芯片短缺之风已经吹了不小的一阵子。实际上，自2020年下半年以来，“缺芯”的不安与焦虑就发酵与蔓延在半导体行业之中。汽车停产、小家电缺芯、显卡涨价、手机缺货相继发生，芯片短缺所造成的影响遍及多个行业，既有芯片制造、封测、设计等上游厂商，也有汽车、家电、手机等下游厂商。然而，在半导体供应在全球范围内陷入严重短缺的情况下市场对半导体的需求并没有放缓。SIA数据显示，2020年全球半导体销售总额为4390亿美元，比 2019 年的4123亿美元同比增长了6.5%。其中，2020年12月半导体全球销售额为392亿美元，同比 2019年12月增长了8.3%。何时恢复芯片的正常供给成为市场关注的焦点。然而，危机背后往往孕育着新机，阵痛往往指引着新的方向。芯片短缺危机的爆发原因错综复杂，需要从多方面立场来考量，以化危机为新机，行稳未来。
芯片短缺首先发生在汽车行业。2020年12月起，除了大众与丰田两家汽车生产商因芯片供应不济而分别关闭了在中国成都与广州的部分生产线外，菲亚特·克莱斯勒也停止了在墨西哥和加拿大的轿车工厂生产步伐，同时福特在美国肯塔基州路易斯维尔的一家工厂也陷入空转。
日产、Stellantis、戴姆勒、捷豹、通用、福特、大众等知名车企都遭到了短缺影响，其中福特预计将会在今年第二季度汽车产量将会遭到腰斩。为此，通用汽车、福特、大众、Stellantis、特斯拉、蔚来汽车等知名汽车厂商高管都在其财报会议上提到了半导体短缺的问题。
随着芯片短缺的逐步发酵，家电行业也开始出现芯片短缺，中国作为全球家电最大的生产基地，很多企业的经营都受到了影响。其中，小家电产品由于需求旺盛，生产订单暴增10倍，使得其芯片短缺更为严重，这一现象更是登上了央视。宁波祈禧智能、宁波悦立电器、飞利浦空调（中国）等公司都谈到了缺芯对于自己生产造成的困难。
相对家电和汽车行业，缺芯也对索尼、任天堂等消费电子厂商造成了一定损失，两家日本厂商都称其游戏机可能会无法满足市场需求。苹果和美国网络设备公司思科则提到了库存的重要性，缺芯对思科、苹果2021年第一季度生产并未造成太大影响，但现在，苹果终是没能逃过供应链危机，称面临“芯片短缺”。根据媒体报道，苹果可能将2021年iPhone 13的预期生产目标削减1000多万部。苹果减产对于芯片短缺来说是个更加明显的信号，全球范围内造成严重破坏的供应中断正在恶化，几乎所有的主要制造商都受到了半导体等关键材料缺乏的影响，同时却又受困于无法将成品送到消费者手中。
正如财富管理公司Mirabaud Securities分析师尼尔·坎普林（Neil Campling）所说：“如果供应短缺发生在最强大公司身上，也可能发生在任何人身上。这些公司作为关键客户拥有强大的能力，可以采购足够多的半导体，而其他公司将面临比他们更严重的问题。”
从汽车行业到家电行业，再到消费电子行业，芯片短缺似乎正在越演越烈。当前，一众芯片工厂已经满负荷运转，台积电、三星、英特尔等公司的CEO认为芯片短缺可能会持续到明年，而日本信越化学、日本胜高等硅晶圆供应商警告，300mm硅晶圆也将出现短缺。
缺芯原因错综复杂芯片短缺危机的爆发原因错综复杂，客观上看，既有芯片行业的周期性波动，也有新冠疫情对供需矛盾的冲击，还与一些自然灾害相关联。
在半导体这样的周期性行业，供应永远不是太多就是太少。对于设计和使用微芯片的公司，过去30年的策略一直是保障适量库存以满足需求，同时不让库存套住太多资金。在这样的背景下，把时间倒回2020年初，就不难理解为什么芯片行业会对后来的情况做出这样的误判。
当时，经历数年上涨之后，2018年全球芯片行业出现产能过剩，业内普遍预估芯片市场将收缩。半导体产业正处于一个为时已久的高存货低周期阶段，很多企业因此减少产能。并且，新冠疫情的爆发让半导体消费者纷纷减少订单，许多半导体公司也因为预期市场需求走弱、订单减少而降低了产能。
