史無前例的缺芯潮，正在改變什麼

文/陳伊凡

編輯/謝麗容

2021年，史無前例的全球大缺貨，讓芯片，這個原本隱藏在手機、電腦、汽車等產品之下的部件走到了聚光燈下。

根據第三方諮詢機構高盛的報告，始發於汽車行業的全球芯片短缺，已影響了從鋼鐵和預拌混凝土到空調、啤酒廠、肥皂製造業等169個行業。

沿“缺芯潮”溯源，最初是全球發酵的新冠肺炎疫情，導致汽車廠商調整銷售預測，向芯片代工廠提出減產要求。於是，芯片代工廠將原本給汽車廠商的訂單留給雲計算、消費電子等信息產品。

疫情得到一定控制後，汽車銷量出現反彈，而芯片代工廠原本排好的消費電子訂單卻無法取消。如此循環，汽車行業成爲了此次缺芯潮下首當其衝的行業。

另一大因素來自美國對華爲的制裁，這成爲扇動缺芯的“蝴蝶翅膀”。一來，華爲體量大，對各類芯片都有需求，二來，華爲之外的廠商同樣擔憂供應鏈安全，紛紛囤貨自保。囤貨之風在整個行業蔓延，甚至出現了很多僞需求，進一步加劇了芯片的供不應求。無法預料的自然災害，讓原本就供需緊張的芯片產業鏈雪上加霜。

業界預測缺芯持續的時間一再延長，從此前預估的持續至2021年下半年，到現在已經延長到2年-3年。

主要國家、地區和企業做了不少舉措和佈局，以應對不確定環境下的變化，增強自身供應鏈抗風險的能力。

對於中國來說，此次芯片荒讓中國成爲最大的半導體需求市場以及產能的中心，機會與挑戰並存。

全球產業鏈重塑

“缺芯潮”下最大的改變，是加速全球半導體產業鏈的重塑。

芯片製造廠成爲各國各地區爭搶的核心，爭奪甚至超越了經濟因素，增加了政治色彩。一如全球最大芯片代工廠臺積電董事長劉德音在《時代週刊》採訪中所說，赴美建廠是由“對其客戶的政治推動”促成。

一直以來，半導體產業都被認爲是全球化最徹底的領域。沒有一個國家和地區能夠憑藉一己之力建立一條完全自主的半導體產業鏈。一份來自第三方分析諮詢機構波士頓諮詢公司（BCG）和美國半導體協會（SIA）聯合發佈的數據直觀反映了這點。這份數據顯示了2019年全球各國家和地區在半導體上的增加值。美國、韓國、日本、歐洲、東亞分別在產業鏈中扮演不同角色。

美國在芯片設計上佔據優勢，而晶圓製造主要集中在中國臺灣和韓國，中國大陸在封裝測試上佔據優勢。韓國優勢則在存儲。美國、日本和歐洲，在半導體設備產業貢獻的增加值最高。

但這一次，這種明確的角色分工將各國的供應鏈暴露在風險下——一旦某個地區的局勢發生變化，使得其所承擔的供應鏈角色受到衝擊，影響將擴散全球。

美國、歐洲都出臺了相應的計劃，試圖建立本土芯片製造產業。畢竟，缺芯之下，產能爲王。誰能拿到產能，就能在這場缺貨浪潮中突出重圍。

2021年3月31日，美國總統拜登公佈了一項規模2.3萬億美元的基礎設施計劃，其中，提議國會撥出500億美元補貼美國半導體產業的製造和芯片研發。BCG和SIA的聯合報告中指出，這項500億美元的激勵計劃將使美國在未來10年內建成19座晶圓廠，將使美國保持“最低可行產能”。

9月27日，英特爾在亞利桑那州的兩座工廠正式開始建設。與此同時，臺積電在美國亞利桑那州的晶圓廠也在建設中。

歐盟領導人則在最近宣佈了《歐洲芯片法案》，旨在支持提高研究、設計和測試能力，並確保國家投資與更廣泛的聯盟的投資相協調。歐盟委員會主席表示，最終目標是2030年，將歐洲半導體生產的全球份額提到20%。

