芯片,過剩了!

企鵝號C次元
絕大部分芯片制品最后都要落實(shí)到商業(yè)化大規(guī)模運(yùn)用階段,需要被安裝到各種消費(fèi)電子產(chǎn)品、家電、工業(yè)設(shè)備,以及汽車、船舶、飛機(jī)等交通工具里面。

本文來自企鵝號C次元,作者丨 。

責(zé)編丨崔力文

編輯丨別致

區(qū)區(qū)兩年時間,從“旱死”到“澇死”——實(shí)際上都是作的…

“之前有好幾年,我們拿貨的價格一直穩(wěn)定在60美分(每片)。兩年前最離譜一段,曾經(jīng)有過60美元一片的市價。我們公司有一段,被迫以30~40美元的價格強(qiáng)吃過一些……然后前兩天有代理打電話問,30美分一片愿不愿意簽長期供貨協(xié)議?”

“所以呢,你們簽了?”

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“簽?我謝謝他全家!去年初就開始準(zhǔn)備國產(chǎn)替代了,一直在做認(rèn)證和測試,最遲今年底就和鬼佬‘say goodbye’!”

上月末,筆者聯(lián)系到一位在浙江某Tier2工作的朋友,想要了解最近關(guān)于“芯片供應(yīng)過剩”的信息。

盡管這番回答多少讓人感覺“不按套路”,但卻在無意中揭露出了某種事實(shí)——車規(guī)級半導(dǎo)體市場,甚至往上延伸到整個全球芯片產(chǎn)業(yè),正以一種意想不到的方式,迎接一場新的劇烈動蕩。

01

從緊缺到過剩

持續(xù)近2年的缺芯周期內(nèi),國內(nèi)企業(yè)吃盡了強(qiáng)勢供應(yīng)商們的苦頭。以上面這位朋友為例,他所在的企業(yè),曾在2021年下半年,敏銳地意識到了即將全面爆發(fā)的芯片短缺危機(jī),然后及時找到了海外供應(yīng)商,希望簽個長期協(xié)議。

盡管已經(jīng)做好了不對等條款的思想準(zhǔn)備,但后來卻發(fā)現(xiàn),供應(yīng)商開出的商務(wù)續(xù)約條款已經(jīng)不能算是“不對等”那么簡單,簡直如同不平等條約一般了。

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▲小小的芯片,缺貨的時候卻能卡死整車生產(chǎn)。圖為英飛凌的OptiMOSTM P2,用于汽車電源MOSFET。本圖并不暗示文中提及的供應(yīng)商與英飛凌有關(guān),僅為對不了解車規(guī)級半導(dǎo)體的朋友,說明其大致形態(tài)

比如說,要求乙方一次性認(rèn)購大約等同于此前一年所需的量,然后支付差不多一年貨款那么多的保證金等等。當(dāng)然,供應(yīng)商也沒有能力立即弄出一年的貨,實(shí)際上也是按月交付。于是這個保證金實(shí)際上就是“預(yù)付款”了。

按道理說,這已經(jīng)是標(biāo)準(zhǔn)的“不平等條約”了,但后續(xù)還會給你整出新的幺蛾子。

在22年的5月,下游用戶反饋稱,發(fā)現(xiàn)一款器件疑似有問題。但乙方考慮到當(dāng)時處于缺芯高峰期,為了避免誤會,所以決定先不通知供應(yīng)商,自己做測試確定實(shí)錘。

但后面聯(lián)系供貨方的過程,既無契約精神的昭示,也處處顯露出老一代教科書上對“丑惡資本家嘴臉”的寫實(shí)——

一開始先推卸責(zé)任,甚至在被要求調(diào)查時,態(tài)度極端消極。然后,當(dāng)乙方拿出各種檢測報告等證據(jù),甚至直接指出問題在封裝環(huán)節(jié)存在技術(shù)缺陷后,直接干脆承認(rèn)了問題,然后當(dāng)起了那不怕開水燙的死豬。最后,他們給出的解決“方案”,大致有兩個:

