汽车芯片缺货缘由及关注重点 ｜附完整报告下载

报告出品方/作者：中信证券，徐涛 苗丰 梁楠 李景涛

全球汽车芯片缺货持续，我们认为其主要原因为疫情后汽车销量恢复速度超预期、车企芯片加单滞后，此外叠加消费电子提前囤货抢占产能，全球8英寸晶圆产能紧张，以及日本地震、美国暴风雪等影响部分晶圆厂短暂停工。我们预计缺货仍将持续至2021Q4，其中2021Q1-Q2为供需最紧张阶段。部分国内细分龙头或将受益于供需紧张，加速切入整车厂前装供应链，实现份额提升；此外代工封测端产能饱满，建议关注龙头公司。

汽车芯片的定义？应该关注哪些细分？汽车半导体是汽车的核心器件，包括MCU、功率半导体、传感器、存储、ASIC等。在电动化与智能化趋势下，汽车半导体价值量不断增加，根据前瞻产业研究员的统计，2020年全球市场规模约460亿美元，规模上仍小于通信、PC等，但预计未来增速相对领先。综合考虑价值量及国产化程度，我们认为优先关注MCU、功率、传感器三大细分方向，在传统燃油车中三者的半导体价值量占比分别为23%、21%、13%，在纯电动汽车中分别为11%、55%、7%。

汽车芯片的缺货情况、原因及持续性？当前所有汽车芯片均较为紧缺，其中MCU缺货最为严重，交期最多延长4倍，tier1及整车厂均受波及。根据伯恩斯坦咨询的预计，2021年全球范围内的汽车芯片短缺将造成200万至450万辆汽车产量的损失，相当于近十年以来全球汽车年产量的近5%。

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我们认为，从需求和供给两端来看，汽车芯片缺货的主要原因包括：

1）疫情后全球汽车销量恢复速度超预期，车企芯片加单滞后，2020H1疫情影响全球汽车需求陷入萎靡，众多整车厂停产或减产、芯片砍单；而Q3开始汽车销量快速复苏，至9月已基本恢复到2019年同期水平，整车厂普遍于2020Q3-Q4开始芯片加单，但由于汽车芯片供应周期长达2个季度，因而全球陷入芯片缺货；

2）同期PC/Pad需求旺盛，手机厂商亦大幅囤货，抢占部分晶圆及代工产能；3）长期以来全球8英寸晶圆产能紧张，车用芯片供给紧缺；

4）短期意外事件频出，包括日本AKM晶圆厂失火、地震影响瑞萨短暂停工，欧洲意法半导体曾遭遇短暂罢工，美国得州暴风雪影响NXP、英飞凌、三星短暂停产等。结合以上原因，我们推测缺芯问题仍将持续至2021Q4，其中2021Q1-Q2或为供需最紧张阶段。

哪些国产化厂商受益？从芯片紧缺程度来看：目前全球车用MCU最为紧缺，国内厂商前装车载应用尚少，但有望受益于海外MCU紧缺带来的国产替代机遇，建议关注已经通过车规认证的MCU及NORFlash厂商，包括兆易创新、北京君正、瑞芯微、全志科技、芯海科技等。

从国产替代能力来看：1）功率半导体领域，尽管海外厂商仍占据主导地位，但国内部分龙头厂商已经实现车载量产供货，此次有望受益于行业缺货加速提升份额，建议关注IGBT领域的斯达半导、比亚迪半导体、中车时代电气，以及MOS领域的闻泰科技（安世半导体）等；2）传感器芯片领域，重点关注车载摄像头CIS，韦尔股份（豪威）份额约20%，仅次于安森美约60%，且有望受益于前瞻产能规划，在产能紧张背景下预计将提升市占率水平。此外，代工封测端受益于行业景气订单饱满，建议关注代工领域中芯国际、华虹半导体，封测领域长电科技、华天科技、通富微电、晶方科技等。