今年初，臺積電宣佈將在日本開設子公司，擴展3D IC的研究，日本經濟產業省宣佈將投資370億日元（約21.4億元人民幣）支持臺積電在日本設立研發中心。日本的半導體企業也將和臺積電展開合作。

韓國政府則計劃，截至2030年，在韓國構建全球最大規模的半導體產業供應鏈——“K—半導體產業帶”，集半導體生產、原材料、零部件、設備和尖端設備、設計等爲一體，同時給予相關企業一系列政策支持。

另一面，企業爲了緩解供應鏈壓力，也加快了供應鏈的全球佈局，以免“把雞蛋都放在一個籃子裏”。例如一家頭部美國半導體企業，就加速了其在亞洲擴建產能的計劃，並在下游，通過投資、併購的方式，保證供應鏈安全。除了亞洲的疫情相對緩和，它們更看重的是位於亞洲的全球最大的半導體市場，以及亞洲的製造、封測產業鏈集中，這能給它們帶來諸多便利。

在芯片荒下，全球半導體產業鏈的格局將重塑，一波“建廠潮”正在全球範圍發生。

根據國際半導體產業協會（SEMI）預測，全球半導體制造商將於2021年底之前啓動建設19座新的高產能晶圓廠，2022年開工建設另外10座晶圓廠，以滿足通訊等市場對於芯片不斷增加的需求。未來這29座晶圓廠的設備支出預計將超過1400億美元。

但建立本土產業鏈仍需很長時間，建廠潮下，多少投入能夠最終轉化爲真正的產能還未可知。且不論建設晶圓廠的連續、鉅額投資，還有適合晶圓製造廠的環境、人才配置、交通、產業鏈資源、政策等因素。短時間內，缺芯的情況仍然無法緩解。

修正供應鏈問題

“缺芯潮”帶來的另一個特徵，就是供應鏈的囤貨現象和漲價。

全球半導體市場半個世紀以來，一直在“硅週期”裏起起伏伏，在景氣和低迷間來回打轉，通常以四年爲一個週期。

半導體行業專家莫大康在一篇文章中解釋了造成這種起伏漲跌的原因，主要歸於全球宏觀經濟形勢、部分電子產品的創新或是需求飽和，還有半導體廠商的產能擴充。

一份SEMI的數據直觀解釋了這個週期：全球半導體硅片出貨量在2009年出現低谷，全球半導體市場規模急劇萎縮；2010年之後的四年時間，市場規模開始復甦，2012年出現小幅下降，2014年到2018年進入上升態勢，到2019年，出現小幅回落。

按照以往的習慣，芯片代工廠會統籌管理客戶需求，通過反週期建設提前佈局，以確保剛建好的產線能夠趕上產能緊張的時機。但這一次，新冠疫情引發的連鎖效應和不確定的政治局勢，打得芯片代工廠措手不及。

囤貨，是這一輪硅週期中最突出的特徵之一。囤貨行爲並非此次纔有，在過去，一些芯片代理商通過對需求的提前瞭解，提前囤貨，在一次次的硅週期中賺得盆滿鉢滿。只是這一次，囤貨的規模大、影響深，對供應鏈的健康帶來極大的負面影響。

臺積電三季度財報顯示了供應鏈的囤貨行爲，其庫存較2020年同期上漲了66%，存貨天數高達85天。

以消費電子爲例，正常的庫存週期是一個月，但這次很多企業都以年爲單位進行囤貨。不妨算一筆賬，根據第三方數據調研機構Counterpoint統計，2019年華爲手機佔全球手機的出貨量爲16%，如果華爲擴大10倍庫存，那麼全球手機廠的供應就跟不上了。