然而，2020年，受疫情影响，远程办公和教学成为常态，电子类产品需求激增，远超市场预期，芯片产能却因疫情干扰而大幅下降，芯片供需矛盾逆转。从供给层面来讲，各地的封城及社交距离措施使得芯片供应商很难在短时间内做出适当反应并提高产能。从2020年下半年开始，芯片供不应求局面趋于严峻。
屋漏偏逢连夜雨。2021年2月，日本以东海域发生7.3级强震，陆地上受影响最大的恰好是半导体企业集中的福岛县和宫城县，不少企业停产。2021年2月中下旬，美半导体制造的重要中心得克萨斯州遭受前所未有的极端天气，电网大面积中断，多个半导体制造商不得不暂停运营。
两场灾害使得全球芯片短缺局面雪上加霜。如果说以上客观因素是不可控的“天灾”，那么全球经贸环境扭曲整个供应链，则是导致此次芯片荒的“人祸”因素。2020年9月特朗普政府对中国华为公司实施芯片封锁，迫使华为提前采取备货措施。为规避风险，全球其他厂商也纷纷提前购入大量库存。
2020年12月，特朗普政府对中芯国际发起制裁，进一步加剧全球芯片产业链震荡。根据tom shard ware发布的报告，目前全球芯片需求已超出供给能力的30%，而受到消费电子类芯片挤压的汽车芯片，产能短缺问题更加严重。
随着5G市场持续扩大，2021年全球芯片需求还将大幅增加。而芯片制造产能释放周期较长，即便目前很多芯片制造企业追加产能，也需一两年时间才能见效。不论是从采购、组装还是制造的角度，都需要好几个月。举例来说，前端晶圆加工往往就费时六到九个月，大量生产之前又需要数周至月的时间来组装和测试。视乎装置的种类，量产也经常需要三到四个月的时间。
就算大部分公司在2020年尾或2021年年初意识到芯片将短缺并及时下单，也必须要等到今年第三季晶圆等零组件才会送达工厂开始组装，第四季才有可能有实际出货，而且这还是基于这些公司本身就有半导体生产设备及产能的假设之上。如果从头开始，需时可能要数年而不是数个季度。
一边是需求订单持续增长，另一边是产能很难快速提升，短缺难以缓解，业内普遍预测很可能将持续到2022年底。
危机背后孕新机芯片短缺正在产生“蝴蝶效应”。2021年全球汽车行业整体产能预计将减少450万辆，相当于全球年产量的近5%。芯片短缺也势必对全球智能手机、电脑及其他智能设备行业造成冲击。对于期待尽快走出疫情困境的各国来说，由芯片荒引发的一系列问题又增加了新的不确定性，强化了各国对产业链安全的重视。对于我国来说，与芯片短缺共同到来的还有科技民族主义的上行。美国政府通过贸易壁垒、大量使用出口管制以及制裁手段想要遏制中国成为一个科技强国。这无疑加剧了这样一种感觉：供应随时可能被切断，供应链正在变得更加不可预测。
华为之所以成为第一家囤积大量半导体库存的公司，就是因为需要在美国对中国科技封锁的背景下寻求生存。根据去年9月生效的制裁措施，华为被“断供”包含美国技术的芯片。不久后，华盛顿方面又宣布对中芯国际限制出口。这意味着，中国最大的芯片制造商无法再向许多客户供应，一大块半导体制造产能也将排除在市场门外。
但危机背后往往孕育着新机，阵痛往往指引着新的方向。从发展角度来看，国际局势风云变幻，半导体供应链脆弱，任何一环出问题都会严重影响到整个产业链。无论是汽车芯片还是手机芯片，都存在随时断供的风险。因此，芯片的国产替代化势在必行。
当前，国内芯片企业正如雨后春笋般成长，大量的投资计划也正紧锣密鼓地展开。2020年，国内成立的集成电路企业有近万家，成立的新公司营业范围都包括半导体集成电路领域。据不完全统计，2021年1月，获得融资的国内半导体及相关企业就达到了47家，融资金额超125亿元。