在汽车电动化与智能化的趋势下，汽车中半导体的价值量在不断增加，2020 年全球 市场规模约 460 亿美元。根据盖世汽车的数据，自 2015 年来，ICE（传统内燃机汽车） 半导体单车价值量增长 23%，从 338 美元提升至 417 美元。而新能源、智能化也带来了 全新的增量机会，包括电动动力系统的功率半导体，电源管理系统、车身电子化管理系统 的 MCU，以及智能化的传感器、ASIC 增量。据盖世汽车统计，2019 年 MHEV（轻型混 合动力电动汽车）单车半导体价值量 531 美元，PHEV（插电式混合动力汽车）为 785 美 元，BEV（纯电动汽车）为 775 美元。根据前瞻产业研究院的统计，2019 年全球汽车半 导体市场规模 465 亿美元，2020 年由于疫情影响全球汽车销量，汽车半导体市场规模略 降低至 460 亿美元。

全球半导体市场横向对比来看：就市场规模而言，汽车半导体规模小于通信、PC 等；但就行业增速而言，汽车半导体增速领先。2020 年全球汽车半导体市场规模约 460 亿美 元，占整体半导体市场约 12%，规模小于通信（含智能手机）、PC，与工业、消费电子基 本相当。但就增速而言，智能手机、PC 等均已进入存量时代，而汽车半导体受益于电动 化和智能化浪潮，仍处于快速发展阶段，IC Insights 预计 2016-2021 年全球汽车半导体增 速约 14%，在所有细分行业中增速领先。

综合考虑价值量及国产化程度，我们认为优先关注 MCU、功率、传感器三大细分方 向。据 Strategy Analytics 统计，在传统燃油汽车中，MCU 价值量占比最高，为 23% 。在纯电动汽车中，MCU 占比仅次于功率半导体，为 11% 。

1）MCU：电控系统不可或缺，单车用量大，海外龙头厂商技术成熟。根据中国市场 学会汽车营销专家委员会研究部的数据，普通传统燃油汽车的 ECU（电子控制单元）数量 平均在 70 个左右，豪华传统燃油汽车 ECU 数量在 150 个左右，智能汽车 ECU 数量在 300 个左右。ECU 中均需要 MCU 芯片。根据 DIGITIMES 的统计，2020 年全球 MCU 市场规 模约 70 亿美元。海外龙头厂商意法半导体、恩智浦、微芯科技、英飞凌、德州仪器、瑞萨等维持领先。

2）功率半导体：智能化+电动化趋势下，车用功率器件单车价值量扩张 5 倍，重点关 注 IGBT、MOSFET。功率器件是汽车的必备零部件，引擎、驱动系统、照明系统等均需 使用功率半导体，根据英飞凌估算，2018 年全球车用功率半导体市场规模约 62 亿元，占全球功率器件总需求的 16%。目前汽车行业加速智能化+电动化，驱动功率器件的单车价值量上升。

传统燃油车主要使用低压 MOSFET、二极管等，具体应用场景包括直流电机、 车载娱乐系统等，单车价值量大约在 70 美金。进入到电动车时代，动力系统由机械零部 件转变为电池、电机、电控等电气零部件，对功率器件要求大幅提升，单车价值量提升至 350~390 美金，增量部分主要来自 IGBT、高压 MOS 等高压产品，其中 IGBT 属于电动车中控制交直流、高低压转换的核心器件，其安全性、节能性直接决定了电动车性能，主要用于电控、电池热管理、电动车空调、充电系统几个方面；低端车型 IGBT 单车价值量在 600~1000 元，A 级以上纯电动车 IGBT 单车价值量在 2000~4000 元，豪华车甚至高达 5000 元以上。根据我们测算，2020 年全球车用 IGBT 市场空间约 94 亿元，2025 年有望扩张至 355 亿元，5 年 CAGR 约 30%。