一是認(rèn)為故障復(fù)現(xiàn)的概率不大,“并不非常影響使用”,所以乙方可以繼續(xù)合同——簡單說就是要求你就當(dāng)沒這回事。

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▲實(shí)際上,海外車規(guī)級芯片巨頭,也需要將自己的設(shè)計送去晶圓工廠進(jìn)行代工。在全球產(chǎn)能緊缺時期,傲慢的另一面也是其無能為力,以及不負(fù)責(zé)任的甩鍋態(tài)度

而如果乙方不愿意接受上一種處置,堅持要討個說法,那么工藝上可以暫停發(fā)貨,等到技術(shù)上可以解決相關(guān)問題后,再繼續(xù)供貨。至于已出貨的器件,可以到那時候再約定進(jìn)行賠償。

看著第二種方案很有擔(dān)當(dāng)不是?那樣想就錯了,實(shí)際上這是威脅乙方要斷貨。因為以當(dāng)時的業(yè)務(wù)狀況,供應(yīng)商那邊是無法保證問題什么時候能夠解決的。換而言之,就是拖著,等到你“想通”為止。

所以我們可以想象,這家中國企業(yè)有多憤怒。盡管他們的訂貨實(shí)在不能算多,金額也算不上高,但畢竟是許多年的老生意,店大欺客借著供應(yīng)緊張的機(jī)會來要挾這一套,搞得實(shí)在太過明目張膽了點(diǎn)。

而剛好在去年第二季度,有一家國內(nèi)無晶圓公司來推銷自己的產(chǎn)品,余怒未消的公司老總,立即放下了以往對“技術(shù)已得到長期驗證”“久經(jīng)市場考驗的海外巨頭”等等的固執(zhí),開始和那家國內(nèi)企業(yè)密切接洽起來。

至于有問題的那批芯片,當(dāng)然是只能捏著鼻子繼續(xù)忍著,但畢竟是準(zhǔn)備好了國產(chǎn)替代。而一旦國產(chǎn)器件能夠按期完成對應(yīng)的測試和匹配,開始穩(wěn)定供貨,則至少這家企業(yè)會第一時間切換供應(yīng)商。而原來的器件如果有剩,則會毫不遲疑地通過中間渠道送回市場甩賣。

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▲不久前,國內(nèi)的晶圓代工巨頭中芯國際,把已經(jīng)成熟的14nm業(yè)務(wù)從主頁上“下架”——這既有避免被美國盯上的考慮,也有著28nm業(yè)務(wù)已經(jīng)忙不過來的現(xiàn)實(shí)

而談到這里,想必很多人已經(jīng)了解這場所謂的半導(dǎo)體“產(chǎn)能過剩”的本質(zhì)了。

無論是始于2021年中延續(xù)至2023年初的車規(guī)級半導(dǎo)體短缺,還是全球各半導(dǎo)體生產(chǎn)國基于前述問題產(chǎn)生的應(yīng)激式產(chǎn)能擴(kuò)張,再經(jīng)由美國試圖謀求技術(shù)霸權(quán),強(qiáng)迫三星、臺積電到其本土強(qiáng)推的非商業(yè)理性產(chǎn)能擴(kuò)充的最后“臨門一腳”——這一切奠定了全球汽車芯片,乃至于整個半導(dǎo)體市場,未來將持續(xù)至少數(shù)年的“黑暗時期”。

02

車規(guī)級的挑戰(zhàn)

盡管我們總是對7nm以下先進(jìn)制程半導(dǎo)體國產(chǎn)化的問題,感到憂心忡忡,畢竟在美國的一再施壓下,無論ASML還是其他幾個主要半導(dǎo)體制造設(shè)備供應(yīng)國,已經(jīng)達(dá)成了對華技術(shù)封鎖的統(tǒng)一戰(zhàn)線。

但商用半導(dǎo)體實(shí)際存在必須采用7nm以下先進(jìn)制程的“高端”芯片,以及28nm以上制程但用途廣泛的“低端”器件。

“高端”的問題,自有高端的解法,先進(jìn)制程芯片的制造,需要專門的設(shè)備以及整套復(fù)雜而且煩瑣的工藝流程。目前我們還有以光刻機(jī)為主的多個環(huán)節(jié)需要攻克。但也必須看到的是,這類“高端”器件,只占到全部市場運(yùn)用的不足半成。實(shí)際上絕大部分市場需求,都指向了對制程不怎么講究的“低端”芯片。

