在新冠疫情早期，汽车行业头条新闻都聚焦于汽车订单需求的狂降。然而一年多以来，汽车订单出乎意料地激增，更激化了汽车半导体供应链短缺问题，甚至迫使原始设备制造商（OEM）关闭生产线或移除一些如加热座椅等功能。而早在2021年5月讨论汽车芯片短缺的问题时，就已经意识到了短期且快速的解决方案几乎不可行。从那以后，形势开始恶化，直至最近汽车行业的下跌收入主要来自OEM和一级供应商无法采购足够的数量的芯片，从而必须推迟汽车生产。尽管笔记本电脑、白色家电和其他产品的制造商因为半导体短缺的影响也削减了产量，但汽车行业的情况更加严峻。一些优质OEM采取有选择性的生产和销售策略来保护和优化其利润，但这一策略可能会导致低利润车辆短缺，反而导致对汽车芯片的需求出现更为极端的波动。1.1 国际形势加剧半导体供应短缺
当前国际形势进一步增强了半导体供应链和汽车需求的不确定性。例如，乌克兰提供全球25%～35%的纯净氖气，俄罗斯提供25%～30%的钯（用于半导体的稀有金属）。一方面，现有可用装运量下降，导致许多半导体空运运输成本显著增加，另一方面，由于OEM无法获取如线束等汽车关键的元器件，只能减少其产量，通过减少对某些半导体的组件产品需求而增加了更多不确定性。
图1 对半导体的总体需求持续增长
1.2 半导体供应挑战升级
近两年以来，芯片断供问题已经扩大所有支持半导体的产品范围。2020年上半年所有消费类产品销售额急剧下降，汽车销量在下降后急剧反弹——在某些地方高达80%。需求反弹幅度超过预期2021年年底，从2021年底开始继续增长并保持不变，特别是高科技领域销量增加，如居家办公促成了对无线连接和电脑的更大需求。这些市场变化连锁反应影响半导体需求和其他元器件，这也意味着汽车OEM和其他行业的公司一级供应商对芯片的竞争日益激烈。1.3 汽车行业供应链特点
汽车行业的及时制造战略。尽管芯片短缺的影响波及多个行业，但汽车行业的独特性也很明显。例如，许多OEM和一级供应商遵循“及时制造”战略，订购接近其生产需要优化库存成本的半导体和其他汽车元器件。在2020年初汽车销量下降时，OEM和一级供应商降低其芯片订单，使其低库存时需求开始恢复。而没有遵循及时下单方法的公司处在一个有利时机，因为有些汽车厂家在客户取消或减少其订单时早已做好安全备份汽车产品多样化导致半导体需求波动。在需求方面，汽车行业的产品复杂性和个性化更为凸显，需求也会波动，导致难以预测该行业的半导体需求。除此之外，汽车行业必须遵循严格的安全要求，这就需要在完整的价值链上使用经过专门验证的半导体和规定的生产设施。在所有的不确定性中能够确定的是，随着汽车电气化，高级驾驶辅助系统(ADAS)以及联网汽车功能，对汽车的功能需求只会变得越来越多。订单过剩的“牛鞭效应”。日益严重的芯片短缺促使汽车行业半导体订单过剩（约比需求多出10%～20%），才能确保库存和安全生产。这种“牛鞭效应”已在各种行业中实施了许多年。如在2022年，OEM和第1层供应商应该下约1.2亿辆新汽车需要的芯片订单，但年汽车销量预计为8300万。各行业约30家公司也要下更多的特别订单，通常还是异常高的平均销售价格。考虑到芯片生产周期长，以及它们半导体供应链上引入的不确定性，新的订单趋势并不能立即缓解压力。解决半导体短缺的难点所在
增产周期长，扩产困难。汽车半导体危机不存在短期的解决方案，芯片制造的平均交付时间最少四个月如果有能力完成，就不需要扩产；否则，很可能需要至少18个月的时间(图2)。增加生产似乎是显而易见的答案，但是建造一个新的晶圆厂来加速芯片生产需要三年多的时间。这两年因为新冠病毒造成供应链复杂，半导体制造设备交付期也增加了，使得扩产更加困难。关键技术节点半导体供应短缺将持续3-5年。半导体供应链已经处于疫情爆发之前的压力水平。新冠肺炎，加上随着最近与停电事件等面临相关的挑战，自然灾害和地缘政治的不确定性，只会使问题加剧。而在某些关键的技术节点上，半导体短缺在接下来的至少三到五年一段时间里可能会持续下去。持续的短缺部分原因是长期存在的结构性因素，如产能不足，但汽车公司最近订单过多和增加库存量也使问题加剧。(图3)对于汽车工业中需求量很大、超过90纳米(nm)的节点，芯片短缺可能会持续，原因有二。首先，半导体行业不太可能解决这种短缺的结构性矛盾，因为成熟的节点利润率低。其次，一些最终客户偏爱成熟产品的价格，但是研发和认证成本的增加推高了新产品的价格。从22纳米到65纳米的晶圆短缺不会在短期到中期内完全解决。总的来说，考虑到器件类型和技术的高异质性，对于该系列的特定产品很难预测其供需缺口的大小。
图3 结构性问题和危机反应的结合导致半导体芯片短缺