3）传感器芯片：摄像头率先搭载且数量快速提升，重点关注车载 CIS。随着智能驾 驶功能的完善和演进，汽车车身将至少需要配置前视、环视、后视、侧视、内置摄像头， 各部分还可能采用 2~3 个摄像头搭配使用。如特斯拉 Autopilot1.0 时只需采用前置和后置 两个摄像头，而到特斯拉 Autopilot2.0 时就已经搭配“正常摄像头+长焦摄像头+广角摄像 头”，单车摄像头达到 8 个（传统汽车 1-2 个）。

从数量角度看，目前单车摄像头平均搭载 量为 1~2 颗，L2 级别正在普及，为 2~6 颗，未来随着智能驾驶向无人驾驶发展，L3 级别 每辆汽车有望搭载 8+颗摄像头，L5 级别则乐观看到接近 20 颗，从而车载 CIS 有望迎来 快速增长期。从功能角度看，车载 CIS 产品需要满足不同于手机 CIS 的功能需求，例如需要支持 LFM、HDR（高动态范围）、低照感光、全局快门等功能。

其中，LED 闪烁抑制功能以确保正确识别路面信号灯及车灯；HDR 功能以应对复杂光照条件；低照感光以满足夜 间开车或隧道环境的成像需求，车载产品相对于手机产品一般有更大的芯片面积。从价格 角度看，车载 CIS 平均单价一般达到手机的 3-5 倍，同时我们观察到，目前车载 CIS 产品 仍然 1.3M、1.7M 为主，后续随着对拍摄清晰度要求的提升，车载产品亦有往高像素（如 8M）发展的趋势，将提升车载 CIS 产品的价格水平（我们预计 1.3M 产品约 5 美金，而 8M 产品预计超 10 美金）。

根据 Mordor Intelligence，2019 年车载摄像头出货量达到 1.45 亿颗，预计 2021 年接近 2 亿颗。我们预计 2019 年车载 CIS 市场规模近 10 亿美元，未来 随着辅助驾驶及 ADAS 渗透率的持续提升，平均单车搭载量将进一步提升，带动市场规模 复合增速超 30%。长期来看，按照单车 10 颗测算，我们预计长期车载 CIS 市场可达约 100 亿美元，接近手机 CIS 市场（约 150-200 亿美元市场）。

手机 2021 年出货预期提升，叠加华为带来的全球格局变量，各家手机厂商自 2020 年开始大幅囤货，挤占代工厂大量产能。我们预测 2021 年智能手机销量同比提升约 10%， 主要受益于疫情后的恢复，以及 5G 换机。此外，华为受到美国制裁，给智能手机全球格 局带来一定变量。由于充分预期到了制裁趋紧，华为提前增加芯片库存，至 2020 上半年， 华为存货达到 1800 亿元。而小米、oppo、vivo 等手机厂商对 2021 年手机销量预期持乐观态度，对在国内、欧洲等市场抢占份额拥有较大信心，因此加剧了囤积芯片的现象。手 机端厂商大量囤积芯片直接造成汽车端的芯片产能被挤占，从而逐渐演变成汽车芯片缺货现象。

缺货原因 3：长期以来 8 英寸晶圆产能紧张，扩产动力不足长期以来，全球 8 英寸晶动力不足，车用芯片供给紧缺。

车用芯片的规格主要是 8 英 寸晶圆，部分厂商开始向 12 英寸平台迁移。根据 SUMCO 2018 年的统计数据，8 寸晶圆 需求占到了汽车半导体需求中的 79%，12 寸晶圆需求占比仅 12%。对应的晶圆需求方面， 根据 SUMCO 的测算，2018 年汽车半导体晶圆总需求约 200 万片/月，其中 8 寸片约 160 万片/月，到 2022 年整体需求有望增长至约 315 万片/月，其中 8 寸片需求达到 240 万片/ 月。根据 SEMI 数据，从 2013 年到 2019 年全球 8 英寸晶圆产能 CAGR 仅约 3%，2019 年仍然不足每月 600 万片，其中用于功率器件的产品约每月 100 万片。

