芯片缺货的情况究竟有多严重？
复旦大学微电子学院教授、矽典微联合创始人徐鸿涛博士给《中国新闻周刊》讲了一个故事，一家国际知名的芯片厂商希望把一款产成都汇阳投资品转到一家晶圆代工厂生产，这家代工厂表示自己需要购买设备才能扩充产能进行生产，于是就联系设备厂商，但是设备厂商表示自己也没法出产设备，因为没有芯片厂商的芯片。他提醒，这不是一个“段子”，而是真实发生的情况，“这是一个死循环”。
“缺芯”的现状已经影响了半导体产业链上的各个环节，这场去年年底由汽车芯片短缺牵引出的“缺芯潮”已然逐步蔓延。一开始可能只是某个类别、某种制程芯片的短缺，但裹挟着人们对于供应链安全的隐忧，“缺芯潮”的波及范围在不断扩张，高盛最新研究报告指出，全球多达169个行业在一定程度上受到芯片短缺的打击。
手机芯片往往被认为是供应最为充足的品类，相比于此前缺芯的汽车行业在芯片产能中不高的占比，手机及其周边产品芯片产能占据台积电这家全球最大的晶圆代工厂三成以上。一旦缺芯，影响面更大。
缺芯甚至引发了半导体产业前所未有的混乱。“一款芯片可以在多个制程投产，企业会选择性价比最高的制程，比如一款芯片原本在65nm制程投产，但因为该制程产能紧缺，企业就会下意识向下一个制程节点推进，选择在40nm或28nm投产，这样层层传递，一些去年尚未紧缺的制程产能也逐渐变得紧缺。”徐鸿涛说。
产能通道越来越拥堵
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约定的采访时间已经过去40分钟，刘东才坐到《中国新闻周刊》记者对面，他是上海一家芯片设计公司CEO，刚刚结束与华虹宏力领导会面的他感慨，“现在想要见代工厂的人一面太难，邀约多次才安排了这次会面。”
这背后是晶圆代工厂紧俏的产能。集成电路产业有两种商业模式，一种是IDM模式，即芯片设计、制造、封装、测试四个环节在同一家企业完成。与之相对应的是专业分工模式，四个环节由不同企业完成，芯片设计公司将生产外包给晶圆代工厂，两者类似苹果与富士康间的关系，人们熟知的台积电、中芯国际便属晶圆代工厂，其地位有如连接沙漏两个玻璃球的狭窄通道，有多少芯片以怎样的速度交付终端客户，恰恰取决于“通道”的宽窄。
“对晶圆代工厂而言，最基本的产能单位就是25片晶圆，即1个LOT，不同种类的芯片尺寸各异，一片晶圆可以切割出数量不等的芯片，从一千颗左右到上万颗。”刘东告诉《中国新闻周刊》，“我们每月只希望增加200片产能，但现在哪怕增加1个LOT的产能都很难，因为这就意味着其他公司的产能被削减。”
据华虹宏力2020年财报披露，其2020年月产能可达22万片8英寸等值晶圆。有上海市集成电路行业协会人士告诉《中国新闻周刊》，目前华虹宏力产能利用率甚至已达100%~104%。
刘东的公司希望增加一款OLED屏幕电源管理芯片的产能，原本计划在今年进入导入期，预计产能200片/月，客户包括主流OLED屏幕厂商，下游客户是手机等3C产品厂商。刘东坦言，“下游传导来的压力非常大，客户甚至指责我们不守商业信誉。”
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每月新增200片晶圆产能都难以实现，这是芯片产能紧缺的影响已经传导至手机等3C产品厂商的一个缩影。在刘东的记忆中，产能紧缺从去年第三季度便已显现，至第四季度已与当今情况相差不多。
一位无晶圆厂商负责人向《中国新闻周刊》回忆，去年八九月间已经在投片时感到困难。所谓投片，是指芯片设计公司向代工厂下订单，如果有产能便会随之进入产线。“去年八九月时可能要等一两周，到10月、11月时可能就要等待一两个月了，现在则是每个月都要到代工厂沟通，看看能不能挤出一些产能。”
