2021年的關(guān)鍵詞,，絕對(duì)少不了芯片,。

這一年，全球芯片危機(jī)導(dǎo)致行業(yè)損失數(shù)百萬輛汽車和數(shù)十億美元收入,。最近預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)顯示,，這一問題還將延續(xù)到2022年上半年。

為什么芯片問題如此復(fù)雜,？為什么這個(gè)問題會(huì)持續(xù)到下一年,？為什么行業(yè)如此急于解決這個(gè)問題，卻沒有產(chǎn)生什么效果,？或許這里能找到部分答案,。

作為歐洲第二大芯片制造商，意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）正用實(shí)際行動(dòng)解決全球芯片短缺問題,。其在意大利靠近米蘭的阿格拉特市，投資30億美元建立新工廠,，或稱晶圓廠,。意法半導(dǎo)體是一家法國和意大利合資的半導(dǎo)體制造商，在歐洲規(guī)模僅次于德國的英飛凌（Infineon）,。

不過,，半導(dǎo)體工廠建設(shè)并不容易,。這種工廠不僅建設(shè)緩慢、成本高昂,，而且運(yùn)營復(fù)雜,。更重要的是，與汽車制造商的大規(guī)模生產(chǎn)流水線相比,，它們產(chǎn)量有限,。意法半導(dǎo)體的新工廠自然也不例外。

一方面,，一個(gè)汽車制造廠通?？梢园才艃蓚€(gè)班次，每周5天,，總共10個(gè)班次,。如果汽車制造商需要提高產(chǎn)量，它可以增加夜班或周末班組,，這樣一周就可以增加到21個(gè)班次,。

相比之下，意法半導(dǎo)體現(xiàn)在（或建成后）的芯片工廠一年365天,、每天24小時(shí)都在運(yùn)轉(zhuǎn),，幾乎沒有提升產(chǎn)量的空間。

另一方面,，一家新汽車工廠從開工到投產(chǎn)需要2年時(shí)間,，并在短短6個(gè)月內(nèi)達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。而同樣的過程,，對(duì)芯片工廠來說,，需要長達(dá)5年時(shí)間。

此外,，制造一輛汽車需要15－30個(gè)小時(shí),，而芯片的生產(chǎn)、包裝和運(yùn)輸,，需要5個(gè)月才能安裝到汽車上,。

以上是不利的一面。利好的一面是,，為應(yīng)對(duì)全球芯片短缺,，芯片制造商已經(jīng)加快投資步伐，以滿足汽車行業(yè)需求,。同時(shí),，這場(chǎng)危機(jī)迫使汽車制造商和芯片制造商之間進(jìn)行更直接的溝通。

它讓我們認(rèn)識(shí)到，芯片廠應(yīng)該能夠提供微芯片,，以滿足汽車更先進(jìn)的技術(shù)要求,。

▍投資不菲，投產(chǎn)更長

今年6月,，臺(tái)積電（TSMC）在美國亞利桑那州投資120億美元,，建設(shè)一家芯片工廠。全球近1／4芯片都由臺(tái)積電供應(yīng),。但這家芯片工廠真正投產(chǎn),，則要等到2024年。有報(bào)道稱,，臺(tái)積電正在討論在德國建造新晶圓廠的可能性,。

與此同時(shí)，韓國電子產(chǎn)品巨頭三星公司,，計(jì)劃在德克薩斯州投資170億美元建立一個(gè)芯片工廠,。9月，美國芯片制造商英特爾在亞利桑那州破土動(dòng)工,，耗資200億美元擴(kuò)大芯片產(chǎn)能,。

為改善芯片供應(yīng)情況，意法半導(dǎo)體正在建造一個(gè)12英寸晶圓廠,，提高工藝生產(chǎn)率的同時(shí),，將每片晶圓芯片數(shù)量增加2．4倍。

意法半導(dǎo)體制造和質(zhì)量主管奧利奧·貝勒澤（Orio Bellezza）表示,，新工廠嚴(yán)重依賴自動(dòng)化,，將大大減少人工需求。該公司從2018年開始投資阿格拉特工廠,，早于2021年芯片短缺和供應(yīng)鏈危機(jī),。但意法半導(dǎo)體當(dāng)初啟動(dòng)這個(gè)新工廠，目的是滿足其預(yù)測(cè)的需求增長,，也為提高制造效率,。