另外，代理商的囤貨也是一個難以預估的變量。像英飛凌、ST這樣的大廠，在中國都是通過代理銷售。代理商的項目經理能夠知道明年需求計劃和產能計劃，如果他們發現需求大於產能計劃的時候，就會進行囤貨，再適時放貨。價格就在這個過程中發生了變化。

囤貨給供應鏈帶來的負面影響，甚至到了企業和政府不得不出手的地步。這是以往沒有發生的事情。

例如臺積電就開始對不同數據點進行測量，破譯哪些是客戶真正需求，哪些訂單是囤貨，推遲一些被認爲沒那麼迫切需要的訂單。劉德音在接受《時代週刊》採訪時指出，臺積電以前並不需要那麼做。

核心企業的一些措施也被用來修正囤貨現象。9月，臺積電迎來歷史上最大漲幅，這並不是臺積電一貫的作風，一直以來，臺積電的價格管理以穩健著稱。臺積電內部決議確定2022年一季度起開始調漲晶圓代工報價，最高端的7納米以下（7納米、5納米）製程將調漲10%，16納米以上的成熟製程將調漲10%-20%。

儘管這讓許多芯片設計廠商措手不及，但這樣的漲價在另一方面也有利於行業的優勝劣汰，修正其中的囤貨行爲，讓客戶更加審慎下單。

與此同時，美國政府已經召開了多次半導體供應鏈會議，試圖發現供應鏈中存在的問題。9月24日，美國商務部工業安全局和技術評估辦公室下發了一則《半導體供應鏈風險公開徵求意見》的通知（下稱“通知”），該通知提出，爲促進供應鏈各環節信息流通，其向半導體供應鏈中對此有興趣的企業徵集相關數據和信息。這份問題清單，事無鉅細，核心指向瞭解目前供應鏈真實需求、產能分佈情況以及是否存在囤貨行爲。

這一舉措對於企業來說顯然不合理，但另一方面也反映了美國政府所面臨的供應鏈問題已經相當緊迫，它們需要將供應鏈面臨的問題掰開揉碎，瞭解哪些是真實需求，哪些是僞需求，囤貨在哪些環節裏發生，問題出現在哪裏。

目前，囤貨現象正在逐漸緩解，當一些僞需求暴露出來，產能亦能夠放鬆，缺芯問題方能有所緩解。

危中有機的國產化

與過去幾輪硅週期不同，這一次，中國成爲半導體市場需求的核心。

根據第三方數據諮詢BCG和SIA的數據，中國市場的最終消費佔了全球芯片產品的24%，與最大需求方美國市場相當。如果再加上中國購買的芯片製造成產品，然後再出口到全球，這部分的市場規模則是35%。

中國對芯片需求的增速也是全球之首。最大的市場、最高的需求增速，必然要求與之相適應的話語權：全球芯片產業鏈的秩序，必然要有與之相適應的治理安排。這也是全球半導體企業不願意放棄中國市場，甚至加碼中國市場的原因。

由於美國的制裁，中國先進製程上突破艱難，但28納米及以上工藝製程，纔是這一次需求的核心。這一輪芯片短缺以成熟製程（指28納米及以上製程）爲主，很多需求甚至採用65納米、90納米、130納米的工藝製程就可以了。8寸晶圓廠所對應的生產工藝製程爲90納米及以上，基本滿足需要。目前，全球的8寸廠主要集中在中國大陸。根據SEMI統計，2021年8寸晶圓產能中國大陸佔大多數，爲18%。並且，中國大陸在28納米半導體產業鏈上可以做到可控。

由於疫情因素，海外代工廠開工率不高，一些海外訂單也轉移到中國。這也是以往極少發生的，因爲單純從市場競爭的角度考慮，中國大陸的代工廠很難能夠從臺積電這樣的大廠搶下成熟工藝的訂單。

有訂單和客戶，意味着擁有迭代和技術進步的機會。一直以來，代工廠都是在與設計公司的配合中成長起來。

國外產品在利用率和產品質量上要求更高，中國大陸只有少數幾家芯片代工廠能夠承接。因此，當一線大廠承接了海外訂單，產能滿載之後，一些中低端產品的訂單也會讓渡給小規模的芯片代工廠。

