汽车行业的芯片即将耗尽。始于2021年第一季度的全球半导体短缺已导致世界各地的装配线停工，因为微型硅芯片的交货时间过长，导致从智能手机、家用电器到驾驶辅助系统等各种产品的生产放缓。包括一家美国原始设备制造商（OEM）在内的主要汽车制造商已经宣布大幅减产，将2021年的预期收入降低了数十亿美元。

汽车行业的这一挑战是一系列挑战中的最新一个，这些挑战始于新冠肺炎疫情的前几个月，当时汽车销量在欧洲暴跌多达80%，在中国暴跌70%，在美国暴跌近50%。对新车的需求不足导致汽车工厂关闭，数以百万计的工人回家，而半导体的订单急剧下降。

半导体短缺的影响已经扩展到汽车行业之外，其他工业企业也在努力确保芯片安全。这凸显了这些供应链的脆弱性，这些供应链在很大程度上依赖亚洲作为半导体制造中心。许多汽车制造商现在正处于危机模式，很少有人期望能够迅速解决。汽车制造商和芯片制造商都需要共同努力解决需求不平衡的问题。本文讨论了短缺是如何发生的以及存在哪些补救措施。

一、短缺是如何发生的？

一系列事件促成了汽车行业现在面临的局面。

1.疫情危机期间的挣扎

2020年上半年，汽车行业需求大幅下滑。此外，虽然下半年新车销量有所增长，但当时高度模糊的销售前景意味着汽车制造商并没有增加半导体订单。与此同时，由于向远程工作的转变以及相关的对连接性的更大需求，消费者对个人计算机、服务器和有线通信设备的需求显着增加，所有这些都严重依赖于半导体。这意味着，即使汽车行业大幅削减芯片订单，其他行业的需求也会增加。

我们对IHS Market数据的分析显示，2020年汽车行业对半导体的实际需求比疫情前的估计落后约15个百分点（图表1）。同期，大多数其他领域（工业部门除外）经历了快速扩张，导致半导体销售额平均增长5%至9%，超出了预测的增长。因此，当汽车行业的需求在2020年下半年恢复速度快于预期时，半导体行业已经转移生产以满足其他应用的需求。

2.半导体行业缺乏新产能

近年来，半导体行业通过整合和规模扩大已经成熟。其产能适度但稳定地扩大——每年增长约4%，与销售额一致（图表2）。与此同时，在过去十年中，半导体利用率一直很高（达到或高于80%）。事实上，2020年的利用率接近90%，许多行业领导者认为这是充分利用，因为超过该水平通常会导致交货时间过长。因此，虽然半导体行业自2000年以来产能增加了近180%，但在目前的高利用率下，其总产能几乎耗尽。

3.地缘政治紧张局势

由于地缘政治紧张局势，一些消费电子制造商大幅提高了芯片库存水平，以度过一段半导体制造渠道受限的时期。我们估计，此类库存导致无线领域半导体需求激增5%至10%，相当于汽车市场芯片销售额的三分之一。

4.合同条款

汽车行业采购零部件的典型合同与其他行业有很大的不同，其他行业通常受长期约束性协议（即所谓的接受或支付协议）的约束，并向半导体供应商提供超过6至12个月的采购订单。然而，在复杂且经常大量外包的汽车供应链中，汽车行业的芯片采购承诺周期往往更短——尤其是几周到几个月的具有约束力的采购承诺。虽然汽车行业过去以稳定的需求而享有盛誉，但半导体制造商现在致力于与其他快速反应行业签订更传统、更长期的合同。

5.存货有限

准时制制造实践可以通过保持低库存来最大程度地减少浪费并提高效率，在汽车供应链中得到了广泛的利用。在正常情况下，减少库存在财务上是有益的；然而，如果出现意外短缺，这种做法会立即中断整个供应链。由于许多玩家没有预料到2020年和2021年会出现芯片短缺，因此他们可以用来度过危机的库存可能非常有限。

6. 5G的推出和重叠的芯片需求

行业对半导体的需求因节点大小而异。较小尺寸范围的芯片通常用于前沿技术应用，其中最先进的为7纳米和14纳米或更小，但许多汽车制造商并不需要这些芯片。我们的分析揭示了汽车行业必须考虑的大规模技术采用的几个连锁效应。例如，大规模的5G部署需要大量射频半导体，其制造的节点尺寸与汽车芯片相同，且节点尺寸更大。启动服务器和PC所需的电力电子芯片也是如此（图3）。这种重叠意味着随着未来几年5G的推出，汽车制造商可能会看到芯片的持续短缺。