當(dāng)然,所謂“高端”和“低端”實(shí)際只是對制程工藝的粗暴描述。在車規(guī)級領(lǐng)域,“低端”的要求也著實(shí)不低。國內(nèi)企業(yè)想要借著當(dāng)前的機(jī)遇期,搶下這個市場,仍需要付出相當(dāng)?shù)呐Α?/p>

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▲在汽車發(fā)展和進(jìn)化的道路上,伴隨架構(gòu)刷新、系統(tǒng)集中化的,是對半導(dǎo)體器件需求的成倍增長

按照功能種類劃分,汽車半導(dǎo)體大致可以分為功率器件(IGBT、MOSFET等)、計算控制芯片(MCU、SoC等)、存儲芯片(DRAM、NAND、NOR等)、傳感器芯片(CMOS、雷達(dá)芯片、MEMS等)、通信芯片(總線控制、射頻芯片)等主要大類。

看上去是不是覺得,這些與家電、消費(fèi)電子類產(chǎn)品上用到的半導(dǎo)體器件,似乎也沒啥不同么?差異當(dāng)然是有的,最主要的區(qū)別在于產(chǎn)品的一致性、可靠性,對使用環(huán)境要求,以及故障率等等。

換而言之,汽車用到的半導(dǎo)體器件,有著遠(yuǎn)比消費(fèi)類電子產(chǎn)品、家電,乃至于工業(yè)設(shè)備上的同類產(chǎn)品,更高的標(biāo)準(zhǔn)。

從適用范圍上劃分,半導(dǎo)體器件主要分為消費(fèi)級、工業(yè)級、車規(guī)級和航宇/軍工級四個大類,技術(shù)難度與要求是依次增加的。拿車規(guī)級半導(dǎo)體與消費(fèi)級半導(dǎo)體比較,前者對產(chǎn)品的可靠性、一致性、穩(wěn)定性與工作溫度范圍這些,都有著極其嚴(yán)格的要求。

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▲抱歉,又得拉不相干的英飛凌出來了——圖為英飛凌的PMB8760 v1.14,主要用于車載音響系統(tǒng)控制。小小的這一片,由于其使用場景是汽車,所以各方面的標(biāo)準(zhǔn)比之商店里售價昂貴的音響系統(tǒng),不可同日而語

之所以要求和標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格,是因為汽車的安全與諸如手機(jī)之流的消費(fèi)電子產(chǎn)品,在安全問題上面臨完全不一樣的狀況。手機(jī)在使用過程中,因為某個半導(dǎo)體器件的故障發(fā)生黑屏,無非是等系統(tǒng)自動重啟。但同樣的問題發(fā)生在行駛的車輛上,則可能存在嚴(yán)重事故隱患。

由于汽車安全關(guān)系到駕駛者乃至行人的生命財產(chǎn)安全,所以必須對產(chǎn)品嚴(yán)格要求,車規(guī)級是京詞語軍工/航宇級。國際汽車電子協(xié)會對車規(guī)半導(dǎo)體,有三個主要標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范,分別為:

1.AEC-Q100,美國汽車電子協(xié)會制定的器件的基本可靠性標(biāo)準(zhǔn);

2.ISO26262,國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的器件功能安全保證級別;

3.IATF16949,國際汽車工作組制定的符合零失效Zero Defec的供應(yīng)鏈質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

盡管規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),并不是一碼事,但簡單粗暴地理解起來就是,各方對車規(guī)級半導(dǎo)體器件的基本要求就是,較之消費(fèi)級和工業(yè)級同類產(chǎn)品,可以承受更嚴(yán)苛的工作環(huán)境、不良率更低、可靠性更佳,使用壽命也更長。

舉個例子,車規(guī)級半導(dǎo)體器件要求具有遠(yuǎn)寬于消費(fèi)級半導(dǎo)體的工作溫度區(qū)間要求——消費(fèi)級產(chǎn)品的工作溫度一般要求在-30~85℃區(qū)間,而車規(guī)級要求能夠拓展至-40~125℃區(qū)間仍可以正常工作。

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▲車規(guī)級半導(dǎo)體的環(huán)境適應(yīng)性能與可靠性要求,僅次于航宇/軍工級,但后者的需求量遠(yuǎn)不及前者,對價格也相對不敏感

