半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫

為什么汽車制造商不從過去的經(jīng)驗中吸取教訓(xùn)？

安世半導(dǎo)體最近陷入風(fēng)波，影響供貨。安世半導(dǎo)體的產(chǎn)品包含大量用于汽車的分立半導(dǎo)體，這給全球汽車制造商帶來了嚴重影響。

本田汽車已暫停其在墨西哥和北美工廠的生產(chǎn)。日產(chǎn)汽車也被迫削減其位于追浜和九州的工廠的產(chǎn)量。此外，大眾和沃爾沃已削減了在歐洲的產(chǎn)量，而德國主要汽車零部件制造商博世也暫時停止了其多家工廠的生產(chǎn)。此次影響范圍十分廣泛。

在事件曝光之前，筆者幾乎沒怎么注意到半導(dǎo)體制造商安世半導(dǎo)體。經(jīng)過進一步調(diào)查，筆者發(fā)現(xiàn)了以下事實。

安世半導(dǎo)體在德國漢堡和英國曼徹斯特設(shè)有前端工廠，生產(chǎn)分立半導(dǎo)體、功率半導(dǎo)體、模擬和邏輯半導(dǎo)體等。這些半導(dǎo)體采用6英寸和8英寸晶圓制造，隨后被送往位于中國東莞、馬來西亞芙蓉和菲律賓拉古納的后端工廠進行封裝和測試。最終，成品半導(dǎo)體被交付給各國的汽車零部件制造商，用作車載半導(dǎo)體。

圖1：安世半導(dǎo)體工廠列表

汽車制造商為何被迫削減產(chǎn)量？

如上所述，位于中國東莞的后端加工廠每年出貨超過500億顆半導(dǎo)體，這是一個極其龐大的數(shù)字。然而，除了大電流、高壓功率半導(dǎo)體外，其中絕大多數(shù)是分立式半導(dǎo)體，單價僅為幾十日元，最多不超過100日元。

此外，當(dāng)查看安世半導(dǎo)體在全球汽車半導(dǎo)體市場的價值份額時，近年來它一直保持在 2%3% 左右（圖 2）。

圖 2：全球汽車半導(dǎo)體市場及安世半導(dǎo)體的全球份額。作者根據(jù) Claus Aasholm 的文章荷蘭劃定了界限還是設(shè)置了瓶頸？（發(fā)表于《半導(dǎo)體商業(yè)智能》，2025 年 10 月 28 日）中的數(shù)據(jù)制作

那么，為什么僅僅因為價格低廉且按出貨量計算市場份額較小的半導(dǎo)體出貨量停止，汽車制造商就被迫暫停生產(chǎn)線并減少產(chǎn)量呢？

乍一看，這很難解釋，但隨著調(diào)查的深入，以下事實浮出水面。例如，圖 3 顯示了豐田和本田每款車型的動力控制單元 (PCU)、逆變器、電動助力轉(zhuǎn)向 (EPS)、制動控制和各種電子控制單元 (ECU) 對安世半導(dǎo)體的依賴程度

圖3：豐田對安世半導(dǎo)體的依賴程度及其對每款本田車型的影響

因此，混合動力汽車（HEV）和電動汽車（EV）比汽油內(nèi)燃機汽車更依賴安世半導(dǎo)體的產(chǎn)品。此外，所有類型的車輛在電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方面也明顯依賴安世半導(dǎo)體的半導(dǎo)體產(chǎn)品。僅就這些設(shè)備中使用的分立半導(dǎo)體而言，安世半導(dǎo)體的全球市場份額預(yù)計將達到約 40%。

簡而言之，雖然安世半導(dǎo)體的半導(dǎo)體價格低廉，但在單位層面上的使用量極其龐大，這給汽車單元造成了瓶頸。這一次，大量分立半導(dǎo)體的供應(yīng)中斷，導(dǎo)致關(guān)鍵汽車部件的生產(chǎn)延誤，最終導(dǎo)致汽車的最終組裝無法進行。

行業(yè)內(nèi)以前多次見過這種現(xiàn)象：由于半導(dǎo)體短缺而導(dǎo)致汽車無法生產(chǎn)。本文將探討過去因半導(dǎo)體短缺導(dǎo)致汽車生產(chǎn)停滯的案例，并分析汽車制造商為何可能重蹈覆轍。首先，結(jié)論是，最大的因素在于他們?nèi)匀粓猿譁蕰r制生產(chǎn)模式。除非這種生產(chǎn)方式發(fā)生改變，否則每當(dāng)半導(dǎo)體短缺時，汽車生產(chǎn)就會停滯而且這種結(jié)構(gòu)在未來不太可能改變。

