文｜IASC  

2021年開始，全球“缺芯”危機已蔓延到多個產(chǎn)業(yè)。因芯片短缺，汽車制造業(yè)、智能手機以及電子消費品等行業(yè)都面臨產(chǎn)能下降和無法交貨等挑戰(zhàn)。

芯片交付時間從通常情況下的10周急劇增長到26周，也就是說，現(xiàn)在買芯片要至少等半年的時間。

芯片交付時間變化曲線，圖片來源：Bloomberg

那么“缺芯”對航空產(chǎn)業(yè)有什么影響？我們一起來聊聊。

1 航空業(yè)芯片用量較小

表面上看航空產(chǎn)業(yè)受到“缺芯”的沖擊并沒有汽車行業(yè)那么嚴重。與汽車行業(yè)相比，航空業(yè)對芯片的需求主要呈現(xiàn)以下三個不同之處。

單架飛機對芯片的需求量較小

隨著新能源汽車的普及和汽車智能化的發(fā)展，芯片在汽車制造中擁有越來越廣泛的應用。例如，一臺傳統(tǒng)燃油汽車使用的芯片數(shù)量約為50到150個，而一臺電動汽車使用的芯片最多達3000個以上。

按照功能劃分，汽車芯片大致可以分為三類：功能芯片、功率半導體、傳感類芯片。

功能芯片，主要負責算力和處理，比如用于自動駕駛感知和融合的AI芯片，用于發(fā)動機、底盤、車身控制的傳統(tǒng)MCU（電子控制單元）。

功率半導體，主要負責功率轉換，多用于電源和接口，例如電動車用的IGBT功率芯片。

傳感類芯片，用于自動駕駛各種雷達，以及氣囊、胎壓檢測等等。

相比之下，生產(chǎn)一架飛機只需要1,000個芯片左右，主要用于航電系統(tǒng)、發(fā)動機控制系統(tǒng)、飛控及作動系統(tǒng)、客艙系統(tǒng)。

圖片來源：IASC整理

芯片廣泛應用于飛機各大系統(tǒng)中，圖片來源：柯林斯

飛機年產(chǎn)量較少

2020年，雖然在疫情影響下汽車產(chǎn)量同比下降了15%，但是世界范圍內的汽車產(chǎn)量仍然達到了7800萬臺。

民航客機的產(chǎn)量遠低于汽車。2021年，空客的民航客機交付量為611架，波音為340架。

空客、波音年飛機交付量，圖片來源：Statista

飛機芯片更新?lián)Q代需求較小

芯片在飛機上的使用壽命非常長，飛機退役前基本無需更換。即使需要升級，大多數(shù)時候也是進行軟件升級，不用在硬件層面對芯片進行更換。

同時，安裝在飛機上的芯片更換需要經(jīng)歷復雜的認證流程，耗時長、成本高。

歐美等國明確規(guī)定了飛機硬件更換的認證流程，要求必須符合美國航空無線電技術委員會（RTCA）DO-254/文件以及歐洲民用航空設備協(xié)會（EuroCAE）ED-80標準。

其中，DO-254為機載電子系統(tǒng)的設計保證定義了從A級到E級5個等級，其中最嚴重的分類是災難（A級），表示在任何實際情況中，A級設備的失效會造成災難性的機體損失。

因此，認證級別越高的機載電子設備若要進行更換，需經(jīng)歷更為嚴格的認證流程，耗時更長。

2 “缺芯”波及航空業(yè)

對于芯片廠來說，其訂單的大頭主要來自手機、平板等電子消費產(chǎn)品、5G基礎設施布局、以及汽車制造業(yè)等領域。

而用戶的體量大小往往決定了芯片交貨的優(yōu)先級。因此，在芯片的生產(chǎn)中，由于航空制造業(yè)的訂單占比相對較小，供應商交付會滯后于其他大行業(yè)。

芯片供應被壓縮的同時，航空業(yè)的需求在逐漸膨脹。

一方面，航空OEM制造商的產(chǎn)能已經(jīng)開始恢復。

為了2023年第二季度能夠實現(xiàn)64架的月產(chǎn)目標，早在2021年，空客就通知A320窄體噴氣式飛機零部件供應商為增產(chǎn)做好準備。這一月產(chǎn)目標已十分接近疫情前空客每月67架飛機的交付量。