徐鸿涛解释说，其实一款芯片一旦进入生产线到交货，这个时间相对固定，快一点的话不到两个月，慢一点是两到三个月，但排队等待进入产线的时间与产能有关，“现在时间已经很难讲”。
等待所带来的焦虑已经传导到下游厂商。上海来远电子科技有限公司（下称“来远电子”）主要产品是TWS耳机电源管理芯片和服务于手机快充功能的协议芯片，总经理苏淼说，有一位做手机周边电子产品的客户专程从深圳飞到上海，就是为了看一款快充芯片的生产进度，“我告诉他芯片已经进入封装环节，但他还是执意想要亲自看芯片是不是真的在封装。”
而小米管理层今年已于多个场合谈及缺芯话题。今年2月，小米集团合伙人、高级副总裁卢伟冰曾发布微博称，“哎，今年芯片太缺了。不是缺，是极缺……”“芯片缺货的周期不会太短，今年肯定不可能缓解，乐观的话明年上半年会缓解，但我觉得也有一定的难度，也可能明年会出现整体缺货的状况。”大厂已经提早开始囤货，4月底，卢伟冰再度谈及这个话题时透露，以骁龙888芯片为例，小米拿到的货可能是中国所有其他厂商加起来1~2倍。
4月14日，慕尼黑上海电子展上展出的汽车芯片。图/IC4月14日，慕尼黑上海电子展上展出的汽车芯片。图/IC
“产业链都首先保证手机芯片供应，因为手机是拉动其他消费电子产品消费的核心。”刘东透露，现在不管下多少订单，晶圆代工厂每月分配给每家芯片设计公司的产能都是定额，“想要投产哪些产品自己定，在这种情况下确实会砍掉一些消费类产品客户，全力保障HMI">华米OV这样的手机厂商。”
波士顿咨询与美国半导体协会发布的报告显示，智能手机使用芯片的销售额以26%的占比在6个应用领域中排名首位。尽管如此，手机厂商仍然受到芯片短缺的冲击，苹果亦受到影响。彭博社去年11月初曾报道称，苹果正面临电源管理芯片短缺。
“华米OV对产业链的议价能力跟苹果不在一个数量级，苹果不光会关注芯片设计公司这一级供应商，还会帮助他们拿到代工厂的产能保障。”一位国内手机厂商的供应链人士告诉《中国新闻周刊》，理论上说，即使全世界都缺芯，苹果手机也不会缺。
真实需求与恐慌囤货，也许各有一半
产能紧缺的背后是需求的爆发，“宅经济”通常被认为是去年以来消费电子产品需求增加的原因。
2020年，笔记本电脑出货量同比增长30%，达到2.24亿台，新冠肺炎疫情于去年第二季度在全球暴发，平板电脑销量在当季便增长了17%，全年增幅也达到21%。此外，与远程办公、“宅经济”等相关的电子产品例如摄像头、耳机、显示器、服务器等均出现销量激增的现象。
随着越来越多生活用品的电子化、智能化，对芯片的总需求量正在不断上升。图/IC随着越来越多生活用品的电子化、智能化，对芯片的总需求量正在不断上升。图/IC
而随着电子产品，甚至一些居家用品的智能化，其所需的芯片数量也在不断上升。上海菲戈恩微电子科技有限公司（下称“菲戈恩”）CEO黄昊向《中国新闻周刊》举例说，以前一盏台灯不需要任何芯片，但随着5V可调光LED台灯的普及，至少需要将电压从220V转换至5V的MOS管芯片和LED驱动芯片。“包括日常见到的电动自行车由于由电能驱动也需要电源管理芯片”。
同样，智能手机所搭载的芯片数量也在不断攀升。在5月底的一场演讲中，卢伟冰介绍说，一部5G手机所需要的芯片的数量和产能大约是4G手机的两倍，射频芯片的需求大约是4倍，而且5G手机发展速度非常快，这造成了大量的芯片需求。
“智能手机需要搭载的电源管理芯片越来越多，每一套子系统，如射频、音频、WiFi等都需要单独的电源管理芯片，在智能手机拥有多条电源轨的情况下，电源管理系统也一定是分布式的。”苏淼以近期手机厂商颇为短缺的电源管理芯片为例解释，“智能手机的功能在增多，相当于在河流主干道上分出更多支流，而每一条支流都需要配备电源管理芯片。”