二、复苏的前景

由于半导体制造的复杂性和汽车设计所需的芯片越来越复杂等因素，全球半导体短缺问题在短期内不太可能得到解决。因此，我们为OEM提供了一些短期战略和长期战略，供企业在处理半导体供需失衡时考虑。

1.短期战略

短期内，我们没有看到任何迹象表明目前的半导体供需失衡会得到解决。这是因为对于已经在生产线上建立良好的产品，半导体生产的典型交货时间可能超过四个月（图表4）。通过将产品转移到另一个制造地点来增加产能通常会再增加六个月（即使是在现有工厂中）。切换到不同的制造商（例如，更换代工厂）通常会增加一年或更长时间，因为芯片的设计需要更改以匹配新制造合作伙伴的特定制造工艺。此外，芯片可能包含特定于制造商的知识产权，这可能需要修改或许可。此外，汽车行业的替代供应商必须经过漫长而复杂的资格审查过程。

我们的分析表明，芯片产能在短期内无法赶上汽车行业的需求。这主要是因为为先进驾驶辅助系统和自动驾驶等新技术提供动力所需的芯片的体积和复杂程度不断增加。

龙头企业纷纷采取多种措施应对当前形势。许多人建立了专门的作战室，将他们的供需情报结合起来，以创造更大的透明度。例如，自动生成的仪表板结合了来自多个领域的多个来源的数据，例如公司的供应链和半导体厂商的承诺。通过分析来匹配供需有助于减少繁琐且容易出错的手动工作。目标是为内部沟通以及与供应商和客户的沟通提供明确的输入。公司通常认为这是一个不后悔的举动。

除此之外，许多汽车制造商和一级供应商继续收集和分析关于半导体价值链和芯片制造地点的更复杂的情报。为了做出更明智的决策，公司领导者通过权衡技术应用以在所需的单个芯片级别上进行优先排序，不断重新评估竞争格局。一些一级和半导体公司抱怨实际需求水平缺乏透明度（部分原因是最近危机模式的做法是过度订购以确保基本供应水平）和各个组件之间的优先级排序。

根据我们的经验，涉及OEM、其一级供应商和半导体供应商的联合讨论有助于协调所有参与者的目标。当产能低于生产量的5%时，提供额外付款以加快晶圆生产也有帮助。其他选项包括用类似但功能更丰富的单元替换缺货的组件（例如，更换具有更多内存的芯片），并使用接受额外质量测试的消费级芯片组。

2.解决长期问题

从长远来看，汽车行业将需要重新思考其构建半导体相关采购合同的方式。作为一个好的起点，原始设备制造商和一级供应商可以做出更具约束力的前期批量承诺。沿着价值链制定更平衡的风险分担计划也有助于提高采用率。

此外，公司可能必须至少部分重新考虑当前的准时交货和价值链中低库存水平的做法。还需要配合当前各国政府推动更多区域采购的努力，因为许多政府领导人担心供应链的脆弱性以及依赖单一供应商和遥远国家满足重要需求的前景。麦肯锡全球研究所的一项分析发现，影响全球生产的供应链冲击平均每四年发生一次，公司每十年损失一年收益的42%。

此外，汽车厂商可以修改其采购各种芯片的策略。虽然针对特定类型芯片的采购决策可能在纸面上看起来比其他选项便宜，但在考虑采购弹性和软件生命周期等领域的复杂性成本时，评估可能会发生变化。在认证过程中，公司可能需要重新考虑一些参数限制（例如温度范围），以在更广泛的采购机会和产品可靠性之间取得适当的平衡。公司还可以考虑对供应链弹性进行选择性投资，清楚地了解它们对选定组件的依赖和供应的不确定性。

当前的芯片短缺正在扰乱整个价值链的汽车业务，因为OEM及其供应商急于采购可靠的芯片来源。随着汽车厂商考虑下一步行动，半导体制造商努力跟上需求，两个行业都需要调整短期战略和长期战略，以尽可能成功地应对供应链中断。