另一方面，綠色航空也激發(fā)了對芯片的需求。

綠色航空正進展得如火如荼，智慧航空也如浪潮涌來，未來的航空業(yè)對算力和處理、功率轉換和傳感系統(tǒng)的需求會大大增加，這將進一步擴大航空業(yè)對半導體的需求。

全球2020-2030年半導體市場應用分布，圖片來源：Statista

3 航空業(yè)和芯片業(yè)的區(qū)域分布不平衡

歐洲和美國的航空業(yè)產(chǎn)能占了整個產(chǎn)業(yè)鏈80%以上，我們來看看芯片的全球產(chǎn)業(yè)分布情況。

全球主要的半導體晶圓代工廠主要集中在亞洲。亞洲地區(qū)約占全球芯片生產(chǎn)份額的87% ，其中中國臺灣占比63%、韓國18%、中國大陸6%。并且，亞洲市場規(guī)模正在不斷擴大。

歐美等國在半導體制造中的市場份額逐漸縮小。根據(jù)美國半導體行業(yè)協(xié)會（SIA）的數(shù)據(jù)，美國全球半導體制造的份額已經(jīng)從1990年的37%下降到今天的12%。

預計到2030年，美國的全球產(chǎn)能份額將進一步下降到10%。

同時，歐洲在半導體制造方面的優(yōu)勢也在不斷減少。自從多家歐洲企業(yè)，例如德國英飛凌科技、佛朗哥意大利微電子和荷蘭恩智浦將芯片工廠遷移到亞洲地區(qū)之后，歐洲90%的半導體芯片需從中國臺灣和韓國進口。

再加上疫情對全球供應鏈的沖擊，世界各國紛紛思考將芯片生產(chǎn)轉移至國內，以此縮短供應鏈上下游之間的距離，緩解沖擊。

于是歐美政府陸續(xù)出臺政策，加大對半導體行業(yè)的支持。

美國參議院通過了一項價值520 億美元的芯片法案，促進國內半導體的研發(fā)和制造；拜登政府正在考慮援引《國防生產(chǎn)法案》，要求半導體供應鏈的相關企業(yè)提供芯片庫存和銷售信息。

歐盟在2021年10月推出《歐洲芯片法》，鼓勵提高研究、設計和測試能力。根據(jù)芯片法，到 2030 年，歐盟將生產(chǎn)至少全球20% 的半導體，高于2020年的 10%。

亞洲企業(yè)也加大對半導體制造的投資以鞏固優(yōu)勢，比如韓國將投入 4510 億美元，打造半導體制造巨頭；臺積電在1月14日宣布，將今年的資本支出預算定為400~440億美元，高于去年的300億美元。

小 結

在世界半導體貿易統(tǒng)計（WSTS）去年11月公布的數(shù)據(jù)中，全球半導體市場增長率從2020年的6.8%上漲到2021年的 25.6%，市場規(guī)模達到5,530億美元。這是自2010年以來最大的漲幅，當時漲幅為 31.8% 。

根據(jù)《經(jīng)濟日報》分析：

“在芯片需求持續(xù)旺盛的同時，供給端產(chǎn)能卻遲遲無法匹配。雖然全球晶圓廠都開啟了大規(guī)模擴產(chǎn)，特別是三星、英特爾等大型廠商紛紛推出了價值數(shù)百億美元乃至千億美元級別的擴產(chǎn)計劃，但是這些廠商將相當一部分投資投入了尖端芯片領域，以爭奪芯片產(chǎn)業(yè)未來的主導權。

相比之下，成熟制程芯片的投資略顯不足。產(chǎn)能擴張需要蓋廠房、買機器、調試設備等復雜過程，至少需要一年半的周期。而在當前的局面下，上游生產(chǎn)設備都在漲價，成熟制程芯片的利潤率則偏低，使得廠商擴產(chǎn)動力不大?！?/p>

這樣看來，全球“缺芯”的情況預計要2-3年才會結束。