另外，我国在相关计划中明确提出要大力发展第三代半导体产业。根据计划，2020年半导体核心基础零部件、关键基础材料应实现40%的自主保障，2025年要达到70%。以汽车行业为例，2020年9月，由科技部、工信部、新能源汽车技术创新中心作为国家共性技术创新平台牵头，70余家企事业单位成立“中国汽车芯片产业创新战略联盟”，正着力补齐国内芯片短板，努力实现我国汽车芯片产业的自主安全可控和全面快速发展。
但需要正视的是，近几年来，在国家大力推动下，虽然我国半导体产业得到了进一步发展，但是仍然处于不成熟阶段。像芯片这种技术难度较高的产品，其生产的主导权依旧掌握在外企手中。
截至2019年底，我国芯片的消耗量占据世界芯片消耗量的42%，然而，我国芯片自给率不足30%，每年都要耗费近万亿美元的外汇储备从国外进口芯片。面对芯片“卡脖子”的问题，国家层面给予了高度重视。无疑，集成电路是从业人员的“长征路”。“大厦之成，非一木之材也；大海之阔，非一流之归也。”何时恢复芯片的正常供给是市场关注的焦点，开发出自产的芯片，则是我国应对芯片短缺的必须。
扩展新闻：
芯片短缺将成为常态？工信部回应
工业和信息化部新闻发言人、运行监测协调局局长 罗俊杰 中国网 伦晓璇
中国网直播10月19日讯 国务院新闻办公室今日下午2时举行新闻发布会，工业和信息化部新闻发言人、运行监测协调局局长罗俊杰，新闻发言人、信息通信管理局局长赵志国介绍2021年前三季度工业和信息化发展情况，并答记者问。以下为相关内容实录：
澎湃新闻记者:
全球微芯片短缺正迫使汽车制造商减缓或停止生产许多汽车，请问目前芯片短缺对国内汽车产业造成了什么样的影响？有观点认为芯片短缺将成为常态，请问工信部对此如何评价？谢谢。
罗俊杰:
确实，正如记者朋友说的，一段时期以来，汽车芯片的短缺问题较为突出，而且广受各界关注，这个问题不仅是国内汽车行业面临的问题，也是很多跨国公司包括国外一些大型知名品牌的汽车企业非常关心的问题。
在国内看来，因为汽车芯片出现了短缺问题，确实有很多汽车企业出现了减产或者短期停产的问题。从统计数据上看，9月份汽车产销分别完成207.7万辆和206.7万辆，同比下降17.9%和19.6%，这个幅度应该说是这些年来少有的。截至目前，汽车产业受芯片短缺影响这个问题还比较明显，但是综合各种迹象看，预计四季度将比三季度有所缓解。但这里有些结构性的问题，芯片种类也很多，我们在这里不具体探讨。此次汽车芯片短缺主要是受到汽车行业需求与芯片产业周期出现“错配”，以及新冠肺炎疫情、芯片生产企业出现了火灾等一些多重因素的综合影响。
我们一直在密切关注并积极应对汽车芯片短缺问题，我们部领导也在很多场合下回答了相关媒体朋友关注的问题，提出了我们的一些解决方案和意见。从目前看，我们已经组建汽车半导体推广应用工作组，多次组织召开工作协调会，充分发挥地方政府、整车企业和芯片企业的力量，加强供需对接和工作协同，共同来推动提升汽车芯片供给能力。同时，我们也在实施汽车《公告》管理便企服务措施，在保障安全的前提下简化有关程序、加快审核进度，落实国务院提出的“放管服”改革，目的就是方便整车企业加快实现紧缺芯片替代方案的装车应用。
下一步，我们将继续加强运行监测和分析研判，及时协调解决突出问题，支持企业通过我们实施的便企服务措施来寻找多种替代解决方案。同时，引导企业进一步优化供应链布局，提升汽车芯片综合供给能力，提高供应链稳定性。谢谢。
全球芯片短缺，一汽丰田为何收获颇丰？
自去年年底，全球发生芯片短缺至今，这一情况也越来越严重，这也让汽车制造业受到了巨大的打击。在这样的情况下，一汽丰田却显得游刃有余，不仅销量稳增，还推出了几款新车。那么，一汽丰田是怎么做到的呢？
