全球缺芯困局 中国路在何方
当今信息社会，芯片无处不在，发挥着举足轻重的作用。2020年下半年以来，芯片产能不足的状况愈演愈烈。牵一发而动全身，汽车、电子等多个行业受此影响面临供应紧张的问题，并引发销售端的涨价潮。全球缺芯的原因为何，被“卡脖子”的中国芯片产业前景如何，这些问题都值得深入分析探讨。
全球芯片短缺逐步蔓延
2021年，因缺芯导致产品减产或涨价的行业已经从汽车行业蔓延至消费电子、智能家电等领域。
一是汽车行业。据不完全统计，截至2021年5月上旬，全球数十家车企因芯片短缺而被迫减产甚至停产，包括通用汽车在美国、加拿大、墨西哥、韩国的工厂，福特在美国、德国的工厂，丰田在捷克的工厂，本田在日本、美国、加拿大的工厂，三菱在日本、泰国的工厂。现代、沃尔沃、戴姆勒、斯巴鲁、日产等也出现停工减产现象。另外，一汽大众、上汽大众、广汽丰田、蔚来等中国车企也停产若干天。有咨询公司预测，全球汽车芯片短缺的状况将在整个2021年延续，可能直到2022年第二季度才能完全恢复。
二是手机行业。手机芯片用量十分惊人，“缺芯”状况也十分严重。目前比较紧缺的主要是中高端芯片，苹果公司的iPhone12系列、iPad等主流产品的产能受到芯片短缺的制约，而此前华为芯片由于受到美国的制裁，在一段时间内仅靠库存度日。
三是家电行业。近年来，在“智慧家庭”的趋势下，家用电器行业的芯片需求也越来越大。受芯片短缺的影响，家电产能受到制约，价格出现攀升。如TCL近期上调所有尺寸电视价格，而格力、海尔、海信、奥克斯、志高等品牌空调价格也出现100元至300元的上涨。
四是游戏机行业。微软的最新游戏机Xbox Series X自2020年11月上市以来，供货量十分有限，微软预计在2021年6月之前，该系列机型都会供不应求。日本娱乐厂商任天堂的社长则表示，由于芯片缺货，该公司的主力游戏机Switch可能无法达到计划产量；索尼也表示，2021年由于缺芯，PlayStation系列游戏机第五代（PS5）的生产受到很大影响。
五是安全防卫行业。2021年以来，安全防卫芯片的紧缺状况有增无减，特别是全球最大的安防芯片制造商海思，受美国制裁影响出货困难，各大厂商均对原有型号的机型价格进行上调，幅度从10%至30%不等。市场安防芯片供给不足的状况预计要到2022年才有可能缓解。
全球芯片短缺的多重原因
造成全球缺芯困局的原因来自供给、需求以及贸易制裁引发的产业链调整三方面。
第一，结构性失衡、疫情及灾害因素导致供给端吃紧。芯片供给不足的现象在2020年下半年就开始显现，制造先进制程（28nm、14nm、7nm、5nm等）的12英寸晶圆，以及制造成熟制程（28nm以上）的8英寸晶圆产能均十分紧缺。从供给能力不足的原因分析来看，一是结构性失衡。近些年，芯片大厂热衷于扩大12英寸晶圆产能，忽视8英寸晶圆产能，而汽车、家电等所需芯片大多采用8英寸晶圆制作，在8英寸晶圆产能不足的情况下，开始挤压12英寸晶圆产能。二是疫情及自然灾害导致工厂停工。受新冠疫情影响，2020年全球大多数芯片供应商受到了冲击，被迫减产甚至停工。2021年以来，日本发生7.3级强震，极寒天气席卷美国导致芯片工厂被迫停工停产，使全球芯片供应能力不足的局面更加严峻。
第二，多重因素刺激芯片需求端爆发。根据市场机构的预测，2021年全球晶圆需求将增长三成以上，多重因素导致此次芯片需求大幅增加。一是在2020年新冠肺炎疫情的背景下，日常人们的工作和学习方式发生明显变化，居家办公、居家生活时间大幅增长，推动个人电脑、平板电脑等消费电子产品，扫地机、净水器、游戏机等智能家电销售火爆。二是第五代移动通信（5G）手机以及智能汽车新品迭出，耗费数倍于之前普通产品的芯片。如5G手机的电源管理、射频器件的芯片用量分别是4G手机的3倍和2.5倍；而每辆智能汽车有可能采用超过300颗微控制单元，是传统每辆汽车（70颗）的4倍多。三是华为在美国制裁之前大量购买先进制程芯片也推动了手机行业抢购芯片的热潮。
第三，贸易制裁影响产业链运转。近年来，美国对中芯国际等企业采取了严厉的制裁措施，如果没有美国政府的许可，中芯国际将无法获得和使用美国产品和专利，这使产能集中于成熟制程的中芯国际无法正常运转，减少了汽车家电等所需芯片的供货，同时使相关订单涌向其他芯片企业，给原有较为顺畅的产业链增加了堵点，加剧了芯片供需失衡状况。
中国芯片产业的短板与机遇
在全球缺芯的背景下，中国芯片产业发展既存在短板，也面临机遇。
中国芯片发展的短板