此前有传言称，正是因为芯片紧缺，华为不再随手机赠送电源适配器，即人们常说的“充电器”。虽然受访的多位电源管理芯片设计厂商都向《中国新闻周刊》否认了这一说法，但随着快充的普及，充电器所需芯片数量确实在成倍增长。
参观者在2020中国国际半导体博览会上观看中芯国际生产的芯片。图/IC参观者在2020中国国际半导体博览会上观看中芯国际生产的芯片。图/IC
“以前手机使用的充电器只需要两颗芯片，但随着Type-C充电接口普及，快充时代到来，充电器用到五六颗芯片很正常。”刘东说，过去充电线也不需要芯片，但如今适用于快充的充电线都要搭载一颗协议芯片，“仅此一项所带来的芯片需求增量便是‘天量’。”
的确，以智能手机的出货量，每部手机哪怕只增加一颗芯片都会形成“天量”需求。
上海酷芯微电子有限公司（下称“酷芯微电子”）董事长姚海平对《中国新闻周刊》说，“比如从iPhone 8 到 iPhone 12，摄像头数量从1个增加到3个，意味着所需芯片数量也在成倍增长，智能手机每年的出货量可以达到10亿级，仅摄像头数量增加给芯片产能带来的压力可想而知。”
现实中，从2020年下半年开始，服务于摄像功能的CIS芯片便出现短缺，Omdia在今年1月的报告中指出，应用在中低端手机的500万像素和800万像素的CIS芯片正面临严重短缺现象。全球第二大CIS供应商三星从2020年12月开始，已经将其CIS的价格提升了40%，而其他CIS供应商也提价20%左右。
智能手机所需芯片数量在增加，但这似乎并不足以解释短期内订单的激增。
“安卓手机几乎百分之百有指纹识别功能，排除苹果的各类终端，2020年指纹识别芯片的市场规模为10亿颗，相比2019年增幅达10%~15%，9亿颗用于智能手机，剩下的被平板电脑、笔记本电脑、智能门锁等市场瓜分。”黄昊告诉《中国新闻周刊》，去年菲戈恩指纹识别芯片出货量为4000万颗，今年预计增长50%，达到6000万颗，5500万颗被手机厂商采购，主要客户便是三星与一家国内手机厂商。
“50%的增幅确实超过往年。”黄昊分析，一方面是拿到了主要面向亚非拉手机市场的客户的订单，“南亚4G网络基本上在过去两年普及，印度、巴基斯坦、孟加拉国三国有20亿左右人口，从功能机切换到智能机增量明显。”此外，另一个原因便是三星为了抢夺华为空出的市场增加备货。
2020年，先是华为突击囤货，继而引发其他手机厂商或是为了抢夺市场，或是出于恐慌备货。2020年末，华为存货及其他合同成本高达1676.67亿元，而2020年上半年，这一数据曾高达1803.9亿元。华为轮值主席郭平曾在去年9月15日美国禁令生效后介绍，禁令生效当天还在入库最后一批货。
姚海平解释，华为海思突击囤货，导致可能本来只有5%的供应缺口，扩大成了10%，甚至15%，每家厂商看到产能紧缺的情况后都要囤货，又进一步扩大了产能缺口，造成恶性循环。晶圆代工厂无从知晓客户所下订单是有真实需求，还是出于恐慌性囤货。“业界难以判断真实需求与囤货的占比，也许各有一半。”
有小米供应商告诉《中国新闻周刊》，比如小米的真实需求可能只有1000万颗芯片，但在产能紧缺的情况下，为了最大程度保障供应链安全，其会给A、B两家供应商同时下单1000万颗芯片，而A、B两家供应商同时会向晶圆代工厂下单1000万颗芯片订单，导致代工厂账面上多出1000万颗芯片需求，从而加剧了晶圆厂的产能紧张。
这即是台风云棋牌软件园积电董事长刘德音所谓“重复下单”因素。他此前曾表示，不确定性及市占率改变的时候，一定会有超额订购的情况出现。
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