芯片，是控制機(jī)器人系統(tǒng)的一個(gè)部分。
 

       就工業(yè)機(jī)器人來說，一臺工業(yè)機(jī)器人上，需要搭載包括MCU（微控制器芯片）、DSP（數(shù)字信號處理芯片）等芯片。工業(yè)機(jī)器人單支機(jī)器手臂中，內(nèi)建的控制器平均約有八成為MCU芯片。

       MCU即微控制單元芯片，又稱單片機(jī)，目前市場上以8位和32位的MCU為主。在原先，MCU并沒有那么緊缺。國內(nèi)很多做MCU的廠商做的都是中低端產(chǎn)品，主要面向家電IoT、消費(fèi)電子等品類，利潤低，而且一直打價(jià)格戰(zhàn)。也正是因?yàn)槔麧櫟?，很多芯片代工廠都不愿意做MCU，它們會把產(chǎn)能優(yōu)先安排給利潤高的例如手機(jī)、移動通信等設(shè)備的芯片。國際上做MCU的廠大多是IDM，例如英飛凌、意法半導(dǎo)體、恩智浦、德州儀器等。

       ▍市場天花板抬升
       當(dāng)前，國內(nèi)許多機(jī)器人廠商都爆出缺芯片的情況，中國的芯片產(chǎn)能真的跟不上機(jī)器人等智能制造企業(yè)對于芯片的實(shí)際需求嗎？我們先看幾組數(shù)據(jù)。

       根據(jù)BCG和SIA的數(shù)據(jù)，2020年，中國芯片市場規(guī)模為1434億美元，同比增長9%，占全球36.24%。其中，中國本土需求市場消費(fèi)占了全球芯片產(chǎn)品的24%，與美國市場相當(dāng)。如果再加上中國購買的芯片制造成產(chǎn)品，然后再出口到全球的市場規(guī)模則是11%。

       有如此大的市場規(guī)模，為什么中國市場還會缺芯片？

       一方面是產(chǎn)業(yè)升級所帶來的需求陡增，芯片缺貨的原因是全球新興產(chǎn)業(yè)需要大量芯片。目前，中國對芯片需求的增速也是全球之首。

       近兩年來，新能源汽車、VR裝備、工業(yè)機(jī)器人等市場規(guī)模不斷擴(kuò)大，隨著物聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛的普及，藍(lán)牙、WI-FI等芯片的出貨量也在快速增長，這些下游廠商需要大量高規(guī)格芯片。比亞迪、埃斯頓和小米等芯片頭部買家，由于收入在過去三年中大幅增長，導(dǎo)致需求量大增。這種過去不存在的趨勢下，使得芯片需求旺盛。
 

       在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)整體化的大概念下，類似機(jī)器人等物聯(lián)網(wǎng)中的設(shè)備和端口開始大量用到芯片。隨著物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，導(dǎo)致每個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和端口都至少需要用到一個(gè)甚至多個(gè)MCU，才能更好實(shí)現(xiàn)整體化數(shù)字化的運(yùn)營管理。因此，作為智能工廠中重要的控制和傳輸部件，包括工業(yè)機(jī)器人在內(nèi)的許多設(shè)備的芯片需求陡增并開始朝著多元化方向發(fā)展。如今，各行業(yè)的主芯片、配套芯片都出現(xiàn)了缺貨，部分下游控制器廠商選擇只給自己的主要客戶供貨。

       作為全球***大的芯片市場，中國大陸2020年本土的芯片制造廠總共只生產(chǎn)了價(jià)值83億美元的芯片，占中國市場自身需求的5.9%，只占全球市場份額的2.1%，數(shù)據(jù)非常尷尬。而且中國大陸龐大產(chǎn)出下的絕大部分芯片仍然是由臺積電，三星，海力士，聯(lián)電，英特爾等廠家制造。

       在這種爆發(fā)性的市場需求下，大量的芯片缺口出現(xiàn)，新興的消費(fèi)需求在拉扯本身就緊張的供需關(guān)系，加上考慮到通脹，價(jià)格上漲成為市場自動調(diào)節(jié)的呈現(xiàn)。一直在市場上打價(jià)格戰(zhàn)的微控制器芯片MCU由此成為了此次缺貨的主角，據(jù)行內(nèi)人士透露，目前部分芯片的價(jià)格已經(jīng)翻了10倍，甚至有的還拿不到貨。

       ▍疫情下的新供需關(guān)系
      其次，疫情的影響依然較為明顯，從去年下半年以來，受國際環(huán)境和疫情等因素影響，全球芯片供應(yīng)問題愈演愈烈。如果沒有突如其來的疫情以及難以預(yù)測的國際政治形勢，產(chǎn)業(yè)升級所帶來的需求還不至于使得缺芯的情況如此嚴(yán)重。