另一個機會則是當下的國產替代以及特殊工藝等機會。

中國大陸芯片代工廠之所以發展緩慢，原因之一就是缺少客戶和它們共同走完試錯和升級的流程。因此，有客戶就意味着有迭代和技術進步的機會，這有利於中國芯片代工廠在服務和生態上補足功課。

除了製造環節，同樣國產設備和材料廠商也迎來機會。

從數據上看，國產設備在這兩年中標率確有提升。截至2020年3月，華力集成二期釋放的58臺工藝設備中，國產設備13臺，國產化率22%。長江存儲所釋放的376臺工藝設備中，國產設備38臺，國產化率10%。

風投資本也在源源不斷進入國產設備、零部件領域。這幾個領域由於份額小、門檻高，以往風投資本避之不及。

另外，國內一些企業正在通過自建和投資的方式，建立一條可控的半導體產業鏈。最典型的是華爲旗下投資機構哈勃投資，以近乎平均每個月一次的投資腳步，構建其在半導體產業鏈上的佈局。成立三年，其涉及半導體方面的投資就有40多起，並不斷往產業鏈上游深入。這些被投企業大多處於早期階段，還有一些是尚未大量商業化的技術，但重點都指向中國在半導體上的卡脖子環節以及未來的技術方向，其中涉及IC設計、EDA、設備、材料等。這對於中國的半導體產業有極強的拉動作用。

危機往往造就機會，這樣的機會通常和系統性挑戰並存。

即便中國大陸在這兩年裏建廠迅速，但第三方數據分析機構IC Insights在報告中指出，中國的集成電路消費市場與其集成電路產業之間，存在鴻溝。2019年，中國大陸製造的195億美元芯片中，來自總部位於中國大陸公司的IC產量爲76億美元，佔據2019年中國大陸集成電路消費市場1246億美元的6.1%。IC Insights預計，到2024年，中國大陸至少有50%的IC產量將來自中國臺灣和外國公司。

中國半導體發展下，最關鍵的一環是人才，尤其是長期在一線技術崗位沉澱多年的領軍人才。中國芯片產業長期處於一個尷尬的狀態——自身沒有人才積累，在高端人才上只能通過引進的方式。

以半導體生產中，製造環節的人才爲例。一個完整建制，有成熟經驗的工程師團隊對於產線的建立至關重要。

回看中國大陸近五年，已有新增20多家芯片製造廠，但真正實現投產的製造廠數量並不多。半導體第三方分析機構芯謀諮詢做過一個統計，以月產能4萬片的12寸晶圓廠爲例，總監及以上崗位需要30人左右，培養週期在15年以上；總監以下的部門經理需要近百名，培養週期在10年左右；骨幹工程師需要350人左右，至少需要3年至7年培養；初級工程師需要630人左右，需要2年左右培養。芯謀諮詢統計，如果按照新增的20多家芯片製造廠來看，則需要3萬多經驗豐富的產業老手。僅靠中國本土培養，現階段很難實現。

另一方面，中國大陸在發展半導體產業時，往往容易“一窩蜂”，這是業界的共識。風險管控和滿足產能需要之間取得平衡顯得尤爲重要。

青島芯恩董事長張汝京的觀點是，分層負責，風險管控。例如，投資金額小於10億元以下的，按現有方式進行備案；對於政府投資金額低於某一金額，由省市相關發改委窗口指導。金額更大的由上一級的發改委管控。至於民企或外資爲主的（例如民間資本投資超過80%以上的，總投資額小於99億元以下的），因爲政府擔的風險較小，可適度放寬指導窗口。這樣做能夠實現優化的風險管控、分級負責，發揮國企與民企各自的優勢和長處，支持建設質優的半導體廠，滿足集成電路與半導體市場的需要，如此可解產能失調的問題。