文｜IASC
2021年開始，全球“缺芯”危機(jī)已蔓延到多個(gè)產(chǎn)業(yè)。因芯片短缺，汽車制造業(yè)、智能手機(jī)以及電子消費(fèi)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(shí)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(shí)間。
芯片交付時(shí)間變化曲線，圖片來源：Bloomberg
那么“缺芯”對(duì)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(yán)重。與汽車行業(yè)相比，航空業(yè)對(duì)芯片的需求主要呈現(xiàn)以下三個(gè)不同之處。
單架飛機(jī)對(duì)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(yīng)用。例如，一臺(tái)傳統(tǒng)燃油汽車使用的芯片數(shù)量約為50到150個(gè)，而一臺(tái)電動(dòng)汽車使用的芯片最多達(dá)3000個(gè)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(dǎo)體、傳感類芯片。
功能芯片，主要負(fù)責(zé)算力和處理，比如用于自動(dòng)駕駛感知和融合的AI芯片，用于發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、車身控制的傳統(tǒng)MCU（電子控制單元）。
功率半導(dǎo)體，主要負(fù)責(zé)功率轉(zhuǎn)換，多用于電源和接口，例如電動(dòng)車用的IGBT功率芯片。
傳感類芯片，用于自動(dòng)駕駛各種雷達(dá)，以及氣囊、胎壓檢測(cè)等等。
相比之下，生產(chǎn)一架飛機(jī)只需要1,000個(gè)芯片左右，主要用于航電系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、飛控及作動(dòng)系統(tǒng)、客艙系統(tǒng)。
圖片來源：IASC整理
芯片廣泛應(yīng)用于飛機(jī)各大系統(tǒng)中，圖片來源：柯林斯
飛機(jī)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(nèi)的汽車產(chǎn)量仍然達(dá)到了7800萬臺(tái)。
民航客機(jī)的產(chǎn)量遠(yuǎn)低于汽車。2021年，空客的民航客機(jī)交付量為611架，波音為340架。
空客、波音年飛機(jī)交付量，圖片來源：Statista
飛機(jī)芯片更新?lián)Q代需求較小
芯片在飛機(jī)上的使用壽命非常長，飛機(jī)退役前基本無需更換。即使需要升級(jí)，大多數(shù)時(shí)候也是進(jìn)行軟件升級(jí)，不用在硬件層面對(duì)芯片進(jìn)行更換。
同時(shí)，安裝在飛機(jī)上的芯片更換需要經(jīng)歷復(fù)雜的認(rèn)證流程，耗時(shí)長、成本高。
歐美等國明確規(guī)定了飛機(jī)硬件更換的認(rèn)證流程，要求必須符合美國航空無線電技術(shù)委員會(huì)（RTCA）DO-254/文件以及歐洲民用航空設(shè)備協(xié)會(huì)（EuroCAE）ED-80標(biāo)準(zhǔn)。
其中，DO-254為機(jī)載電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)保證定義了從A級(jí)到E級(jí)5個(gè)等級(jí)，其中最嚴(yán)重的分類是災(zāi)難（A級(jí)），表示在任何實(shí)際情況中，A級(jí)設(shè)備的失效會(huì)造成災(zāi)難性的機(jī)體損失。
因此，認(rèn)證級(jí)別越高的機(jī)載電子設(shè)備若要進(jìn)行更換，需經(jīng)歷更為嚴(yán)格的認(rèn)證流程，耗時(shí)更長。
2 “缺芯”波及航空業(yè)
對(duì)于芯片廠來說，其訂單的大頭主要來自手機(jī)、平板等電子消費(fèi)產(chǎn)品、5G基礎(chǔ)設(shè)施布局、以及汽車制造業(yè)等領(lǐng)域。
而用戶的體量大小往往決定了芯片交貨的優(yōu)先級(jí)。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(duì)較小，供應(yīng)商交付會(huì)滯后于其他大行業(yè)。
芯片供應(yīng)被壓縮的同時(shí)，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(fù)。
為了2023年第二季度能夠?qū)崿F(xiàn)64架的月產(chǎn)目標(biāo)，早在2021年，空客就通知A320窄體噴氣式飛機(jī)零部件供應(yīng)商為增產(chǎn)做好準(zhǔn)備。這一月產(chǎn)目標(biāo)已十分接近疫情前空客每月67架飛機(jī)的交付量。
