汽车芯片战略重整之启思：德勤芯片行业系列白皮书之兵临城下粮草未及.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 41.1 技术迭代驱动芯片行业高速发展 41.2 黑天鹅事件制约供给侧产能释放 51.3 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 92.1 新能源汽车持续放量 ， 汽车芯片扬帆起航 92.2 “ 芯片荒 ” 持续蔓延 ， 短期难以改善 142.3 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 183.1 政策助力行业建设 ， 补齐产业短板 183.2 车企 “ 各显神通 ”， 确保供应链安全可控 213.3 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 Intelligence020040060080060 65 7068758257635351 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 2023F139151 158 16818019320714715716717819058584974688049543440471506584630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：1.51.20.91.11.00.81Q00 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%F20252021F202012,29013,99814,89615,58716,03716,7752024 F2022 F 2023 F05,00010,00015,00020,000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, Gartner020406080100单位：%83%95%74%76%85%96%92%93% 94%95%92%90%4Q191Q19 2Q19 3Q19 1Q20 2Q20 3Q20 4Q20 1Q21 2Q21 3Q21 4Q218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2,1421,6001,17886160832622221005001,0001,5002,0002,5002023F 2024F 2025F2022F2018 2019 2020 2021F英国法国中国单位： %德国 美国13%3%5%2019 20206%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 1.41.330.180.190.110.401.200.330.320.070.080.110.08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20628+12+2L1 L2 L3 L5单位：个1,45981358056743893420172012 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2,8751,8607703956402019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IVIIVI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：%-20-15-10-5051015202530352021Q12018 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）35472024F2020+8%19332020 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 0.200.200.120.40生产封测0.3216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2,04101,0002,0003,0004,0005,0006,0007,0008,0009,0001,00005,1457,143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 政策及举措 发布机构 政策解读2020年 新能源汽车产业发展规划 （ 2021-2035年 ）国务院办公厅 明确将着力推动突破车规级芯片 、 车用操作系统 、 新型电子电气架构 、 高效高密度驱动电机系统等关键技术和产品 ， 作为实施新能源汽车基础技术提升工程的重要一环2020年 汽车芯片供需对接手册 工信部电子信息司 工信部将积极引导和支持汽车芯片产业发展 。 同时 ， 通过汽车芯片供需对接平台等方式加强供应链建设 ， 加大产能调配力度 ， 为产业平稳健康发展提供有力支撑2020年 中国汽车芯片创新联盟在京成立科技部 、 工信部 、 国创中心该联盟旨在建立我国汽车芯片产业创新生态 ， 打破行业壁垒 ， 补齐行业短板 ， 实现我国汽车芯片产业的自主安全可控和全面快速发展2020年 新时期促进集成电路产业和软件高质量发展的若干政策 国务院 通过针对性财税补贴 ， 以设计 、 制造为核心 ， 推动集成电路本土化数据来源 ： 公开资料整理21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3.2 车企 “ 各显神通 ”， 确保供应链安全可控当下国内主机厂 、 芯片企业首先突破车规级 IGBT芯片的技术壁垒 ， 再向更复杂 ， 对技术要求及产业相关配套标准要求更严的车规级 MCU芯片做出努力 。 从布局模式上看 ， 主要包括两种模式 ： 独立自主模式 ， 以比亚迪为代表 ； 基于股权合作的互锁模式 ， 以丰田集团 、 上汽集团为代表 。独立自主模式 比亚迪 保障供应链安全 。 比亚迪以电池业务起家 ， 由于 IGBT是三电系统中核心部件 ， 公司早期就确立了自建 IGBT供应链的关键战略 。 发展至今 ， 比亚迪在中