8 英寸投入产出比低于 12 英寸，二手设备采购困难是新产能增量不足的主要原因。 芯片产线需要巨额资本投入、高端技能工程师参与，若盲目扩张产线不及预期会带来巨额 亏损，8 英寸相对于 12 英寸已是技术演进的“过去式”，因此，近年各大晶圆厂没有动力 大幅扩张 8 英寸产能。

从投资效率来看，目前建设 90nm 的 12 英寸晶圆厂每 5 万片/月产 能 Capex 规模在 24 亿美元左右。0.13μm 的 8 英寸晶圆厂每 5 万片/月等效 12 英寸产能 （11.25 万片/月 8 英寸产能）Capex 规模在 31.5 亿美元左右。若同为购买全新设备，新 建 12 英寸产线效率更高，同等产能下投入更低。

此外，投建 12 英寸晶圆产线还可向更高 制程演进，技术可升级性更强。目前 8 英寸扩产主要仍以采购二手设备为主，由于二手设 备大多已经折旧完成，因此相比全新设备更具有经济性，但二手设备的数量限制一定程度 上也限制了产能的扩增速度。

缺货原因 4：短期意外事件频出，影响 IDM 和代工厂生产进度

欧洲意法半导体新冠疫情期间在工会要求下曾缩减法国工厂产能 50%，后法国工厂遭 遇罢工，车用芯片雪上加霜。据路透社报道，意法半导体在 2020 年 3 月 19 日为应对工人 对感染新冠病毒的担忧，同意将法国两座工厂减产 50%。据外网 evertiq 报道，2020 年 11 月 5 日，因该公司不给员工加薪，意法半导体的法国工厂举行罢工。此次罢工持续一周， 短期给车用芯片带来更大压力。

日本 AKM 晶圆厂失火，车载音频和传感器 IC 供应短缺；福岛地震又短暂影响瑞萨电 子的 NAKA 工厂，汽车芯片生产饱经坎坷。据日本共同社报道，2020 年 10 月 20 日日本 旭化成集团旗下 AKM 唯一晶圆厂失火严重，预估至少需要半年时间恢复生产，导致其小 众音频 IC、传感器等供给中断，市场陷入紧张；瑞萨电子旗下 NAKA 工厂接受 AKM 部分 晶圆订单为其代工生产，但是在今年 2 月 13 日日本福岛地震中受到波及，NAKA 工厂暂 停生产。2 月 22 日，瑞萨电子发布公告，旗下工厂已经于 2 月 21 日按计划全部恢复到震 前产能。

美国得州地区暴风雪导致大规模停电，NXP、三星、英飞凌半导体生产受阻，进一步 让全球“缺芯”捉襟见肘。据《奥斯汀美国政治家报》2 月 16 日报道，由于得州暴风雪 影响，奥斯汀能源公司已中断对这些半导体厂的供电，NXP 在奥斯汀的两座工厂生产 MCU、 MPU 等的 8 英寸晶圆厂已经停工。英飞凌收购的赛普拉斯在奥斯汀也有一座 8 吋晶圆厂， 主要生产 130nm 的芯片。虽然当前半导体厂已恢复供电，但是考虑到当地用水仍然紧张、 重启设备复产过程漫长，据韩联社报道，三星等半导体厂还需数周才能恢复正常生产，下 游厂商在未来数月内将受到影响。

我们认为：汽车缺芯问题预计仍将持续至 2021Q4，2021Q1-Q2 或为供需最紧张阶段。 据中新网报道，中国汽车工业协会副秘书长李邵华认为，汽车芯片短缺问题预计会持续半 年以上，预计到 2021 年 Q4 车用芯片供给可以得到恢复。

