3月17日,沃尔沃汽车公司表示,由于全球半导体芯片供应短缺,该公司将于本月暂停或调整中国和美国工厂的生产。

沃尔沃不是个例。去年底以来,一场席卷全球的“缺芯”危机持续蔓延,愈演愈烈。汽车芯片告急、手机芯片极缺、显卡涨价……几乎所有用到芯片的行业都受到不同程度的冲击,国内外多家知名厂商因芯片供应不足被迫停工或减产。

全球“芯慌”现状如何?问题究竟出在哪里?反观中国芯片产业,我们又该如何破除困局?

多家车企停产减产,芯片短缺波及众多行业

“3月,沃尔沃汽车将在部分汽车厂临时暂停或调整生产。我们预计情况将在第二季度变得严峻,因此决定采取措施,最小化对生产的影响,同时每天努力改善问题。”沃尔沃汽车在一份邮件声明中宣布。此前,沃尔沃汽车首席执行官霍坎·萨穆埃尔松表示,汽车行业芯片短缺问题可能会给公司第一季度业绩造成巨大风险。

芯片,又称微电路、集成电路,是智能电器的核心部件,充当“大脑”的角色。可以说,芯片之于信息科技时代,是类似煤与石油之于工业时代的重要存在。

从管理引擎的模块到自动刹车和辅助驾驶技术,许多系统都必须使用芯片。没有芯片,就意味着无法生产,汽车行业正饱受其苦。期,本田、大众、福特等车企纷纷宣布,由于芯片供应不足而减产或关停部分工厂。

据美国消费者新闻与商业频道(CNBC)报道,芯片短缺将导致今年全球汽车行业的收入损失超过600亿美元。英国埃信华迈公司发布数据预测,一季度全球汽车因芯片短缺将减产67.2万辆,这一问题将持续到今年秋天。

芯片短缺的“蝴蝶效应”正在显现。手机、游戏机、安防摄像头等行业同样面临“缺芯”困局。苹果公司表示,部分新款高端iPhone的销售受到零部件短缺的限制;由于生产瓶颈,索尼公司或将无法在2021年完全满足其PS5产品的需求。

安防摄像头厂商所用的主控芯片、存储芯片、WiFi芯片等核心零部件均出现缺货情况。在深圳华强北电子批发市场,安防产品交货周期已经普遍拉长半个月左右,下游代理商都适当增加了囤货。有企业负责人表示,去年9月200万像素常用款摄像头140多元,现在已经涨到210多元。

芯片厂商对供货情况也不乐观。尽管全球芯片代工厂几乎都在满负荷运转,订单积压问题仍未缓解,一些订单将推迟40周甚至更久交付。台积电表示,正和客户商讨解决汽车芯片严重短缺问题。高通、安森美、英伟达、美光、AMD等芯片制造厂商请求客户耐心等待,因为从汽车到消费类电子产品,生产商对芯片的需求都在急剧增长。

疫情叠加贸易摩擦,一“芯”难求短期难解

业内人士注意到,自2020年第四季度以来,适用于汽车的200毫米晶圆等部件就已严重短缺。

据分析,汽车芯片的短缺原因大致如下:一是全球汽车行业回暖超出预期,芯片需求大增;二是由于美国对一些中国制造商的出口管控,使得芯片制造设备、材料等采购事项被迫延后,扩产计划也随之受到影响;三是随着全球疫情蔓延,远程办公、居家娱乐、在线教育等推动电子产品消费复苏,个人电脑、电视、板电脑、智能手机等出货量明显增长。市场研究机构IDC的报告显示,2020年三季度全球个人电脑出货量为8130万台,同比增长14.6%,创下十年市场同比最高涨幅。

2020年5月,华为被美国列入实体清单将满一周年之际,美国政府启动第二轮制裁,要求使用美国技术的晶圆代工厂在替华为生产芯片前,必须先获得美国政府许可,现有订单要在9月15日前完成。5月至9月间,各大厂商都忙着为华为的急单开足马力。