受東日本大地震影響，豐田普銳斯停產(chǎn)

筆者第一次親眼目睹因半導(dǎo)體短缺而導(dǎo)致汽車生產(chǎn)停產(chǎn)，是在 2011 年 3 月 11 日日本大地震中瑞薩電子工廠受損的時候。那珂工廠的潔凈室直接遭受地震襲擊，損毀嚴重，許多生產(chǎn)設(shè)備傾倒，墻壁出現(xiàn)深深的裂縫。整個工廠簡直一片狼藉。

由于那珂工廠生產(chǎn)車載半導(dǎo)體微控制器（MCU），國內(nèi)外汽車制造商的生產(chǎn)線全面停產(chǎn)。豐田汽車公司受到的沖擊尤為嚴重。當(dāng)時，豐田旗艦混合動力車普銳斯所用的微控制器大多集中在那卡工廠生產(chǎn)，因此普銳斯的生產(chǎn)也完全停止了。

混合動力汽車需要的微型計算機比汽油動力汽車多得多，這種對微型計算機的高度依賴性突然變得顯而易見。

當(dāng)時，豐田將訂單分配給了三家一級供應(yīng)商，以降低采購風(fēng)險，如圖 4 所示。然而，當(dāng)我們查看這些一級供應(yīng)商半導(dǎo)體制造商時，我們發(fā)現(xiàn)，實際上所有的微控制器都集中在瑞薩電子那珂工廠。

圖4：2011年3月11日東日本大地震后汽車半導(dǎo)體供應(yīng)情況。汽車半導(dǎo)體MCU（微控制器）主要集中在瑞薩電子。

直到東日本大地震發(fā)生之前，豐田汽車公司自己都不知道其汽車微控制器完全依賴于瑞薩電子。

當(dāng)時，瑞薩電子工廠生產(chǎn)的微控制器屬于成熟工藝節(jié)點，其規(guī)則比130nm節(jié)點寬松，工藝技術(shù)也已相當(dāng)成熟。因此，當(dāng)時中工廠的工程師們證實，如果這項技術(shù)能夠轉(zhuǎn)移，完全可以在瑞薩電子的其他工廠（例如西條工廠或山口工廠）生產(chǎn)這些微控制器。

然而，公司并沒有選擇使用其他工廠進行替代生產(chǎn)，而是決定修復(fù)受損的那珂工廠并恢復(fù)生產(chǎn)。為了支持修復(fù)工作，豐田汽車公司和電裝公司共向現(xiàn)場派遣了2500名支援人員。

那么，瑞薩電子為何堅持在受損的那珂工廠重啟生產(chǎn)，而不是將生產(chǎn)轉(zhuǎn)移到其他工廠呢？這背后隱藏著整個汽車行業(yè)深層次的結(jié)構(gòu)性問題。

生產(chǎn)線認證需要近一年時間

汽車半導(dǎo)體的可靠性標(biāo)準比消費電子設(shè)備的標(biāo)準嚴格幾個數(shù)量級。不僅如此，汽車微控制器的制造工藝一旦定型，就會預(yù)留六個月到一年的測試期，以驗證該工藝能否穩(wěn)定地進行大規(guī)模生產(chǎn)。在此期間，不允許對設(shè)備進行任何改動，更不用說對工藝條件進行微調(diào)了。

一旦確認生產(chǎn)穩(wěn)定，微控制器就會通過電裝公司交付給豐田汽車公司，并安裝在普銳斯等車輛上。這個確認生產(chǎn)穩(wěn)定的過程被稱為生產(chǎn)線認證。

換句話說，豐田和電裝堅持恢復(fù)受損的那珂工廠的生產(chǎn)，是因為他們認為，與其將生產(chǎn)轉(zhuǎn)移到其他工廠，不如恢復(fù)已經(jīng)獲得生產(chǎn)線認證的那珂工廠，這樣他們就能更快地恢復(fù)微控制器的供應(yīng)（盡管即使重啟一家被地震摧毀的工廠，也可能需要重新認證，但汽車制造商似乎并不這么認為）。