我们认为，结合以上 4 点缺货 原因分析，2021Q1-Q2 或为供需最紧张阶段，之后可逐渐恢复：

1）从需求端来看，全球汽车销量从 2020Q3 开始快速恢复，整车厂普遍于 2020Q3-Q4 开始芯片加单，由于汽车 芯片供应链周期长达 6 个月，第一批加单的芯片预计在 2021Q1-Q2 开始释放；结合当前 （2021Q1）汽车芯片交货周期普遍在 20-30 周，当前下单预计可于 2021Q3 得到交付；此外，PC、pad、智能手机芯片囤货相对集中于 2020H2-2021H1，预计 2021H2 将进入 消化库存阶段，也有望部分缓解芯片缺货现状；

2）从供给端来看，8 寸线产能紧张问题暂 时难以根本解决，但据 Wccftech 网站报道，台积电已于 2021 年 1 月 28 日对外宣布重新 调配产能供给汽车芯片，并启动了“SuperHotRun”紧急临时插单的方式提高供给速度，预计至少 3 个月可交货，其主要产品为短缺的 MCU，主要客户为瑞萨、NXP 和意法半导体， 此次产能调配有望减轻 MCU 产品的紧张程度；此外，博世 2018 年在德国 Dresden 新建 的 2 座 12 英寸晶圆厂于 2019 年底完工，预计 2021 年底可投入生产，其主要产品为 ASIC、 功率半导体和 MEMS 等，英飞凌于 2019 年上半年在奥地利新建一座 12 英寸功率半导体 工厂，主要用来生产 IGBT 和 MOSFET，将于 2021 年底量产，届时也可缓解芯片紧缺问 题。

MOSFET 领域，闻泰科技收购安世后成为国产主力供应商，华润微、士兰微、新洁 能等公司积极布局。MOSFET 领域的全球格局同样由英飞凌、安森美等进口品牌主导，不 过整体国产化率好于 IGBT，目前华润微、安世半导体（闻泰科技收购）已进入全球前十， 士兰微、新洁能、扬杰科技、捷捷微电等进展同样顺利。聚焦到车规 MOSFET 领域，目前国产主力供应商为闻泰科技收购的安世半导体。

安世半导体前身是汽车半导体大厂 NXP 旗下标准器件部门，最早可追溯至飞利浦半导体时代，下游涵盖汽车电子、通信、工业、 消费电子、计算机等多个领域，其中汽车电子占据 40+%营收是安世集团最重要下游。被 闻泰科技收购后，安世半导体在技术升级、产能扩张、客户拓展方面获得更多资源加持， 在这一轮车载功率半导体景气周期中深度受益。与此同时，新洁能、华润微、士兰微等公 司正积极推进汽车 MOSFET 的客户拓展，同样有望受益于本轮景气周期。

受益方向 3：传感器芯片，ADAS 助推摄像头需求提升，看好国内 CIS 龙头

目前车载 CIS 市场中，安森美占比达 60%，韦尔股份（豪威）份额约 20%，后续看 好豪威份额扩张。根据安森美、Yole 等公告，2018 年车载 CIS 市场中安森美市场份额约 60%，韦尔股份（豪威）份额约 20%左右。具体产品方面，安森美车载产品像素范围达到 0.3-8.3M；韦尔股份切入车载市场十余年，在 1.3M/1.7M 等具有成熟产品线，并且在 2019 年底发布其首款 800 万像素产品 OX08A、OX08B，可以实现高动态范围成像以及 LED 闪 烁抑制等功能，标志着其在高像素产品的突破。同时公司拥有手机市场所积累的像素隔离、 堆叠等技术储备，可以有效应用于车载市场，有望在后续车载高清化过程中实现进一步份 额扩张。