8月17日,美国政府再下一道禁令,要求全球所有芯片企业只要使用了美国技术,出货给华为前必须获得美国政府许可。至今,高通、联发科等芯片厂商向华为供货仍受限。由于缺货,2020年四季度以来,华为P40等旧款手机的渠道价格不降反升。

与此同时,受疫情带来的停工停产影响,中国大陆以外的半导体供应迟迟难以全面恢复。去年10月,意法半导体位于欧洲的几个工厂发起大罢工,日本旭化成集团旗下晶圆厂大火,令原本紧绷的供应链再蒙重创。2020年下半年以来,中国大陆最大的芯片代工厂中芯国际被美国持续制裁,加剧了全球芯片产能紧张。

回顾这场仍在持续中的“缺芯”潮,不难发现,疫情是其中的重要原因,而美国对中国企业的无理打压遏制则无异于“雪上加霜”。

中国芯片产业历经六十载,“缺芯少魂”仍是困境

小小一块芯片,从来都不简单。

上亿个晶体管在指甲盖大小的硅晶片上精确排布,前后经过5000道工序,每次迭代,总能深刻影响半导体领域的行业格局。

钱学森曾感慨:“60年代,我们搞两弹一星,结果得到很多;70年代我们没有搞半导体,结果失去很多。”中国芯片产业历经60余年风雨,“缺芯少魂”仍然是产业发展的一大困境。

1953年,半导体被列入第一个五年计划的重点攻关项目。此后由于国内外局势变化,项目不得已暂停。改革开放后,民生问题被摆在首要位置,直到1990年“908工程”出台,我国才第一次对微电子产业制定计划。2014年,国家成立千亿规模集成电路投资基金,意在扶持中国企业发展。在美国禁令后,该基金发挥了重要作用,通过注资力挺国内芯片行业渡过难关。

安邦智库认为,不同产业的市场化程度不同、全球化程度不同,“举国之力”的效果也完全不同。“两弹一星”“北斗系统”都是战略型产业领域,其市场化程度不高。严格来说,这些战略型产业系统的直接客户只有一个——国家。这意味着,相关的产业系统是封闭的,不需要考虑成本、市场化竞争,相对容易。

但对于半导体产业来说,涉及的则是市场化的、开放的产业大系统。从芯片基础架构、IC设计、芯片制造到封装测试、半导体设备、关键材料等,半导体产业链是全球化程度最高的产业链,必须以合作的方式才能实现产业目标。

关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的,只能通过自主创新、自主可控的途径获取

在高铁、家电等诸多工业领域,我们都成功实现了跨越赶超,为什么在芯片等方面却没能看到这种景象?为什么一再被别人“卡脖子”?

“因为我们有短板。”中国工程院院士倪光南坦陈,这些短板包括芯片设计和制造、大型工业软件、移动操作系统等基础软件等方面。“实践反复证实,关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的,只能通过自主创新、自主可控的途径获取。”

以光为刀,将设计好的电路图投射到硅片之上——光刻是芯片制造的关键步骤。根据“摩尔定律”,集成电路上可容纳元器件的数量每隔18至24个月就会增加一倍。芯片制程随之缩小,能也会随之飞跃。光刻机则必须领先芯片设计,率先完成革新。

“如果我们交不出EUV,摩尔定律就会从此停止。”全球最大的光刻机设备制造商荷兰ASML公司曾如此放言。

2018年“中兴事件”后,中芯国际紧急向ASML公司订购了一台价值1.2亿美元的EUV光刻机,这几乎相当于这家国内最大芯片加工企业2017年的总利润。3月3日晚,中芯国际发表公告称,已与ASML公司签订价值12亿美元的购买协议,交付期至今年12月31日。

天价设备,不买不行。业内早已达成共识:必须使用EUV光刻机才能使国产芯片进入7纳米甚至5纳米时代,达到国际先进水

ASML公司的主要股东是三个最先进的芯片制造厂家——三星、台积电和英特尔。该公司每年光刻机产量不过数十台,优先供应这三家股东。中国企业订货得排队,交货期两年,交货后生产线调试约一年,至少三年过去,中国就落后于最先进芯片制造工艺一代以上。