建設(shè)階段耗時(shí)很長，放在阿格拉特這個(gè)地方,，比通常更長,。因?yàn)檫@座工廠的建設(shè)，不得不等待這塊土地上舊工業(yè)建筑搬遷,。同時(shí),，與疫情有關(guān)的運(yùn)作問題進(jìn)一步導(dǎo)致進(jìn)度延誤。

建設(shè)階段目前已接近尾聲,。新晶圓廠剛收到第一批用于無塵室的機(jī)器,。無塵室是硅片加工成芯片的地方,，有一個(gè)足球場(chǎng)那么大。

貝勒澤表示,，第一批晶圓將于2022年第一季度末投產(chǎn)，2022年年底開始批量生產(chǎn),。芯片用硅片大規(guī)模生產(chǎn),，一塊晶圓可以生產(chǎn)約1000個(gè)芯片。

不過,，汽車客戶的芯片需要更長驗(yàn)證程序,，因此，他們不得不等到2023年年底才能從新工廠獲得芯片,。

到2024年,，意法半導(dǎo)體將開始擴(kuò)建新的晶圓廠——根據(jù)未來需求，將91000平方英尺的無塵室擴(kuò)大近一倍,，至161000平方英尺,，預(yù)計(jì)擴(kuò)建將持續(xù)到2025年或2026年。

等到2024年阿格拉特工廠第一個(gè)生產(chǎn)階段完成,，其投資將達(dá)到20億美元,。在貝勒澤看來，隨著公司建立額外生產(chǎn)模塊以逐步增加產(chǎn)能,，這一數(shù)字還會(huì)上升,。

新晶圓廠完全自動(dòng)化。第一階段將雇傭700－800名操作員,，當(dāng)增加更多無塵室時(shí)再增加額外工人,。相比之下，意法半導(dǎo)體現(xiàn)有工廠1400名,，加上質(zhì)量,、物流、維修和一些生產(chǎn)人員,，員工總數(shù)為2400人,。

但升級(jí)到12英寸的晶圓廠，并不意味著舍棄汽車行業(yè)其他產(chǎn)品需求,。意法半導(dǎo)體目前的8英寸芯片廠為安全氣囊,、導(dǎo)航系統(tǒng)和無鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)生產(chǎn)芯片。該工廠產(chǎn)品包括汽車模擬和射頻產(chǎn)品芯片,，希望能緩解因供應(yīng)短缺造成的訂單積壓,。

▍芯片制造商的困惑

擴(kuò)大產(chǎn)能道路上，有一點(diǎn)非常令芯片制造商困惑,，那就是芯片客戶正在向相互矛盾的兩個(gè)方向推進(jìn),。

對(duì)消費(fèi)電子和電腦行業(yè)來說,，改變芯片生產(chǎn)的兩個(gè)關(guān)鍵因素是微型化和提高效率。但對(duì)汽車客戶來說,，壽命和極端條件下的運(yùn)行能力才是關(guān)鍵,。

這部分解釋了為什么在歐洲汽車芯片生產(chǎn)份額高于世界其他地區(qū)，卻沒有微型化（10納米以下）的晶圓廠,。1納米等于十億分之一米,，因?yàn)橹醒胩幚砥髦芯w管之間的距離越短，效率越高,，所以這個(gè)數(shù)據(jù)越小越好,。

意法半導(dǎo)體最先進(jìn)工廠是位于法國克萊羅的28納米芯片工廠，在那里生產(chǎn)的芯片用于多種汽車應(yīng)用,，包括視覺處理器和下一代微控制器,。

意法半導(dǎo)體的汽車客戶并沒有要求他們制造10納米或以下納米能力的晶圓廠，但對(duì)這種水平的專業(yè)技術(shù)的需求確實(shí)存在,。目前,，意法半導(dǎo)體的歐洲本土市場(chǎng)還沒有這種需求。

▍投資的高風(fēng)險(xiǎn)

