书之兵临城下 ， 粮草未及 汽车芯片战略重整之启思 | 第三部分 筹谋篇 重塑汽车产业价值链 ， 共筑行业繁荣新生态 图 24： 国家出台扶持集成电路发展的相关政策 年份 政策及举措 发布机构 政策解读 2016年 “ 十三五 ” 国家战略性 新兴产业发展规划 国务院 支持提高代工企业及第三方IP核企业的服务水平 ， 支持涉及企业与 制造企业协同创新 ， 推动重点环节提高产业集中度 。 推动芯片产业 链协同创新 2016年 国家信息化发展战略 纲要 中共中央办公厅 、 国务 院办公厅 以体系化思维弥补单点弱势 ， 打造国际先进 、 安全可控的核心技术 体系 ， 带动集成电路 、 基础软件 、 核心元器件等薄弱环节实现根本 性突破 2017年 战略性新兴产业重点 产品和服务指导目录 国家发改委 在电子核心产业中将集成电路 、 新型元器件列入战略性新兴产业重 点产品目录 2017年 汽车产业中长期发展 规划 国家发改委 、 工信部 、 科技部 针对产业短板 ， 支持优势企业开展政产学研用联合攻关 ， 重点突破 动力电池 、 车用传感器 、 车载芯片 、 电控系统 、 轻量化材料等工程 化 、 产业化瓶颈 ， 鼓励发展模块化供货等先进模式以及高附加值 、 知识密集型等高端零部件 2017年 工业强基 IGBT器件一 条龙应用计划 工信部 针对新能源汽车 、 智能电网 、 轨道交通三大领域 ， 重点支持IGBT 设计 、 芯片制造 、 模块生产及IDM 、 上游材料 、 生产设备制造等 环节 ， 促进IGBT及相关产业的发展 2018年 扩大升级信息消费三年 行动计划 （ 2018-2020） 工信部 加大资金支持力度 ， 支持信息消费前沿技术研发 ， 拓展各类新型产 品和应用 。 各地工业和信息化 、 发展改革主管部门要进一步落实鼓 励软件和集成电路产业发展的若干政策 ， 加大现有支持中小微企业 税收政策落实力度 2018年 关于集成电路生产企 业有关所得税政策问题 的通知 财政部 、 税务总局 、 发改委 、 工信部 确立集成电路生产企业的 “ 两免三减半 ”、“ 五免五减办 ” 等税收 政策 2018年 战略性新兴产业分类 2018 国家统计局 将集成电路制造和芯片分立器件制造列为战略性新新兴产业 。 2019年 关于政协十三届全国委 员会第二次会议第 2282 号 （ 公交邮电类 256号 ） 提案答复的函 工信部 持续推进工业芯片材料 、 芯片 、 器具及IGBT模块产业发展 ， 根据产 业发展形势 ， 调整完善政策实施细则 ， 更好的支持产业发展 2020年 关于印发新时期促进 集成电路产业和软件产业 高质量发展若干政策的 通知 国务院 从财税 、 投融资 、 研究开发 、 进出口 、 人才 、 知识产权 、 市场应 用 、 国际合作等多方面鼓励集成电路产业发展 2020年 智能汽车创新发展 战略 发改委等 11部委 明确提出建设包括车规级芯片 、 智能操作系统和智能计算平台等智 能汽车关键零部件产业集群 20 德勤芯片行业系列白皮书之兵临城下 ， 粮草未及 汽车芯片战略重整之启思 | 第三部分 筹谋篇 重塑汽车产业价值链 ， 共筑行业繁荣新生态 年份