芯片,过剩了!

“之前有好几年,我们拿货的价格一直稳定在60美分(每片)。两年前最离谱一段,曾经有过60美元一片的市价。我们公司有一段,被迫以30~40美元的价格强吃过一些……然后前两天有代理打电话问,30美分一片愿不愿意签长期供货协议?”

“所以呢,你们签了?”

 

芯片,过剩了!

 

“签?我谢谢他全家!去年初就开始准备国产替代了,一直在做认证和测试,最迟今年底就和鬼佬‘say goodbye’!”

上月末,笔者联系到一位在浙江某Tier2工作的朋友,想要了解最近关于“芯片供应过剩”的信息。

尽管这番回答多少让人感觉“不按套路”,但却在无意中揭露出了某种事实——车规级半导体市场,甚至往上延伸到整个全球芯片产业,正以一种意想不到的方式,迎接一场新的剧烈动荡。

01从紧缺到过剩

持续近2年的缺芯周期内,国内企业吃尽了强势供应商们的苦头。以上面这位朋友为例,他所在的企业,曾在2021年下半年,敏锐地意识到了即将全面爆发的芯片短缺危机,然后及时找到了海外供应商,希望签个长期协议。

尽管已经做好了不对等条款的思想准备,但后来却发现,供应商开出的商务续约条款已经不能算是“不对等”那么简单,简直如同不平等条约一般了。

 

芯片,过剩了!

 

▲ 小小的芯片,缺货的时候却能卡死整车生产。图为英飞凌的OptiMOSTM P2,用于汽车电源MOSFET。本图并不暗示文中提及的供应商与英飞凌有关,仅为对不了解车规级半导体的朋友,说明其大致形态

比如说,要求乙方一次性认购大约等同于此前一年所需的量,然后支付差不多一年货款那么多的保证金等等。当然,供应商也没有能力立即弄出一年的货,实际上也是按月交付。于是这个保证金实际上就是“预付款”了。

按道理说,这已经是标准的“不平等条约”了,但后续还会给你整出新的幺蛾子。

在22年的5月,下游用户反馈称,发现一款器件疑似有问题。但乙方考虑到当时处于缺芯高峰期,为了避免误会,所以决定先不通知供应商,自己做测试确定实锤。

但后面联系供货方的过程,既无契约精神的昭示,也处处显露出老一代教科书上对“丑恶资本家嘴脸”的写实——

一开始先推卸责任,甚至在被要求调查时,态度极端消极。然后,当乙方拿出各种检测报告等证据,甚至直接指出问题在封装环节存在技术缺陷后,直接干脆承认了问题,然后当起了那不怕开水烫的死猪。最后,他们给出的解决“方案”,大致有两个:

一是认为故障复现的概率不大,“并不非常影响使用”,所以乙方可以继续合同——简单说就是要求你就当没这回事。

 

芯片,过剩了!

 

▲ 实际上,海外车规级芯片巨头,也需要将自己的设计送去晶圆工厂进行代工。在全球产能紧缺时期,傲慢的另一面也是其无能为力,以及不负责任的甩锅态度

而如果乙方不愿意接受上一种处置,坚持要讨个说法,那么工艺上可以暂停发货,等到技术上可以解决相关问题后,再继续供货。至于已出货的器件,可以到那时候再约定进行赔偿。

看着第二种方案很有担当不是?那样想就错了,实际上这是威胁乙方要断货。因为以当时的业务状况,供应商那边是无法保证问题什么时候能够解决的。换而言之,就是拖着,等到你“想通”为止。

所以我们可以想象,这家中国企业有多愤怒。尽管他们的订货实在不能算多,金额也算不上高,但毕竟是许多年的老生意,店大欺客借着供应紧张的机会来要挟这一套,搞得实在太过明目张胆了点。

而刚好在去年第二季度,有一家国内无晶圆公司来推销自己的产品,余怒未消的公司老总,立即放下了以往对“技术已得到长期验证”“久经市场考验的海外巨头”等等的固执,开始和那家国内企业密切接洽起来。

至于有问题的那批芯片,当然是只能捏着鼻子继续忍着,但毕竟是准备好了国产替代。而一旦国产器件能够按期完成对应的测试和匹配,开始稳定供货,则至少这家企业会第一时间切换供应商。而原来的器件如果有剩,则会毫不迟疑地通过中间渠道送回市场甩卖。

 

芯片,过剩了!

