汽车行业专题研究：汽车“缺芯”如何解？

（报告出品方/作者：兴业证券，朱玥）

核心观点

全球车企陷入停产潮，汽车芯片交付周期+33%，核心算力芯片紧缺。目 前超过 15 家车企的 34 家工厂已经出现“缺芯”停产；芯片代工厂的平均 量产时间已经从 2020 年的 12.5 周快速增长至 2021 年 3 月的 16 周；53 家 芯片厂发布了涨价及调价公告，调价幅度在 5% - 30%不等。目前汽车最 紧缺的芯片主要为应用在 ESP、ECU、空调控制器等控制器的 MCU 芯片。

需求端：2020 年 Q1 疫情影响下汽车销量下滑，车企需求预测降低引起芯 片订单减少；全球经济复苏下 PC 和通信行业的复苏早于汽车行业，提前 占用芯片厂产能。

供给端：2019、2020 年芯片销量连续下滑使芯片企业对扩产规划持谨慎 态度；汽车芯片主力 8 寸晶圆代工厂建厂较早，设备老旧，扩产耗时耗资， 造成产能释放速度远落后于行业需求复苏势头。

预测 1: 供应周期和芯片产能释放调节下，“缺芯”现象或将在 2021 年 Q3 开始逐步缓解。2020 年底芯片进入紧张期后主机厂提升需求预测，按 照正常交付周期 4 - 6 个月测算，汽车芯片短缺的情况会在 2021 年 Q3 开 始逐步得到缓解。同时在扩产有限的情况下，当下芯片厂商逐步将排产向 汽车芯片倾斜有利于汽车“缺芯”快速缓解。

预测 2: 双积分拖底效应逐步显现，全球“缺芯”潮对电动车的影响较小。剔除 2020 年疫情低基数效应，“缺芯”使得 2021 年 Q1 燃油车产销同比 2019 年下滑 10%、8.5%，而新能源乘用车产销分别逆势上涨 88%、109%。 新版双积分政策下，短期考核压力的增加以及中长期补贴政策的接力将引 导电动车渗透率提升。我们预计，2021 年国内电动车销量 240 万辆，2025 年国内电动车销量 552 万辆，2020-2025 年 CAGR 约 34%。

1、应用广泛，芯片成为汽车发展基石

芯片是对半导体元件产品的总称，在电子学中是一种将电路小型化并制造在 半导体晶圆表面上的集成电路，按照应用场景可分为民用级、工业级、车规级与 军用级四类，在工作温度、错误率等技术要求上存在明显差异。

汽车芯片广泛应用于汽车的车身、仪表及信息娱乐、底盘、动力和自动驾驶 领域，按照功能可分为四类：

1）负责算力的功能芯片，2）负责功率转换的功率芯片，3）传感器芯片， 4） 其他芯片，如储存器芯片、互联芯片。

芯片的制造过程是点沙成金的过程，工艺复杂，耗时耗资，可分为半导体硅 的制备（石英砂变为半导体级硅）、硅片制备（晶圆制备）、前道工艺、后道工艺。

晶圆可以制造的芯片数量通常为几十至上千不等，主要与晶圆的尺寸和芯片 的制程相关。目前芯片行业的主流晶圆主要有 6 英寸（150mm）、8 英寸（200mm） 和 12 英寸（300mm）三种，分别对应生产不同制程的芯片，其中 8 英寸和 12 英 寸晶圆合计占比 85%，智能手机、PC、平板主要使用 12 英寸晶圆，汽车芯片则 主要使用 8 英寸晶圆。

芯片制程是指芯片晶体管栅极宽度的大小，数字越小对应晶体管密度越大， 芯片功耗越低，性能越高。目前制程是衡量芯片公司或代工企业生产能力的重要 指标，具有龙头集中性，目前具备 14nm 及以下量产能力的企业仅为台积电、三 星、英特尔、格罗方德、联华电子和中芯国际。