历史一再证明,要想补上“短板”没有捷径可走,唯有努力奋斗、不断创新,一步一步踏实追赶。

危机暴露全球芯片供应矛盾,解决供应链安全问题迫在眉睫

半导体需求巨大,而上游制造厂商产能不足——这一矛盾在此轮“缺芯”危机中尤为突出。缓解供应链压力,增强供应链安全,成为摆在政府和企业面前的迫切问题。

2月24日,美国宣布启动对包括半导体芯片在内的四种关键产品供应链为期100天的评估,并将促进国会拨款370亿美元扶持美国芯片制造业发展。有分析指出,此举或为摆脱对海外供应商的依赖。去年12月7日,欧洲17国也发表联合声明,提出将从两个方面加强欧洲的电子和嵌入式系统价值链:一是强化处理器和半导体生态系统,二是在整个供应链中扩大工业影响力,以此应对来自关键技术、安全和社会方面的挑战。

以汽车为例,电动化、网联化、智能化已成为汽车产业的发展潮流和趋势,而半导体是支撑汽车“三化”升级的关键。工信部电子信息司司长乔跃山表示,整体看国内半导体企业对于汽车产业的需求,以及对汽车半导体产品的开发和推广经验不足,在车用领域尚未形成系统化供应能力。2020年四季度以来芯片产能供应紧缺,更凸显汽车半导体供应能力不足的问题。

提高芯片产业供应链自主、可控已经提上日程。针对汽车芯片供应紧张问题,工信部电子信息司和装备工业一司指导中国汽车芯片产业创新战略联盟等编制《汽车半导体供需对接手册》并发布。据悉,《手册》收录了59家半导体企业的568款产品,覆盖计算芯片、控制芯片、功率芯片等10大类,53小类产品,占汽车半导体66个小类的80%。工信部表示,将积极引导和支持汽车半导体产业发展,同时通过汽车半导体供需对接台等方式加强供应链建设,加大产能调配力度,为产业稳健康发展提供有力支撑。

聚焦制造短板,以自主创新强壮中国“芯”

芯片是信息产业的关键部件,也是中国科技发展的短板。在当前的外部挑战下,它还给国人带来了“卡脖子”之痛,其重要不言而喻。

“十四五”规划和2035年远景目标纲要提出,要深入实施制造强国战略,加快补齐基础零部件及元器件、基础软件等瓶颈短板,推动集成电路等产业创新发展。

目前,中国已经是全球规模最大、增速最快的集成电路市场。立足自身,不断加强集成电路相关领域的科技创新,提升技术创新能力和产业发展的质量和自主权,是实现高质量发展的题中应有之义。

针对芯片制造环节,中国已经开始发力。日前,中国电科旗下装备子集团成功实现离子注入机全谱系产品国产化,可为全球芯片制造企业提供离子注入机一站式解决方案,累计形成核心发明专利413项,实现我国芯片制造领域全谱系离子注入机自主创新发展,有望缓解我国芯片制造领域断链、短链难题。

自主创新是提高产业链供应链安全、可控的关键,但这并不意味着与全球市场“脱钩”。

“我们的思路应该是提升我国产业链的技术含金量,掌握更多核心技术,形成一种衡,避免他国滥用技术制裁工具。”中国人民大学国际关系学院教授李巍建议:“归根到底,我们需要营造鼓励技术研发、推动技术升级的良好环境,鼓励资源向高新技术领域聚集,创造条件让科研人员甘坐冷板凳,安心从事技术研发,引导企业通过技术升级来谋求更大经济收益。”

当今世界,无论谁再想构筑一堵科技之墙阻止竞争、隔断技术交流,终归是徒劳的,只会加速对方的技术进步。对重中之重的芯片制造业,短期上面临的严峻挑战,更应该成为我们把造芯这件事做好做强的动力。(本报记者 管筱璞 柴雅欣)

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