 

▲ 不久前,国内的晶圆代工巨头中芯国际,把已经成熟的14nm业务从主页上“下架”——这既有避免被美国盯上的考虑,也有着28nm业务已经忙不过来的现实

而谈到这里,想必很多人已经了解这场所谓的半导体“产能过剩”的本质了。

无论是始于2021年中延续至2023年初的车规级半导体短缺,还是全球各半导体生产国基于前述问题产生的应激式产能扩张,再经由美国试图谋求技术霸权,强迫三星、台积电到其本土强推的非商业理性产能扩充的最后“临门一脚”——这一切奠定了全球汽车芯片,乃至于整个半导体市场,未来将持续至少数年的“黑暗时期”。

02 车规级的挑战

尽管我们总是对7nm以下先进制程半导体国产化的问题,感到忧心忡忡,毕竟在美国的一再施压下,无论ASML还是其他几个主要半导体制造设备供应国,已经达成了对华技术封锁的统一战线。

但商用半导体实际存在必须采用7nm以下先进制程的“高端”芯片,以及28nm以上制程但用途广泛的“低端”器件。

“高端”的问题,自有高端的解法,先进制程芯片的制造,需要专门的设备以及整套复杂而且烦琐的工艺流程。目前我们还有以光刻机为主的多个环节需要攻克。但也必须看到的是,这类“高端”器件,只占到全部市场运用的不足半成。实际上绝大部分市场需求,都指向了对制程不怎么讲究的“低端”芯片。

当然,所谓“高端”和“低端”实际只是对制程工艺的粗暴描述。在车规级领域,“低端”的要求也着实不低。国内企业想要借着当前的机遇期,抢下这个市场,仍需要付出相当的努力。

 

芯片,过剩了!

 

▲ 在汽车发展和进化的道路上,伴随架构刷新、系统集中化的,是对半导体器件需求的成倍增长

按照功能种类划分,汽车半导体大致可以分为功率器件(IGBT、MOSFET等)、计算控制芯片(MCU、SoC等)、存储芯片(DRAM、NAND、NOR等)、传感器芯片(CMOS、雷达芯片、MEMS等)、通信芯片(总线控制、射频芯片)等主要大类。

看上去是不是觉得,这些与家电、消费电子类产品上用到的半导体器件,似乎也没啥不同么?差异当然是有的,最主要的区别在于产品的一致性、可靠性,对使用环境要求,以及故障率等等。

换而言之,汽车用到的半导体器件,有着远比消费类电子产品、家电,乃至于工业设备上的同类产品,更高的标准。

从适用范围上划分,半导体器件主要分为消费级、工业级、车规级和航宇/军工级四个大类,技术难度与要求是依次增加的。拿车规级半导体与消费级半导体比较,前者对产品的可靠性、一致性、稳定性与工作温度范围这些,都有着极其严格的要求。

 

芯片,过剩了!

 

▲ 抱歉,又得拉不相干的英飞凌出来了——图为英飞凌的PMB8760 v1.14,主要用于车载音响系统控制。小小的这一片,由于其使用场景是汽车,所以各方面的标准比之商店里售价昂贵的音响系统,不可同日而语

之所以要求和标准严格,是因为汽车的安全与诸如手机之流的消费电子产品,在安全问题上面临完全不一样的状况。手机在使用过程中,因为某个半导体器件的故障发生黑屏,无非是等系统自动重启。但同样的问题发生在行驶的车辆上,则可能存在严重事故隐患。

由于汽车安全关系到驾驶者乃至行人的生命财产安全,所以必须对产品严格要求,车规级是京词语军工/航宇级。国际汽车电子协会对车规半导体,有三个主要标准/规范,分别为:

