中国质量新闻网讯 （余昶）进入2021年短短几个月，缺芯就已经从人人关注的焦点变成日常新闻，激不起太多的水花。看着每天因缺芯而导致停产或减产的车企不断增加，以及车企纷纷发布缺芯应对方案以安抚投资人和消费者，笔者心中已经没有波澜。
确实，汽车行业缺芯已经常态化，尽管越来越多的人意识到芯片的存在，开始思考应对方案。然而实际上短期内缺芯的状况却没有那么容易消失。
（图片来源：地平线官方）
因为汽车行业如今已经成为芯片市场中的消费大户。根据IHS调研，自2015年起，全球汽车芯片市场规模逐年增加，市场规模368亿美元增长到465亿美元。并且随着全球汽车销量增加、自动驾驶技术和集成技术提升，还将进一步扩大需求。
为什么汽车对于芯片的需求越来越大？芯片焦虑又是从何而来？为什么各项方案我都有，却仍然难以逃脱芯片短缺？
芯片是如何融入汽车的？
在汽车历史上，20世纪五十年代以前汽车都与芯片无缘。那时候汽车没有电气系统，发动机以及相关机械功能的工作都是纯机械驱动，没有空调、没有灯。车辆发动机也没有连接皮带带动发电机或压缩机。
以奥托四冲程原理为基础的“带有热管点火系统的发动机”（图片来源：梅赛德斯-奔驰官方）
所有的一切都是通过机械控制。早期车辆使用化油器，将汽油雾化，并与空气按照一定比例混合成油气混合物，每个气缸在吸气冲程时把油气混合物吸入缸内，再将其点燃形成动力来源。但是化油器也存在弱点，比如在冷车启动、怠速运转以及急加速或者低气压环境时，固定的配比无法全面满足引擎的运转需求，甚至可能产生黑烟、燃烧不全和动力不足的情况。
后来随着电气化技术发展，汽车开始重新被定义，由纯机械产物转变为机械、电子、计算机等多学科技术交叉产物。
（图片来源：保时捷官方）
1967年最早的电喷发动机技术出现，由德国保时捷公司研制D型电子喷射装置，随后，不断改进又推出了L型电子控制汽油喷射装置，它以进气管内的空气流量做参数，可以直接按照进气流量与发动机转速的关系确定进气量，据此喷射出相应的油气混合物量。这种装置奠定了当代电子控制燃油喷射装置的雏形。
由此带动起电气化与汽车交融的发展方向，后续还有为了改善车辆部分性能，对车辆进行改造，如在车上加装晶体管收音机。
电气化进入汽车领域可以说是划时代的举措，对车辆性能、行驶安全、环境污染等等都有着显著的改善，也被越来越多的人认可。但汽车上更多的是侧重于独立的控制系统，如发动机控制系统、ABS控制系统、安全气囊、巡航控制系统等，并且现阶段单独系统的控制技术更加成熟。
发展至今，汽车上已经拥有包含操作系统、域控制器、存储以及车载娱乐等系统等涉及芯片控制的电气化组成。根据用途不同，汽车芯片又可分为MCU、功率半导体（IGBT、MOSFET等）、传感器及其他，这也意味着一辆当代普通汽车所需芯片数量超过600个，芯片在每辆汽车中的价值超过2000元。
（图片来源：地平线官方）
未来，随着ADAS（高级驾驶辅助系统）向L3、L4阶段升级过程中，车辆需要更多CMOS传感器、MEMS传感器，同时新能源汽车的不断发展，电池热管理等新的电控系统出现，也为汽车芯片带来更多的发展空间。
芯片比重越高越焦虑？
诚然，高比例的电气化为我们的车辆使用带来无数好处，如更加合理的燃油排放，更加舒适的行车体验，更加安全的驾驶。但现实没有那么简单，芯片的大规模应用也带来让人措手不及的麻烦。
随着电气化革命对各行各业的席卷，半导体已经成为许多行业的命脉，按进出口额计算，半导体是世界上第四大贸易产品，仅次于原油、成品油和汽车，而缺芯症状最早出现在手机、电脑以及显卡等快消电子产品上。
2020年全球性新冠肺炎疫情导致在家办公人数上涨，导致各种电子产品需求增加；同时5G爆发迅速，对芯片需求增加。以5G手机为例，正常一部4G手机的PMIC颗数仅需1颗即可，但5G手机最少需要3颗，才可以保证运行，这就等于5G的出现，芯片产能需求一下子增加2倍。
（图片来源：华为官方）
再一个就是5G手机的芯片几乎都是5nm芯片，而5nm工艺作为现在较为先进的工艺，代工厂的良品率是远不及7nm。
由于需求和高利润的驱使，大型芯片制造商都将工厂产能转移至生产5G和快消电子产品所需的芯片。而汽车产业所需的老式、中低端的芯片则在此期间没有囤积。
于是随着2020年底疫情得到缓解，全球汽车产业也快速复苏，“缺芯”症状也暴露出来：整车厂发现汽车中很多比较初级的元件，包括电源管理芯片和微控制器芯片等供不应求。