全球半导体市场在 18 年冲高后回调明显，行业增速放缓；汽车半导体市场在 2012-2015 年处于低位增长，2016-2019 年间市场规模显著提升，19 年达到 465 亿 美元，同比增长 11%。受全球新冠疫情下汽车销量下滑的影响， 20 年全球汽车 芯片市场规模小幅下滑至 380 亿美元。未来在全球经济复苏的背景下，叠加电动 车渗透率逐步提升、自动驾驶和移动互联的普及，预期汽车芯片持续保持高速增 长态势。展望 2021 年，我们预计全球半导体收入预计将增长约 8~12%，其中汽 车电子的拉动作用最强，增速高达 15%，远超其他应用领域。

从半导体的下游需求来看，目前汽车芯片占比不足 10%，市场规模少于通信、 计算器、消费，但未来增长空间巨大，占比会逐步提升。2024 年全球芯片 35.5%将用于计算机，34.8%用于通信、12.5%用于消费电子、9.7% 用于汽车电子。

目前全球汽车芯片的市场集中度较高，2019 年行业 CR4 为 43%，CR8 为 63%。 恩智浦占全球汽车芯片市场的比重最大，达 14%，英飞凌仅次于恩智浦，占比达 11%。

由于汽车芯片对安全、可靠性要求高，因此细分市场基本被芯片巨头垄断， 进口芯片占比 90%以上。

从产业格局来说，汽车芯片的上游材料、设备及晶圆生产，中游芯片前后道 生产和下游零部件及终端客户均具备高技术瓶颈，因此竞争格局稳定，产业全景 图清晰。

从经营模式来说，芯片供应商主要采用 IDM 模式和 Fabless 模式。IDM 模式， 是指集芯片的设计、生产、封装和检测多个产业链于一身的供应商，目前只有英 特尔、三星、德州仪器等极少数几家企业能够独立完成设计、制造和封测的所有 工序；Fabless 模式则是指专注于芯片的设计研发和销售，没有晶圆厂的芯片设计 企业，这些企业将晶圆制造、封装测试等环节外包给代工厂来完成，大部分芯片 企业例如华为、联发科、高通等只从事芯片的设计，台积电、联电、中芯国际等 为晶圆代工厂。

2、供需错配，芯片短缺影响汽车产能

从需求端看，自 2020 年 12 月初大众因为大陆和博世的 ESP 芯片短缺停产开 始，“缺芯”问题陆续影响全球车企，大众、沃尔沃、通用、福特、丰田、本田、 日产等跨国车企陆续表示，因半导体供应紧张而暂停部分工厂的生产计划，涉及 到多款热销车型。

从供给端看，汽车芯片出现了交付周期不断加长的现象，目前芯片代工厂的 平均量产时间已经从 2020 年的 12.5 周快速增长至 2021 年 3 月的 16 周。

从现状分析，目前最紧缺芯片为 MCU 芯片，约占到汽车芯片总量的 30%， 依赖 8、12 英寸晶圆，制程普遍为 45-130nm，主要应用在 ESP（车身电子稳定系 统）、ECU（电子控制单元）、空调控制器等控制器中，但目前主要是大制程的芯 片较紧缺，此外模拟芯片、逻辑芯片、传感器芯片等多种芯片也非常紧缺，会应 用在胎压传感器、雷达、速度传感器、电子助力转等所有汽车电子件中。

从价格角度分析，受供应链日益紧张、晶圆以及封装资源稀缺且费用大幅上 涨、投产周期延长等因素影响，截至 4 月初，已有 53 家芯片厂发布了涨价及调价 公告，调价幅度在 5% - 30%不等。

疫情下多种因素导致的供需错配是本次芯片短缺的主因，从需求端分析：

1） 2020 年 Q1 疫情影响下车市萎靡造成汽车芯片订单减少。各大车企纷纷 下调全年产能预期，新增汽车芯片订单减少，芯片排产降低；相反，疫情影响下 居家办公对计算机和消费电子芯片需求增长较快，促使芯片厂将剩余产能让渡给 紧缺行业。