另一方面，綠色航空也激發(fā)了對(duì)芯片的需求。
綠色航空正進(jìn)展得如火如荼，智慧航空也如浪潮涌來，未來的航空業(yè)對(duì)算力和處理、功率轉(zhuǎn)換和傳感系統(tǒng)的需求會(huì)大大增加，這將進(jìn)一步擴(kuò)大航空業(yè)對(duì)半導(dǎo)體的需求。
全球2020-2030年半導(dǎo)體市場(chǎng)應(yīng)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(gè)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(dǎo)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(tái)灣占比63%、韓國18%、中國大陸6%。并且，亞洲市場(chǎng)規(guī)模正在不斷擴(kuò)大。
歐美等國在半導(dǎo)體制造中的市場(chǎng)份額逐漸縮小。根據(jù)美國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)（SIA）的數(shù)據(jù)，美國全球半導(dǎo)體制造的份額已經(jīng)從1990年的37%下降到今天的12%。
預(yù)計(jì)到2030年，美國的全球產(chǎn)能份額將進(jìn)一步下降到10%。
同時(shí)，歐洲在半導(dǎo)體制造方面的優(yōu)勢(shì)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(dǎo)體芯片需從中國臺(tái)灣和韓國進(jìn)口。
再加上疫情對(duì)全球供應(yīng)鏈的沖擊，世界各國紛紛思考將芯片生產(chǎn)轉(zhuǎn)移至國內(nèi)，以此縮短供應(yīng)鏈上下游之間的距離，緩解沖擊。
于是歐美政府陸續(xù)出臺(tái)政策，加大對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)的支持。
美國參議院通過了一項(xiàng)價(jià)值520 億美元的芯片法案，促進(jìn)國內(nèi)半導(dǎo)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(dǎo)體供應(yīng)鏈的相關(guān)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(lì)提高研究、設(shè)計(jì)和測(cè)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(dǎo)體，高于2020年的 10%。
亞洲企業(yè)也加大對(duì)半導(dǎo)體制造的投資以鞏固優(yōu)勢(shì)，比如韓國將投入 4510 億美元，打造半導(dǎo)體制造巨頭；臺(tái)積電在1月14日宣布，將今年的資本支出預(yù)算定為400~440億美元，高于去年的300億美元。
小 結(jié)
在世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)（WSTS）去年11月公布的數(shù)據(jù)中，全球半導(dǎo)體市場(chǎng)增長率從2020年的6.8%上漲到2021年的 25.6%，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到5,530億美元。這是自2010年以來最大的漲幅，當(dāng)時(shí)漲幅為 31.8% 。
根據(jù)《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》分析：
“在芯片需求持續(xù)旺盛的同時(shí)，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(kuò)產(chǎn)，特別是三星、英特爾等大型廠商紛紛推出了價(jià)值數(shù)百億美元乃至千億美元級(jí)別的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，但是這些廠商將相當(dāng)一部分投資投入了尖端芯片領(lǐng)域，以爭奪芯片產(chǎn)業(yè)未來的主導(dǎo)權(quán)。
相比之下，成熟制程芯片的投資略顯不足。產(chǎn)能擴(kuò)張需要蓋廠房、買機(jī)器、調(diào)試設(shè)備等復(fù)雜過程，至少需要一年半的周期。而在當(dāng)前的局面下，上游生產(chǎn)設(shè)備都在漲價(jià)，成熟制程芯片的利潤率則偏低，使得廠商擴(kuò)產(chǎn)動(dòng)力不大?！?/p>
這樣看來，全球“缺芯”的情況預(yù)計(jì)要2-3年才會(huì)結(jié)束。