因此，汽車半導(dǎo)體在實際安裝到車輛之前，必須經(jīng)過嚴格的生產(chǎn)線認證，這需要六個月到一年的時間。這清楚地表明，即使是安世半導(dǎo)體的半導(dǎo)體，將生產(chǎn)轉(zhuǎn)移到另一家工廠，即使是在后期階段，也需要時間重新認證。此外，如果安世半導(dǎo)體將生產(chǎn)外包給其他半導(dǎo)體制造商，認證所需時間可能會更長。安世半導(dǎo)體出貨暫停之所以會成為一個如此重大的問題，是因為其他公司很難接手生產(chǎn)。

第二次因汽車半導(dǎo)體短缺導(dǎo)致汽車生產(chǎn)停滯的事件發(fā)生在2021年初，正值新冠疫情肆虐之際。在日本、美國和德國這些汽車產(chǎn)業(yè)支柱國家，主要汽車制造商的生產(chǎn)線相繼停產(chǎn)。

當(dāng)時，全球范圍內(nèi)采用 28nm 技術(shù)節(jié)點制造的車載半導(dǎo)體出現(xiàn)短缺，但豐田和其他汽車制造商并不了解短缺的根本原因。

筆者在一篇題為《為什么汽車半導(dǎo)體短缺？臺積電掌握關(guān)鍵》的專欄文章中闡明了這一問題的背景。摘要如下：

2020年，隨著新冠疫情在全球蔓延，人們被迫進入一種沒時間買車的心理狀態(tài)，全球汽車需求急劇下降。結(jié)果，原本采用準時制采購零部件的汽車制造商紛紛取消了汽車半導(dǎo)體訂單。

當(dāng)時，采用28nm工藝制造的大多數(shù)汽車微控制器都集中在中國臺灣的臺積電（圖5）。由于訂單取消，臺積電騰出了28nm生產(chǎn)線，轉(zhuǎn)而生產(chǎn)家用電器和游戲設(shè)備的半導(dǎo)體產(chǎn)品，這些產(chǎn)品的需求因新冠疫情而激增。從商業(yè)角度來看，這是一個完全合乎情理的決定。

圖 5：2021 年半導(dǎo)體短缺的原因。大部分 28 納米汽車半導(dǎo)體集中在臺積電。

后來，2020 年下半年汽車需求復(fù)蘇時，汽車制造商再次嘗試使用即時生產(chǎn)方式訂購 28nm 汽車半導(dǎo)體，但當(dāng)時臺積電的 28nm 生產(chǎn)線已經(jīng)滿負荷運轉(zhuǎn)用于其他用途，他們無法確保汽車半導(dǎo)體的生產(chǎn)能力。

然后，在 2021 年初，當(dāng) 28nm 半導(dǎo)體庫存耗盡時，日本、美國和德國的汽車制造商被迫同時停止生產(chǎn)這是汽車半導(dǎo)體短缺對汽車行業(yè)造成沉重打擊的第二次危機。

即時生產(chǎn)方式是萬惡之源

正如目前所見，瑞薩電子中工廠在2011年3月11日的日本大地震中受損，導(dǎo)致豐田普銳斯停產(chǎn)。此外，2021年初，臺積電集中生產(chǎn)的28納米汽車半導(dǎo)體出現(xiàn)供應(yīng)短缺，迫使日本、美國和德國的主要汽車制造商暫停生產(chǎn)。而現(xiàn)在，由于荷蘭公司安世半導(dǎo)體停止向汽車分立半導(dǎo)體供貨，許多汽車制造商被迫暫停或減產(chǎn)。

這三次危機的共同根源在于，汽車制造商仍然依賴即時制生產(chǎn)方式采購半導(dǎo)體。通過最大限度地減少庫存，汽車制造商或許試圖降低制造成本。然而，實際上，即使半導(dǎo)體供應(yīng)出現(xiàn)輕微中斷，也可能導(dǎo)致汽車生產(chǎn)完全停滯。這種情況已經(jīng)發(fā)生過三次了。

為什么汽車制造商不能從過去的經(jīng)驗中吸取教訓(xùn)？如果他們重新考慮準時生產(chǎn)方式并保持一定的庫存水平，他們本可以避免兩種情況下出現(xiàn)停產(chǎn)的最壞情況。

只要汽車制造商繼續(xù)堅持準時生產(chǎn)模式，他們就可能繼續(xù)犯同樣的錯誤。是時候改變這種不良做法了。