汽车企业应对策略
考虑到半导体供应链的持续不稳定性，本文为汽车行业提出四个企业战略建议：可持续控制室和强化长期战略、强化技术路线图、改进短期需求计划，以及改进长期需求计划。对策1：可持续控制室和强化长期战略
在半导体短缺现状面前，需要平衡考虑中短期需求和长期生存问题。许多OEM和汽车一级供应商已建立的控制室由采购、供应链管理和销售人员组成，共同确保足够的半导体供应。虽然开发了一些有效的解决方案来管理当前的供求短缺，但总体上还是缺乏所需的工具、技能或产能来进行中期管理并制定战略解决方案(见图4)。
图4 有几个因素可能会使技术路线图和规划的创建变得复杂，但解决方案是存在的对策2：强化技术路线图
进一步在技术路线图中明确定义半导体需求。汽车行业技术路线图应尽可能包含下一代半导体内容产品，并更全面地说明影响半导体供应和需求所有因素，例如定制车辆订单的影响。如此将允许1级供应商增加透明度，使得产品开发更具战略性。如：决定重新设计芯片，与OEM共同讨论识别嵌入式元器件的机会，或者与OEM合作，减少不同的车辆部件上大批量分立器件和模拟器件的差异，从而减少因定制车辆订单造成的需求变化。
对策3：改进短期需求计划
提高芯片需求以及整个供应链的透明度。在很多其他行业电子设备、制造商和供应商都会共享整个完全供应链的供给和需求信息，这有助于在升级之前解决潜在问题。然而，从历史上看，汽车行业因为它的市场力量和稳定增长不需要这种端到端的透明，因此可以使用一个共同商定需求预测的命名法，如共享的芯片系列和技术节点的定义，从而提高整个供应链过程尤其是供需匹配的透明度，有利于OEM和一级供应商实施中期库存管理并降低风险。投资数据驱动与自动化工具。OEM和一级供应商投资数据驱动过程和自动化工具将会改进端到端规划流程的质量，如通过提供随时可用的仪表板跟踪供应链上的产品，或是使用高级分析进行预测需求。制造业可以使用数字工具将半导体分配到正确的区域、使用风险驾驶舱来减少半导体意外短缺的可能性，这些步骤有助于解决芯片供应的许多问题。完善风险管理，强化战略关系。更好的短期规划也有助于OEM和一级供应商形成更具战略性的关系。OEM应预设需求预估的区间，并采取步骤来降低风险或与其一级供应商共同承担。例如，合同声明OEM将承诺提前18个月使用特定的芯片技术，为OEM提供有限的灵活性来修改订单和切换到不同技术的选项，直到发货前六个月。对策4：改进长期需求计划
建立长期投资项目。OEM和供应商可以建立一个共同的长期需求，如考虑共同投资成熟节点的项目，或共同发展先进或前沿节点的半导体。由此可以分散财政负担，同时改善低利润或高度创新的技术。长期人才策略。控制室可能成为汽车行业的特色，因此应该制定一些长期人才的策略。为了减轻负担，汽车公司可以创建高效的控制室流程和工具简化任务，来确保稳定的人才流入，同时允许员工轮换。果断行动，尝试研究创造性解决方案。OEM和一级供应商已经迅速行动应对芯片短期短缺，但必要的是采取更果断的措施，尤其是这种短缺情况持续到2023年。尤其应关注内部流程、合同约定和产品功能等切入点，进一步提高与半导体供应商的合作透明度，激励OEM和一级供应商通过创造性解决方案获得更大的优势。
本文对新冠疫情后半导体持续增长的整个需求进行分析，其中无线通信应用半导体2019年需求增长最快，达1270亿美元，到2021年增长变化率达20%；汽车半导体2019年需求仅410亿美元，但到2021年增长变化率达30%，说明汽车半导体在疫情期间出现短缺后的爆发式增长。这是因为汽车芯片采购部门的过度订购，甚至客户间的短缺博弈，由此产生的“牛鞭效应”使得半导体供应链的每一级都或多或少放大订单需求，造成了短期内需求的快速增加。
本文由此提出了汽车半导体短期和长期需求计划，同时指出可持续控制和强化长期战略以及更强大的技术路线发展图。尽管报告提出了应对芯片短缺的对策，但是由于各个利益相关方对如何缓解汽车芯片危机缓解都有自己的利益诉求，这些建议对策需要汽车OEM、一级供应商之间的高效协同发展。但是无论如何，加强自身技术实力，促进供需双方良性沟通，建立长期合作关系，杜绝机会主义，是各方都可以开始实施的行动。
（全文完）
参考链接：
https://www.mckinsey.com/industries/semiconductors/our-insights/semiconductor-shortage-how-the-automotive-industry-can-succeed
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