       疫情下全球主要經(jīng)濟(jì)體無人辦公、無人工廠的狀況，以及后疫情時(shí)代相關(guān)需求的延續(xù)，芯片需求爆發(fā)式增長，供不應(yīng)求情況明顯。全球消費(fèi)電子行業(yè)和工業(yè)制造行業(yè)需求的提升，也是中國各行業(yè)目前芯片短缺的原因。

       東南亞新冠疫情的失控，許多低端制造業(yè)都從印度等地挪回了中國大陸，這些工廠的遷移同樣面臨中國勞動力短缺、用工昂貴的問題，機(jī)器替代人的需求越來越緊迫。但需求壓迫下，許多供應(yīng)鏈下游工廠訂單量穩(wěn)步提升，很多工廠希望能夠一勞永逸，減少勞動力束縛，于是上了更加智能化的工廠設(shè)備，這導(dǎo)致制造行業(yè)工業(yè)機(jī)器人以及相關(guān)設(shè)備的整體需求增大。

       同時(shí)，工業(yè)機(jī)器人等設(shè)備上要用到的芯片類型隨之增多。按類型來說，機(jī)器人芯片包括感知、決策、傳遞、記憶、運(yùn)動幾大類功能。原先的工業(yè)機(jī)器人芯片大多用于本體控制，但如今，有的廠家也希望機(jī)器人不僅需要做到可編程、擬人化、通用性，同時(shí)，而且還需要具有記憶能力、語言理解能力、圖像識別能力、推理判斷能力等人工智能，這就使得機(jī)器人需要搭載各種有獲取外部環(huán)境信息能力的傳感器。
 

       這種狀況促使了各類芯片在機(jī)器人上更大面積得到應(yīng)用，各類芯片需求隨之增加，也導(dǎo)致其中一些芯片，訂單是產(chǎn)能的4倍，價(jià)格從幾個(gè)月前的100多元漲到了目前的1000多元，交期也從原本的十幾周拖到了二三十周以后。

       需求提升下，市場供應(yīng)量卻有所下滑。由于國際政治環(huán)境的不穩(wěn)定因素和疫情的影響，海外芯片代工廠的開工率不高，一些海外芯片訂單轉(zhuǎn)到了中國大陸。只是國外產(chǎn)品在利用率和產(chǎn)品質(zhì)量上要求更高，在中國大陸只有少數(shù)幾家芯片代工廠能夠承接。因此，當(dāng)一線大廠承接了海外訂單，產(chǎn)能滿載之后，一些中低端產(chǎn)品的訂單也會推后，或者讓渡給小規(guī)模的芯片代工廠。

       ▍恐慌性囤貨恐成罪魁禍?zhǔn)?/strong>
       更深層次來看，造成芯片短缺主要的原因還是芯片制造公司在去年疫情中的“誤判”，可以看做是廠商希望整體提高行業(yè)附加值的手段，導(dǎo)致全球芯片產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)處于不穩(wěn)定的狀態(tài)。

       在疫情下，許多芯片制造企業(yè)宣布減少芯片供應(yīng)，讓各個(gè)芯片設(shè)計(jì)公司開始競價(jià)爭奪產(chǎn)能，缺貨、漲價(jià)的趨勢如野火般蔓延，這個(gè)原先陷入價(jià)格戰(zhàn)的行業(yè)開始走上坡路。

       價(jià)格直接的影響就在于大量的人為囤貨，而囤貨也加劇了缺貨。

       缺芯影響下，不少國外進(jìn)口元器件的價(jià)格也大幅上漲、交期拉長。許多企業(yè)原本正常的庫存周期是3個(gè)月，但這次很多企業(yè)都以年為單位進(jìn)行囤貨。同時(shí)由于不少代理商是按照去年的計(jì)劃報(bào)給廠商進(jìn)行備貨，導(dǎo)致備貨不足，但芯片的需求增長很快，搶購和囤貨導(dǎo)致芯片廠商幾乎是零庫存，而且企業(yè)付款非常及時(shí)，甚至?xí)A(yù)付款，銷量非常快，而這部分產(chǎn)能又在他們囤貨和放貨的過程中出現(xiàn)了大量波動。許多有穩(wěn)定客戶源的企業(yè)，大多選擇不再承接中小企業(yè)的訂單，集中保障大客戶訂單量。