“没有哪个电子设备不需要微控制器。”格罗方德的嘉菲尔德（Thomas Caulfield）说：“这一部分是普遍都缺的。”
（图片来源：AutoForecast Solutions）
2021年5月24日，全球汽车咨询机构AutoForecast Solutions发布了一份北美各车企和车型减产评估报告。根据该报告，截至5月18日，13家汽车制造商在北美共减产1,074,397辆汽车；其中，底特律三巨头通用、福特和Stellantis（包括菲亚特克莱斯勒）“稳”居前三，受到重创。
福特F-150（图片来源：福特官方）
其中，福特损失最为严重，截至5月18日在北美的减产量为近32.5万辆汽车，该公司甚至正在部分芯片缺失的情况下生产F-150。通用和Stellantis紧跟其后，分别减产约278,000辆和252,000辆。
同时现代起亚等韩国车企也因“缺芯”遭遇新一轮停产。据统计，由于芯片短缺，第一季度已经有大约200万辆汽车受到影响，约占全球汽车季度产量的10%。其中，福特或许是受影响最大的那一个，他们曾公开预警，如果问题得不到解决，第二季度，受到影响的车辆将上升到50%。
至于国内似乎情况看起来稍微比海外车企体面一些，但事实上，缺芯已经影响到国内消费者订车正常交付。
首先是中国汽车工业协会副秘书长李邵华表示：“2020年11月底，中国汽车工业协会从部分国内汽车整车、零部件企业了解到汽车芯片供应不足的情况，就协会主要的会员企业进行了摸底，2021年1-2月，因芯片短缺问题，造成国内整车生产企业减产5%~8%。”
进口车型自然是已经开始缺货，随后蔚来汽车、长城汽车、北京汽车等国内车企都陆续由于芯片短缺影响了生产计划，从而延迟交付新车。
该东风日产门店仅剩一辆全新一代轩逸试驾车（图片来源：中国质量新闻网汽车频道）
中国质量新闻网汽车频道走访北京各品牌经销商发现：不少经销商都出现热销车型无货可卖的情况。“全新一代轩逸车型我们店里没有货，连展车都卖了，只有外面的一辆试驾车，都是受到缺芯的影响。如果要买需要预订，然后等1-2个月。”东风日产相关销售人员的答复代表了大多品牌的难点。
在芯片供应紧张的情况下，许多车企不得不调整生产计划，优先供应畅销车型，根据终端销售情况进行排产。据车企内部人士表示：“国内各大车企几乎都成立了专门的芯片应对小组，以此来进行车企内部芯片内部调度。”
汽车芯片何时能自由？
暂时的应对方案只能暂缓缺芯所带来的影响，但不是长远之计，只有将芯片生产掌控在自己手中能获得真正的“芯片自由”。
从芯片产业链来看，国产芯片供给比较乏力，国内企业主要集中在技术门槛较低的封测环节。根据中国汽车芯片产业创新战略联盟数据显示，2019年中国汽车用芯片进口率超90%，自主汽车芯片产业规模仅占全球的4.5%，国内汽车芯片市场基本被国外企业垄断。
其中上游材料设备、中游设计，都由国外主导；制造环节则集中在中国台湾。据TrendForce数据，2020年台积电在全球晶圆代工市场中市占率超60%。聚焦到汽车领域，国内汽车芯片目前过度依赖国外，进口率超90%。
自从全球缺芯开始时，不少中国企业都加大了芯片研发的力度。其中包括比亚迪、长城汽车、东风汽车和吉利汽车等传统车企，还包含互联网巨头，如华为、小米等。
地平线部分合作企业（图片来源：地平线官方）
其中，长城汽车、比亚迪、长安汽车、长江汽车电子等整车企业战略投资地平线，并在研发层面展开合作。而地平线是国内唯一实现车规级AI芯片量产的科技企业，目前已经形成了L2-L3级的“智能驾驶+智能座舱”芯片方案的完整产品布局。
面对行业普遍存在的芯片短缺问题，东风乘用车公司管理层高度重视，从2020年11月开始，连续启动了3轮芯片、电子物料风险调查，识别电子物料风险供应商58家，并成立了集研发、工艺、制造、采购、质量、营销等部门的CFT（多部门合作）团队，以寻求对策应对芯片短缺带来的停产、减产风险。
但芯片作为一种复杂技术，研发、试验和量产所需时间，尽管全产业链都在努力，我国也明确提出要大力发展第三代半导体产业。十四五规划提出将重点支持半导体产业链各个关键“卡脖子”环节，主要包括先进制程、关键的半导体设备和材料等领域。
显然在短期内，芯片短缺的问题依旧无法得到根本性解决，甚至会延续更久。但随着汽车产业结构性再一次出现变化，汽车智能化、电动化时代的到来，芯片终将成为中国车企又一次弯道超车的重要转折点。