2）2020 年 5 月起中国引领全球车市快速反弹，连续 8 个月实现同比正增长， 平均增幅达到 8.6%，各大车企纷纷加派芯片订单以满足市场需求，然而芯片排产 通常需要提前 26 周，而 Q3 芯片排产已接近饱和，大量的计算机、消费和 5G 芯 片订单还在生产当中，无法满足当下的新增需求，加之汽车芯片本身交付周期长， 由此在年底行业开始出现普遍的“缺芯”现象。

从供给端分析，扩产谨慎叠加设备限制影响了供给端产能的短期扩充：

1） 全球芯片市场在经历了 2018 年的高速增长之后， 2019 年受到中美贸易 战带来的经济压力以及消费终端需求不足等影响，全年半导体市场规模下挫 12%。 2020 年上半年受到疫情影响，芯片销量进一步下降，考虑到行业回调态势以及疫 情可能带来的全球经济影响，芯片企业未制定近期的扩产规划。同时芯片生产对 环境和设备要求高，车规级芯片需要在通过认证的产线上才能生产，成熟工艺改 造至少 1 年，先进工艺要 2 年以上，扩产属于远水难解近渴，无法解决燃眉之急。

2） 设备短缺制约 8 寸晶圆产能扩张，产能受限在 550 万片/月。由于汽车芯 片主要为 8 英寸晶圆对应的成熟制程芯片，而 8 英寸晶圆代工厂建厂较早，运行 时间大多长达 10 年以上，部分设备老旧且难以修复，产能爬坡有限。同时由于 12 英寸晶圆作为晶圆主力产品占据设备厂大量的生产投入和资源，降低了 8 寸晶 圆设备生产的积极性，受此影响全球 8 英寸二手设备供应量由 2009 的近 5800 台 下降至 2020 年的 500 台左右。

汽车芯片短缺直接导致主机厂减产和停产，2021 年 1 月、2 月、3 月全国乘 用车产量受到“缺芯”拖累，同比 19 年分别下降 4%、1%、6%， Q1 乘用车总 产量下滑 4.2%。对比销量数据，21 年 1 月受益于剩余库存，在产量同比 19 年 4% 下降的基础上销量达到了 204.5 万辆，同比有 1.2%的小幅增长。而随后的 2 月、3 月，随着库存消耗以及产量持续下滑，销量也受到抑制，同比降幅分别达到了 3.5%、7.2%。在 2020 年下半年开始车企产能恢复的大趋势下，我们可以看出汽 车缺芯是造成 2021 年年初产量下滑的主要原因。

3、加紧布局，“缺芯”预计 Q3 缓解

自 2020 年 Q3 以来，全球半导体销量开始逐步攀升，连续 3 个季度实现正增 长，21 年 Q1 销量更是有望达到 1200 亿美元，同比 2019、2020 年分别增长 19.5%、 14.8%，市场对半导体产品的强烈需求，很大一部分原因来自于汽车芯片。

放眼未来，考虑到供应周期和芯片产能释放的影响，我们预计“缺芯”现象 会在 2021Q3 开始逐步得到缓解。从供应周期来说，20 年底芯片进入紧张期，主 机厂开始提升未来需求预测，按照正常周期测算，汽车芯片的交付周期 4-6 个月， 因此我们预测汽车芯片短缺的情况会在 21 年 Q3 开始逐步得到缓解。从产能释放 角度来说，2021 年 1 月 28 日，每年出货量约占到全球出货量 70%的台积电已表 示，缓解车用晶圆的供应对汽车产业造成的影响是公司的当务之急，公司已与客 户合作确认关键需求，正在加速生产相关车用产品，同时正重新调配产能供给以 增加对全球汽车产业的支持。在扩产有限的情况下，芯片厂商逐步将排产向汽车 芯片倾斜是解决芯片短缺问题的有效方式。