       這對長期依賴進(jìn)口元器件的終端企業(yè)來說充滿挑戰(zhàn)，不僅面臨采購成本上漲，甚至還可能因?yàn)槟貌坏截浂坏貌煌Ｖ股a(chǎn)的危機(jī)。以意法半導(dǎo)體（ST）物料為例，從去年８月以來，ＳＴＭ３２Ｆ４０７＊＊＊＊、ＳＴＭ３２Ｆ１０３＊＊＊＊等熱門物料價(jià)格大幅上漲，漲價(jià)幅度高達(dá)10-50倍。無***偶，德州儀器（TI）、恩智浦NXP、ADI、AVX的物料與ST有相似的結(jié)構(gòu)行情。這些企業(yè)預(yù)估，這波缺芯潮至少還會持續(xù)一年，會讓價(jià)格穩(wěn)定在一個(gè)合理數(shù)值。

       因?yàn)閺漠a(chǎn)業(yè)鏈分工看，芯片行業(yè)分為芯片設(shè)計(jì)、芯片制造和芯片封裝測試。此輪缺貨、漲價(jià)的根源，便是芯片制造環(huán)節(jié)的產(chǎn)能不足。目前全球芯片的需求比產(chǎn)能高約１０％～３０％，要填補(bǔ)這個(gè)缺口，制造商需要３～４個(gè)月提升產(chǎn)能。測試芯片封裝到系統(tǒng)應(yīng)用，可能需要近半年的周期，產(chǎn)品再到消費(fèi)者手中，可能需要一年時(shí)間。

       這種缺貨造成了一定的社會恐慌，根據(jù)高盛一項(xiàng)***新研究報(bào)告，全球有多達(dá)169個(gè)行業(yè)在一定程度上受到芯片短缺影響，從鋼鐵產(chǎn)品、混凝土生產(chǎn)到空調(diào)制造，甚至包括肥皂制造業(yè)。缺芯的狀況可能持續(xù)到2022年，部分類別芯片的短缺可能持續(xù)到2023年。隨著芯片短缺持續(xù)時(shí)間的延長，受芯片短缺影響的行業(yè)可能還會進(jìn)一步增多。

       ▍影響仍將持續(xù)
       機(jī)器人等智能制造的需求主要在MCU的芯片，其制程以8寸晶圓為主，因此此次芯片缺貨主要集中在8寸晶圓。8寸晶圓的代工廠在國外并不多，大多是一些IDM廠商，例如英飛凌、TI、意法半導(dǎo)體等。在中國臺灣，雖然臺積電（NYSE:TSM）、日月光這些芯片代工大廠也會做一些8寸晶圓的代工，但訂單沒有那么靈活，主要是幾個(gè)固定的大客戶。

       另外，臺積電的產(chǎn)能中，**制程占了大約一半，很難再有多余的產(chǎn)能出來。從臺積電2021年一季度各制程營收占比就可看出，28納米以上（含28納米）的成熟制程占其營收的37%。在中國大陸，主要的8寸晶圓產(chǎn)能集中在中芯國際和華虹半導(dǎo)體。在缺芯之下，中芯國際在2021年一季度的銷售額為11.03億美元，同比增加22.0%。
 

       但其實(shí)也不用那么擔(dān)憂芯片，因?yàn)橄啾?nm和5nm這種**工藝制程的芯片，智能制造大多數(shù)設(shè)備28nm芯片才是主流。新興需求所需要的工藝制程無需太高，都在28納米工藝制程以上，很多需求甚至65納米、90納米、130納米的工藝制程就可以。8寸晶圓廠所對應(yīng)的生產(chǎn)工藝制程為90納米及以上，基本滿足需要。8寸晶圓所生產(chǎn)的產(chǎn)品，中國大陸基本可以做到全產(chǎn)業(yè)鏈可控，而28nm芯片全產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化，目前就基本可以滿足絕大部分國內(nèi)的芯片需求。

       ▍結(jié)語
       目前，芯片短缺、交貨期延長的局面并沒有實(shí)質(zhì)性緩解，大范圍的缺貨，對整個(gè)供應(yīng)鏈都是挑戰(zhàn)，供應(yīng)鏈的本能反應(yīng)是不能坐以待斃，需要擴(kuò)產(chǎn)，但事實(shí)卻是一些芯片代工廠的產(chǎn)能已有松動跡象。例如有消息稱，一家國際大廠已經(jīng)計(jì)劃恢復(fù)承接四季度的訂單，這背后就是芯片供應(yīng)鏈積極自我調(diào)節(jié)的結(jié)果。但這樣的調(diào)節(jié)能力受限于多種因素，產(chǎn)生的作用也將面臨天花板。如果因?yàn)槿毙緦?dǎo)致***終大范圍擴(kuò)產(chǎn)，也可能導(dǎo)致企業(yè)更多的不確定性，風(fēng)險(xiǎn)管控和滿足產(chǎn)能兩者取得平衡非常重要。

       價(jià)格與產(chǎn)能的拉扯，在需求回歸到正常值之后，***后會落到哪里，這仍然還是一個(gè)未知數(shù)。


 

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