体系能力和措施在全球芯片严重短缺的当下，一汽丰田的表现令人震惊，一汽丰田在保证产量的同时，还推出了新款SUV皇冠陆放（参数丨图片），新车上市48小时内就取得了订单破万的成绩。这充分说明一汽丰田在应对芯片短缺这个全球难题时，丰田的体系能力和体系措施是相当有效的。
一汽丰田销量表现
1-8月，一汽丰田累计销量54.6万辆，同比增长15%，订单量达55万辆，同比增长23%。相比于其它合资品牌（厂商）在困境中销量下滑的表现，一汽丰田交出了一份不错的成绩单。
全球的供应货体系在非常时期，一汽丰田通过调用丰田全球的供应货体系来寻找供货速度更快，质量更高的芯片供应商，压缩送货周期满足消费者的需求。
在芯片短缺时期，一汽丰田完善的运营体系和管理模式，是其在当下取得亮眼销量成绩的关键。
芯片短缺的原因是什么？芯片为什么短缺？
芯片短缺的话题，最近频频刷屏，从电视、智能手机、笔记本电脑到汽车。
大众汽车在前不久向媒体确认，因为芯片短缺，应经对汽车的生产造成了很大的困扰，情况已经严重到可能影响明年的汽车生产，这种情况近些年可真的不是特别常见。
除了大众汽车，国内的MCU、WIFI、蓝牙等芯片价格普遍上涨，并且货源紧俏，出现了给钱都拿不到货的现象。
我们不仅仅要问，这种全球性的芯片短缺，到底原因为何?
全球芯片短缺的原因
目前看来，引起全球性芯片短缺的原因主要有下面几点：
消费需求的全面回升。不管是汽车消费电子，笔记本电脑、智能手机等各个品类，已经出现了急速回升现象。全球半导体材料均出现了大幅上涨，代工厂基本全部出去满载状态，台积电、联电、GF目前的产线均面临这很大的压力，价格上涨、代工厂满员，直接拉升了芯片厂商的产品价格。例如芯片供应商已经告知所有合作伙伴，全线产品价格，都将上涨。
客户临时加单情况严重。今年情况比较特殊，市场情况和商家的预期出现了很大的偏差，导致后期客户加单情况严重。例如华为了在9月15日前，加快囤货，对各个芯片厂家的下单量出现暴增的现象。厂家为了满足华为的供货要求，向半导体材料商的下单量也出现了暴增，最终导致整个产能提前释放。
智能手机厂商扩大产能。明年作为5G智能手机全面推广的关键年，各个手机厂商现在都摩拳擦掌，准备大干一番。到目前为止，小米的预计出货量将达到3亿台，荣耀的目标出货量是1亿台，苹果iphone的目标出货量为2.3亿台，出货量的暴增，使得整个市场的零部件处于紧缺的状态。
芯片代工厂的产能缺口较大。各个代工厂为了扩大产能，都开始投资新厂。例如台积电在美国投资的5nm产线，可以极大地拉高台积电的5nm产能，满足更多客户的需要。但是“远水救不了近火”，从芯片代工厂从建厂到产出，整个周期较长，短期内5nm产能缺口依然巨大。
结语
现在全球的芯片短缺问题，已经覆盖了从高端到低端全系产品，以目前的情况来看，短缺情况短期内似乎并不太可能得到解决。
这种芯片端的压力，都将传递到产品上面，从智能手机到笔记本电脑都不能幸免，对消费者来讲，可能要面对更高的价格了。
全球芯片短缺，根源在哪里？
芯片短缺成为全球性问题。
全球车企纷纷停产，甚至连 PlayStation 游戏机都「一机难求」，这背后存在一个共同原因：芯片短缺。自去年 12 月起，汽车行业缺乏芯片面临停产的问题就开始困扰无数车企。时至今日芯片短缺问题并未缓解，反而还有愈演愈烈之势。AlixPartners 数据显示，全球汽车行业可能因芯片短缺问题损失 610 亿的销售额。
为什么会出现这种情况呢？彭博社做了一篇分析文章。
首先是供需关系的变化。新冠大流行下，居家办公或学习成为新趋势，这导致对芯片的需求大幅上涨。居家办公刺激了笔记本电脑、家用网络设备和显示器的销量增长，「上网课」促进了 Chromebook 的销量。甚至视频服务的盛行还导致了网络摄像头供不应求；