芯片是由不同种类型的集成电路或者单一类型集成电路形成的产品。近年来，中国集成电路产业发展较快，市场体量不断扩大，自2005年开始就成为全球最大的集成电路市场。据市场机构估算，2020年，中国集成电路市场规模达到1434亿美元，较2019年增长9%。根据我国工信部的数据，2020年我国集成电路销售收入达到8848亿元人民币。依托全球独一无二的大市场，我国芯片产业链发展也十分迅速。在封装测试环节处于领先地位，在设计环节也差距较小，但在晶圆代工方面差距明显，目前制约我国芯片产业发展的瓶颈有三处：
第一，资金投入不足。芯片产业因制造流程繁复，产品种类庞杂，技术更新较快而兼具资本密集型和技术密集型产业的特点，无论是生产制造还是研发封测都需要持续的大量资金投入。尽管我国近年来不断加大半导体行业的投资，仍有较大提升空间。2019年全球半导体资本性支出最大的是韩国，占比为31%；其次为美国，占比28%；中国台湾占比17%，名列第三；而中国大陆排名第四，只占10%。研发占销售收入的比重方面，中国大陆仅排名第五，只有8.3%，前四名分别是美国（16.4%）、欧洲（15.3%）、中国台湾（10.3%）和日本（8.4%）。2020年，各路资金纷纷进入我国芯片产业，据市场机构统计，半导体行业股权投资金额超过1400亿元人民币，创下有史以来中国半导体一级市场上投资额的纪录，但从计算机、通信和其他电子设备制造业固定资产投资完成额来看，全年累计同比增长12.5％，却是2014年以来增速最慢的年份，可见芯片产业从投资到产出是一个长期持续、逐步落地的过程。
第二，人才储备不足。随着我国芯片产业的快速发展，所需从业人数也日益增多，相关人才存在供不应求的问题。一方面，基础人才不足。中国电子信息产业发展研究院的报告指出，2019年集成电路行业的从业人数在51.2万人左右，增长11%，预计2022年，所需从业人数约为75万人，须增加20多万从业人员才能满足需要，而以目前的增长率，仅能增长10万人左右，总量缺口较大。另一方面，高端人才紧缺。培养一名合格的芯片工程师大概需要10年，我国半导体产业起步较晚，合格工程师的数量尚不能满足需求。而以美国为首的西方国家又对我国引进高技术人才设置重重障碍，使得引进具备前瞻理念和国际视野的行业高端人才之路更加艰难。
第三，核心技术及装备不足。一是制造工艺落后。目前，全球领先的台积电已经量产5nm、7nm，正研制3nm制程；三星也正在积极推进5nm、3nm制程的研发；而中国大陆实力最雄厚的中芯国际目前仅实现了14nm工艺量产，工艺水平与世界领先水平相差较大。二是制造装备和材料严重受制于人。光刻机、刻蚀机、离子注入机、高纯度（99.9999％以上）晶圆硅片等设备、材料也都大多掌握在美欧日韩企业手中。三是设计软件也被外国垄断。全球电子设计自动化软件三巨头新思科技（Synopsys）、铿腾电子科技有限公司（Cadence）以及明导国际（Mentor Graphics）垄断了中国芯片设计市场的95%以上。
中国芯片产业的机遇
在全球缺芯的背景下，中国芯片产业发展也面临机遇。
第一，政策支持力度不断加大。近年来，中国政府高度重视半导体产业。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中明确强调加快智能制造、核心光电子器件和高端芯片等领域关键核心技术突破和应用。此外，《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》等相关政策也对促进半导体产业发展提供了全方位的政策保障，中国芯片产业在“十四五”期间有望迎来一个政策红利期。
第二，美国制裁倒逼我国企业快速成长。美国制裁华为、中兴、中芯等高科技企业，短期来看给中国芯片产业带来了重重压力，长期来看，将倒逼中国芯片产业加大自主研发的力度，下大力气推动进口替代。目前国产芯片已经在分立器件、传感器、无线通信芯片、应用处理器等细分领域具备较高进口替代能力。据波士顿咨询公司预测，美国如果继续推行对中国半导体企业的制裁措施，5年内美国半导体企业在中国的营收将减少一半以上，并丧失8%的全球市场份额，中国企业可以借美国企业退出的机会不断提升自己的市场份额。
第三，中国有望在芯片细分领域产业弯道超车。在“处理器的性能每隔两年翻一番”的摩尔定律越来越逼近极限时，中国芯片企业或许可以在某些细分市场获得领先地位。随着我国全面铺开新型基础设施建设，新型城镇化建设，交通、水利等重大工程建设（简称“两新一重”），高速铁路、智能电网、新能源汽车、工业互联网、超高清视频等重点场景的芯片产品自主创新能力会进一步提升。寒武纪、中星微等中国科创企业正在大力研发人工智能、物联网芯片，在这些芯片细分赛道有弯道超车的可能。
总体而言，芯片对于国民经济、产业发展、人民生活的重要性不言而喻。未来只有政府、企业、金融机构、民间资本步调一致，形成合力，尽快突破关键核心技术难关，才能推动芯片产业的持续健康发展。