1.AEC-Q100,美国汽车电子协会制定的器件的基本可靠性标准;

2.ISO26262,国际标准化组织制定的器件功能安全保证级别;

3.    IATF16949,国际汽车工作组制定的符合零失效Zero Defec的供应链质量管理标准规范。

尽管规范和标准,并不是一码事,但简单粗暴地理解起来就是,各方对车规级半导体器件的基本要求就是,较之消费级和工业级同类产品,可以承受更严苛的工作环境、不良率更低、可靠性更佳,使用寿命也更长。

举个例子,车规级半导体器件要求具有远宽于消费级半导体的工作温度区间要求——消费级产品的工作温度一般要求在-30~85℃区间,而车规级要求能够拓展至-40~125℃区间仍可以正常工作。

 

芯片,过剩了!

 

▲ 车规级半导体的环境适应性能与可靠性要求,仅次于航宇/军工级,但后者的需求量远不及前者,对价格也相对不敏感

而在器件不良率上,消费级半导体的不良率≤200DPPM就可以了,但车规级半导体的不良率要≤1DPPM,这就意味着每百万个器件只能有一个不良品。此外车规级半导体的工作寿命一般要超过15年,消费级对寿命的要求通常3~5年即可。

相对于量小且可以不计成本的军工/航宇级半导体器件,大批量且对技术要求极其严苛的车规级,才是半导体产业真正的标杆。

而这个板块的市场,也长期被欧洲以及日本的无晶圆厂所把持,NXP、法意半导体(ST)、Infineon、瑞萨、德州仪器(TI)等五大巨头,占据了全球车规级芯片过半的市场份额。

而这也是,中国企业想要实现半导体产业自主的最重大挑战之一。


“时间进入2023年年中,持续近两年的车规级半导体供应混乱已成为过去,芯片供应问题不再是制约各国汽车生产的重要问题。但供应链仍然会受各方威胁影响,只不过少数威胁是偶发性的,而非此前那种系统性的。”

全球知名汽车行业分析机构S&P Global Mobility,在其最新的行业报告中,为曾经浩荡的“缺芯”事件,画上了最后的句点。尽管在中国国内,早在小半年前,就已没有人愿意再去关心这件事了。

但报告里没有提到更不方便提到的是,两年以来,因为“缺芯”而地位强势的供应商。还有数年以及,被焦虑感笼罩,开始日益肆无忌惮的美国政府。

 

芯片,过剩了!

 

▲ 国内企业完全自主(从设计到生产)的IGBT器件

无论未来的市场会如何变换,很多事情已经不可能回到两年以前了,因为中国的芯片已经借机崛起,取代海外供应商的位置。这些再叠加上,台积电与三星,分别位于亚利桑那和得克萨斯建设中的晶圆工厂,那么产能过剩的结果就是理所当然的,而且未来还会更加地过剩。

本文曾经专门整理了一个,国内目前提供车规级半导体器件的企业名单,以及各种MCU/MPU/DSP/FPGA/SoC器件的型号清单。所有信息均为公开资料检索和搜集,并且整理得来。

然而在仔细考虑风险后,将这一部分完完全全从文中挖出。于是此文就变成了,彻彻底底地务虚向了。至于原因,以前也说过,这里就不再重复了。

在当今的全球分工体系中,芯片产业,实际上是与其他产业紧密锁死的一环——供需双方其实都是彼此绑定状态,并不是甲方乙方那种绝对不对等的状况。

毕竟,绝大部分芯片制品最后都要落实到商业化大规模运用阶段,需要被安装到各种消费电子产品、家电、工业设备,以及汽车、船舶、飞机等交通工具里面。而全球能够大规模消化芯片,产出上述产品的国家以及地区,又有几个呢?在非洲或者中东地区设法打开销路吗?

 

芯片,过剩了!

 

▲ 加油!

最后笔者只有一句话想说——虽然受困于实现制程的设备以及全套产业的依赖性,国内企业对于“高端”的半导体器件,仍处于苦手状态。

但所有无须先进制程的产品,即超过九成的28nm以下制程芯片的市场,正在或者即将变天。

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