新冠大流行带来的不确定性导致订单急剧波动。台积电高管在最近两次财报电话会议上表示，客户为了应对不确定性的风险开始囤积芯片。汽车制造商在疫情爆发早期低估了市场的反弹速度，因而大幅减少芯片订单量，去年下半年这些企业试图增加订单时已经无法得到满足，因为芯片制造商正在努力满足智能手机巨头的订单需求；
积存：PC 制造商在 2020 年初就开始警惕半导体供应紧张问题。去年年中，主要智能手机和网络设备制造商华为开始囤积芯片，其他中国厂商也如法炮制。2020 年中国的芯片进口额攀升至 3800 亿美元，约占整体进口额的 1/5。
「一超多强」的竞争局面
当前，在全球芯片市场占据重要地位的制造商主要有台积电、三星和英特尔等，它们与其他一些较小规模的芯片制造商形成了全球市场的一超多强局面。
首先，台积电在芯片产能方面处于行业领先地位，各大手机厂商都希望获得台积电的芯片。目前，台积电在全球圆晶代工市场的份额比其后三个竞争者加起来都要多。数据显示，2020 年第 2 季度，台积电占全球晶圆市场的 52%，远高于其他芯片制造商。
其次，三星因其在存储芯片领域的统治地位而成为规模较大的芯片制造商。目前，三星正努力提升生产技术，使自己成为仅次于台积电的次优选择，从而在芯片市场分得更多羹。高通、英伟达等公司在芯片选择上已经慢慢转向三星，比如高通 2020 年 12 月发布的旗舰手机芯片骁龙 888 就是采用三星 5 纳米工艺。
最后，英特尔也是强势竞争者，其收益高于其他任何芯片制造商，但市场重心在于计算机芯片。生产周期的延迟使得英特尔在竞争中处于劣势。
该文章认为，台积电与三星还面临一些更小规模竞争厂商的挑战，如格罗方德、中芯国际以及台联电等。但是，这些竞争对手在制造工艺上至少落后台积电两至三代。
芯片战争中各方如何加力？
芯片制造商为了巩固和加强自身在全球市场中的地位，纷纷采取了一系列措施。台积电和三星这两家亚洲芯片巨头正加大投入巩固它们的行业领先地位，其中台积电 2021 年的预期资本支出将从 2020 年创纪录的 170 亿美元增加至 280 亿美元，三星也制定了总支出约 1160 亿美元的 10 年规划，以追赶其竞争对手台积电。
该文章表示，在这场芯片战争中，中国也正努力迎头赶上。中国未来几年的目标是减少对美国技术的依赖，尤其是在芯片上的依赖。我国已经将芯片制造列入了国家经济发展蓝图的最大优先事项之一，但需要看到还有很长的一段路要走。
此外，考虑到复杂芯片制造开发的困难，各国政府正纷纷向愿意在本国建造或扩展先进芯片设施的企业提供诱人的激励措施。拜登政府正制定一项长期芯片供应计划，并将在台积电在亚利桑那州拟投资 120 亿美元的工厂以及三星可能在得克萨斯州建立另一家芯片工厂的税收优惠中扮演重要角色。欧盟也正考虑在台积电和三星的潜在协助下，在欧洲建立先进的半导体工厂。此外，包括中国政府在内的各国政府也正考虑出台各种措施来助力本土企业。
芯片战争的难点以及受益者
芯片制造需要极高的精度，以及对市场快速变化的长期预判。一些著名企业，如德州仪器（TI）、IBM、摩托罗拉，已经放弃了芯片制造。目前大部分公司聚焦于芯片设计，只有三家公司——台积电、三星和英特尔还在制造逻辑芯片。
芯片工厂的建造和装备需要耗费数十亿美元，它们必须全速运行（007）才能收回投资。然而，事实不止如此。每批次芯片的良率才是决定成败的关键。芯片制造往往需要多年的知识积累和经验，才能实现 90% 的良率。晶圆厂消耗掉大量水电，即使最微小的损害也使其难以承受。
那么在这场芯片战争中，谁是最终受益者呢？
在半导体行业中，即使最小的改进也能带来巨大的能量和成本节约。
随着 5G 移动网络的发展，依赖大量数据的视频和游戏流服务需求大幅增长，随着更多人在家办公，对更新、更节能芯片的需求也在增长。线宽（line-width）是衡量芯片复杂度的一种方式。目前高级芯片的线宽标准是 5 纳米，而台积电和三星正努力在 2022 年实现 3 纳米制程芯片的大规模生产。