國際咨詢公司科爾尼（Kearney）在一份市場(chǎng)展望報(bào)告中寫道,，當(dāng)前的應(yīng)用構(gòu)建在成熟的工藝節(jié)點(diǎn)之上,，隨著時(shí)間推移，將轉(zhuǎn)向更高級(jí)的節(jié)點(diǎn),。這純粹是因?yàn)?，更先進(jìn)的節(jié)點(diǎn)對(duì)任何半導(dǎo)體應(yīng)用都具有優(yōu)勢(shì)。例如,，降低功耗,、提高密度等。

然而,，過去十年間,，意法半導(dǎo)體決定選擇保守方案，退出芯片更微型化的競(jìng)爭,，主要原因是巨大的前期投資成本,。科爾尼稱,，一個(gè)5納米晶圓廠每月可以生產(chǎn)35000塊晶圓,，前期投資成本高達(dá)200億美元。

結(jié)果是,，意法半導(dǎo)體目前只有不到12家具備這種能力的工廠在運(yùn)營,，散布在美國、以色列,、韓國和中國臺(tái)灣等地,。這些國家和地區(qū)有生產(chǎn)10納米節(jié)點(diǎn)或更少的晶圓廠,。

投資的高風(fēng)險(xiǎn)一直是個(gè)問題。

1998年,，歐洲的半導(dǎo)體產(chǎn)量占全球的22％,。行業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)字歐洲（Digital Europe）透露，2019年這一比例僅為8％,，并將比例下降歸咎于世界其他地區(qū)愿意引入“更有利的商業(yè)環(huán)境”,。

科爾尼認(rèn)為，在歐洲投資5納米晶圓廠的潛在長期成本,，比韓國高出33％，比中國臺(tái)灣高出43％,。報(bào)告還稱,，造成這些差距的80％原因是，亞洲各國政府的慷慨激勵(lì),。

今年9月,，歐盟委員會(huì)（European Commission）提出一項(xiàng)“芯片法案”（Chips Act），以促進(jìn)本地芯片的研發(fā)和生產(chǎn),，目標(biāo)是將歐盟份額提高到20％,。

一個(gè)可能的障礙是——在芯片生產(chǎn)階段，歐盟的競(jìng)爭規(guī)則禁止使用國家援助來遞延成本,。只有研究和試點(diǎn)生產(chǎn)階段才可以獲得激勵(lì),。

預(yù)計(jì)正式指令將于2022年提出。這一規(guī)則的任何更改,，都將得到所有27個(gè)歐盟國家的批準(zhǔn),。

▍尋找新路徑

與此同時(shí)，一些行業(yè)人士正在通過采取不同措施,，尋找解決芯片產(chǎn)能危機(jī)的方法,。

意法半導(dǎo)體汽車部門主管馬爾科·蒙蒂（Marco Monti）在接受Automotive News采訪時(shí)表示，越來越多的汽車制造商和一級(jí)供應(yīng)商正在重新設(shè)計(jì)汽車芯片,，如電子控制單元,，以獲得更靈活的解決方案。

有的汽車制造商也開始直接從芯片制造商那里購買芯片,。這是一個(gè)巨大的變化,。過去，芯片制造商被嚴(yán)格視為二級(jí)供應(yīng)商,，它們向一級(jí)供應(yīng)商如博世或法雷奧提供產(chǎn)品,。這些一級(jí)供應(yīng)商為汽車制造商生產(chǎn)更大的零部件。

戴姆勒集團(tuán)負(fù)責(zé)采購的高管馬庫斯·舍費(fèi)爾（Markus Sch?fer）表示,，戴姆勒集團(tuán)正在直接與芯片供應(yīng)商談判,，其中包括中國臺(tái)灣晶圓生產(chǎn)商,。

大眾汽車集團(tuán)首席執(zhí)行官赫伯特·迪斯（Herbert Diess）也曾表示，他們與亞洲制造商建立了“戰(zhàn)略伙伴關(guān)系”,。

鑒于此,，2022年的問題將是——采購程序、技術(shù)和芯片生產(chǎn)流程這些變化,，多久可以給汽車行業(yè)帶來寬慰,？