韦尔股份：已具备汽车电子零部件供应资质，储备 HDR、全局快门、汽车芯片级封 装等技术。与手机领域不同，汽车供应链更注重资质，前期的开发及验证期可能长达两到 三年，但是一旦获得后就可以保持长期稳定供应。韦尔股份于 2019 年收购豪威科技，切入汽车 CIS 领域，并成为全球车载 CMOS 图像传感器龙头之一，目前公司在车载领域已经获得安全性认证 ISO 26262 以及芯片方面的可靠性认证 AEC Q100，产品已经通过 tier2 厂商供应终端车厂。技术方面，公司储备的高动态范围（HDR）技术可以防止运动伪影， 保证高速移动情景下的清晰成像；全局快门技术对近红外光具有很高的灵敏度，有利于驾驶状态检测；汽车芯片级封装则可以实现小体积下的相机模块。

韦尔股份产品覆盖 VGA（30 万像素）至 800 万像素，覆盖全球范围内主流车企。上 游代工产能紧张背景下，公司或受益于前瞻产能规划。目前汽车 CIS 对像素要求不高，以 200 万像素及以下的产品为主，但是后续随着车载高清需求的提升，预计车载 CIS 产品亦 会往高像素发展。公司深耕车载市场十余年，从 2004 年开始就投入汽车传感器研发，并且在 2008 年推出第一颗带宽动态范围的车载传感器，截止目前公司车载 CIS 市场覆盖 VGA 至 800 万像素，处于市场领先地位。

客户方面，公司目前车载领域覆盖市场主流汽 车品牌，包括欧美系宝马、奔驰、奥迪、GE 等，日系丰田、本田等，国产品牌吉利、长 城、上汽等。目前公司下游代工环节由于供给有限而需求爆发导致产能紧张，车规级芯片 亦呈现供不应求的状态，公司车载产品主要通过台湾厂商代工，通过提前的产能规划，公 司产品出货相对顺利，或在产能紧张背景下提升其市占率水平。

思特威：收购安芯微电子，加速车载 CIS 产品线布局。安防图像传感器公司思特威于 2020 年收购深圳安芯微电子，实现车载产品线的拓展，并凭借 SC100AS 及 SC1330AS 两颗产品打开前装夜视影像市场，目前公司车载 CIS 产品像素范围为 VGA~9MP，像素尺 寸覆盖范围为 2.7~4μm，产品应用覆盖前视/后视/环视/侧视等领域。

未来思特威规划进一 步推出 Automotive Sensor（AS）Series 系列下 SC120AS 及 SC280AS 两款重点产品， 其中 SC120AS 具备 120dB 的 3 段曝光 HDR，可直接输出 HDR 合成后的车规级影像；SC280AS 为 200 万像素 1/1.8″CIS，支持高达 140dB 的 4 段曝光 HDR 及 LED 闪烁抑 制技术（LFS）。技术方面，公司将不同应用领域的 CIS 优势技术融入车载产品中，如基 于 QCell 的 LFS 技术、PixGain HDR 技术、安防领域的优势夜视性能等，其中 LFS 可有 效识别 LED 交通信号灯，HDR 技术可有效消除运动拖尾。

受益方向 4：代工封测端，受益于行业景气订单饱满

晶圆代工方面，整体订单产能饱满，受益于行业景气趋势。国内晶圆代工厂将少部分 产线用于生产汽车芯片，如中芯国际 2020Q2 来自汽车或工业应用的收入占比为 4.3%， 华虹半导体 2020Q4 来自汽车或工业应用的收入占比为 17%。由于华虹半导体来自功率器 件的收入达到约 40%，而汽车是功率器件的一大增量市场，因此华虹半导体来自汽车及工 业的收入占比高于中芯国际。

当前在产能不足情况下，海外 IDM 供应商为优化产能需进行 产能腾挪，将部分汽车类芯片制造直接发包给晶圆代工厂，或将消费电子类产能外包给外 部晶圆代工厂并优化自身工厂产能，相应使晶圆代工厂整体产能饱满，国内晶圆代工厂受 益产能紧张趋势。