除了 5G 以外，人工智能的发展是推动芯片制造商创新的另一大动力：AI 依赖大规模数据处理。于是更高效或节能的芯片设计成为重要的考量因素。
为什么芯片发生大面积短缺？
芯片短缺的根本原因只有一个，拉来一个初中生也能回答：供需不平衡。本文阅读精简为一下流程图，展开部分为科普。
全球大面积缺芯的主要原因就是供需不平衡，而供需不平衡从我个人的知识经验来看分为一下三个部分。
1. 疫情
疫情影响了大家生活的方方面面，人们对于远程工作，线上学习甚至将曾经的娱乐也从户外转为室内。根据Gartner的数据，2020年PC销量增长4.8％，达到2.75亿台，假期期间增长超过10％。这扭转了长达数年的下滑趋势，并且是自2010年以来PC市场的最高年度增长。其他小电子设备也卖得很好，美国贸易组织消费者技术协会（Consumer Tech Association）表示，2020年是有记录以来最好的一年，零售收入将近4420亿美元，并且预计市场2021年对游戏机，耳机和智能家居等产品的需求将持续增大。所有这些设备都包括大量芯片，从高价格的中央处理器，到用于控制显示器、管理电源或操作5G调制解调器的价格较低的小芯片。大量的需求，会导致芯片的短缺。
2. 半导体产业模式
目前芯片主要商业模式可分为两类：IDM（垂直整合制造）模式和垂直分工模式。
IDM（Integrated Device Manufacture）模式：从设计到制造、封测以及销售自有品牌IC都一手包办的半导体公司，被称为IDM公司。代表公司：英特尔（Intel）、SK海力士、美光、NXP、英飞凌、索尼、德州仪器（TI）、三星（Samsung）、东芝（Toshiba）、意法半导体（ST）等。大陆IDM厂商主要有：华润微电子、士兰微、扬杰科技、苏州固锝、上海贝岭等。
垂直分工模式：有的半导体公司仅做IC设计，没有芯片加工厂（Fab），通常被称为Fabless，例如华为、ARM、NVIDIA、高通和AMD等。另外还有的公司只做代工，不做设计，称为代工厂（Foundry），代表企业有台积电、格罗方德、中芯国际、台联电等。根据上述两种商业模式，现有的半导体企业可以分为主要的这三类IDM、Foundry和Fabless。
由半导体产业模式可知，目前的短缺凸显了半导体行业的结构性变化。现在，许多顶级半导体公司都是“无晶圆厂”的，这意味着它们仅设计芯片和其中的技术。其他被称为代工厂的公司在很大程度上承包了实际制造芯片的合同。这里面最强的当属台积电(TSMC)，下图是2020 年第 2 季度（没去查最新的数据，凑合用一下），全球晶圆市场的分布情况，台积电占全球晶圆市场的 52%，远高于其他芯片制造商。这些代工厂一直满产能运转，如果有芯片设计厂商把自己下的订单取消了，那么后面的订单就会排上，该厂商就需要自己重新排队。
有同学看到这里会问：为什么不扩大产能呢？这个答案是为什么半导体产业模式会发展成如今的模样，因为一条生产线的扩充意味着更多设备的投入，意味着以亿美元记的成本上升，这个以后有机会单独写一篇文章讲讲，现阶段的产能扩张不是一拍脑门就能立刻建成的，是一个复杂的考量。
3. 贸易战
贸易战关于芯片的内容想必不用多写了，去中国化是美国的战略。中国的代工厂中芯国际，在全球也能占有5%的市场，但是供应链限制至少让中芯国际不能够满产能运转，有些中芯的客户也只能把订单交给台积电，这导致不需要14nm或者以下制程芯片的领域也会出现芯片短缺问题。
关于芯片短缺问题，市场普遍预计会持续到2021年4季度或2022年1季度。
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