而在器件不良率上,消費(fèi)級半導(dǎo)體的不良率≤200DPPM就可以了,但車規(guī)級半導(dǎo)體的不良率要≤1DPPM,這就意味著每百萬個器件只能有一個不良品。此外車規(guī)級半導(dǎo)體的工作壽命一般要超過15年,消費(fèi)級對壽命的要求通常3~5年即可。

相對于量小且可以不計成本的軍工/航宇級半導(dǎo)體器件,大批量且對技術(shù)要求極其嚴(yán)苛的車規(guī)級,才是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)真正的標(biāo)桿。

而這個板塊的市場,也長期被歐洲以及日本的無晶圓廠所把持,NXP、法意半導(dǎo)體(ST)、Infineon、瑞薩、德州儀器(TI)等五大巨頭,占據(jù)了全球車規(guī)級芯片過半的市場份額。

而這也是,中國企業(yè)想要實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)自主的最重大挑戰(zhàn)之一。

“時間進(jìn)入2023年年中,持續(xù)近兩年的車規(guī)級半導(dǎo)體供應(yīng)混亂已成為過去,芯片供應(yīng)問題不再是制約各國汽車生產(chǎn)的重要問題。但供應(yīng)鏈仍然會受各方威脅影響,只不過少數(shù)威脅是偶發(fā)性的,而非此前那種系統(tǒng)性的。”

全球知名汽車行業(yè)分析機(jī)構(gòu)S&P Global Mobility,在其最新的行業(yè)報告中,為曾經(jīng)浩蕩的“缺芯”事件,畫上了最后的句點(diǎn)。盡管在中國國內(nèi),早在小半年前,就已沒有人愿意再去關(guān)心這件事了。

但報告里沒有提到更不方便提到的是,兩年以來,因為“缺芯”而地位強(qiáng)勢的供應(yīng)商。還有數(shù)年以及,被焦慮感籠罩,開始日益肆無忌憚的美國政府。

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▲國內(nèi)企業(yè)完全自主(從設(shè)計到生產(chǎn))的IGBT器件

無論未來的市場會如何變換,很多事情已經(jīng)不可能回到兩年以前了,因為中國的芯片已經(jīng)借機(jī)崛起,取代海外供應(yīng)商的位置。這些再疊加上,臺積電與三星,分別位于亞利桑那和得克薩斯建設(shè)中的晶圓工廠,那么產(chǎn)能過剩的結(jié)果就是理所當(dāng)然的,而且未來還會更加地過剩。

本文曾經(jīng)專門整理了一個,國內(nèi)目前提供車規(guī)級半導(dǎo)體器件的企業(yè)名單,以及各種MCU/MPU/DSP/FPGA/SoC器件的型號清單。所有信息均為公開資料檢索和搜集,并且整理得來。

然而在仔細(xì)考慮風(fēng)險后,將這一部分完完全全從文中挖出。于是此文就變成了,徹徹底底地務(wù)虛向了。至于原因,以前也說過,這里就不再重復(fù)了。

在當(dāng)今的全球分工體系中,芯片產(chǎn)業(yè),實(shí)際上是與其他產(chǎn)業(yè)緊密鎖死的一環(huán)——供需雙方其實(shí)都是彼此綁定狀態(tài),并不是甲方乙方那種絕對不對等的狀況。

畢竟,絕大部分芯片制品最后都要落實(shí)到商業(yè)化大規(guī)模運(yùn)用階段,需要被安裝到各種消費(fèi)電子產(chǎn)品、家電、工業(yè)設(shè)備,以及汽車、船舶、飛機(jī)等交通工具里面。而全球能夠大規(guī)模消化芯片,產(chǎn)出上述產(chǎn)品的國家以及地區(qū),又有幾個呢?在非洲或者中東地區(qū)設(shè)法打開銷路嗎?

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最后筆者只有一句話想說——雖然受困于實(shí)現(xiàn)制程的設(shè)備以及全套產(chǎn)業(yè)的依賴性,國內(nèi)企業(yè)對于“高端”的半導(dǎo)體器件,仍處于苦手狀態(tài)。

但所有無須先進(jìn)制程的產(chǎn)品,即超過九成的28nm以下制程芯片的市場,正在或者即將變天。

THEEND

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