虽然芯片引起 Q1 乘用车同比 2019 年 4.2%的下降，但对新能源车和燃油车 的影响差异较大。2021Q1 燃油乘用车产量同比 19 年下降 10.0%， 其中 3 月产量下降 14.1%，Q1 新能源乘用车产量同比 19 年上升 101.3%；销量方 面，Q1 全国燃油乘用车销量同比 19 年下降 8.5%，其中 3 月销量降幅 12.8%，Q1 新能源乘用车销量同比 19 年上升 100.5%。

我们认为，在“缺芯”环境下，电动车的需求相较燃油车将会优先释放，主 要基于以下判断：

第一，国内双积分政策约束下，CFAC 放大效应鼓励新能源车生产。在企业、 车型、目标油耗、实际油耗和产量相同情况下，电动车具有的优惠倍率使得燃油 车和新能源车一起生产可获得的积分更多，因此，CAFC 积分放大效应鼓励传统 能源车企生产新能源车，同时促进传统车企与新能源车企合作生产。

2020 年国内传统燃油乘用车生产 2017 万辆，假设 21-23 年增速分别为 3%、 5%、5%，单车积分按照 2.5、2.6、2.7 测算，满足新能源积分所需电动车产量为 105 万、121 万、138 万辆，中国新能源车销量预测为 225、280、350 万辆，满足 新能源积分所需电动车产量分别占预测销量 46.67%、43.21%、39.43%；若 2021 年要维持 2020 年的 256 万的新能源积分，则对应电动车产量为 216 万，对国内电 动车市场构成强约束。

第二，短期来看：测试方法切换更严格，考核压力进一步增加。2021 年将全 面转向更严格的油耗、续航 WLTC/CLTC 测试方法，预计车企 CAFC 积分压力将 进一步放大。当前积分交易价格从最初的 300~500 元已经涨至 2500~3000 元。我 们测算，假设电动车单车平均积分 2.8 分，积分价格 2500 元，则双积分压力下， 电动车车型可接受成本上涨幅度约 7000 元，因此车企将加快推出节能车型或新能 源车型。

第三，中长期看：补贴政策接力，托底效应逐步彰显，看好在双积分政策引 导下实现中长期电动车渗透率提升目标。从 2020 年积分情况来看，双积分引导汽 车产业节能减排已取得初步成效。预计后续车企将加速推进低油耗、节能车型， 如混动、插混、纯电等。参考欧洲碳排放法规、美国 ZEV 政策等对行业的驱动，我们认为后续双积分政策将起到行业发展托底作用，引导行业平稳、健康发展。 我们预计 2021 年国内电动车总销量 240 万辆。2025 年国内电动车销量 552 万辆， 2020~2025 年 CAGR 约 34%。

从车企来说，尽管受到全球“缺芯”的影响，蔚来在 3 月底引发了 5 天的停 产；Tesla 在 2020 四季报交流会上指出芯片紧张；小鹏、理想也不同程度出现芯 片紧缺的现象，但电动车企在 Q1 淡季叠加春节影响下表现抢眼，同比涨幅均超 过 100%，环比 Tesla 和蔚来还实现 20%和 16%的正增长。

从行业来说，新能源车已经进入以产品获取竞争力的时代，在热销车型的带 动下，新能源乘用车销量有望持续走高，尽管芯片短缺会短期抑制产量，但双积 分政策的进一步实施以及新能源车小体量优势的带动，叠加草根调研的中游和整 车排产数据我们分析在行业最艰难的时期，芯片对新能源车的影响依然小于 5%， 我们预计 2021 年 Q2、Q3、Q4 国内新能源乘用车销量会分别达到 54、56、66 万 辆，从而实现全年销量 225 万辆,同比增长 88%。

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