就工业机器人而言，一台工业机器人需要配备包括MCU(微控制器芯片)和DSP(数字信号处理芯片)在内的芯片。平均而言，单个工业机器人手臂中约有八个内置控制器成为MCU芯片。

 

即MCU微控制单元芯片，又称单片机。目前市场上主要是8位和32位单片机。本来单片机就没那么稀缺。国内很多MCU厂商都在做低端产品，主要针对家电IoT、消费电子等品类，利润不高，一直在打价格战。正是因为利润低，很多芯片代工厂不愿意做MCU，会优先做手机、移动通信等高利润器件的芯片。国际MCU厂商大多是IDM，如英飞凌、意法半导体、恩智浦、德州仪器等。

 

▍股市上涨

目前国内很多机器人厂商都缺芯片。中国的芯片产能真的跟不上机器人等智能制造企业对芯片的实际需求吗？我们先来看几组数据。

 

根据BCG和SIA的数据，2020年，中国芯片市场规模为1434亿美元，同比增长9%，占全球的36.24%，成为全球***大的芯片市场。其中，中国内需市场占全球芯片产品的24%，与美国市场相当。如果把在中国买的芯片做成产品，然后出口到全世界，市场规模是11%。

 

这么大的市场规模，为什么中国市场还缺芯片？

 

一方面，产业升级带来的需求剧增。芯片缺货的原因是全球新兴产业需要大量芯片。目前中国对芯片的需求增长率也是全球***高的。

 

近两年新能源汽车、VR设备、工业机器人等市场规模。一直在扩张。随着物联网和自动驾驶的普及，蓝牙、WI-FI等芯片的出货量也在快速增长。这些下游厂商需要大量高规格芯片。芯片头的买家，比如比亚迪，埃斯顿，小米等。，由于在过去三年里收入的大幅增加，他们的需求也大大增加了。这种趋势在过去是不存在的，这使得对芯片的需求很强。

 

在工业物联网的整体概念下，机器人等物联网中的设备和端口开始大量使用芯片。随着物联网的发展，物联网的每一个设备和端口都需要至少一个甚至更多的MCU，才能更好地实现一体化的数字化运营管理。因此，作为智能工厂中重要的控制和传动部件，包括工业机器人在内的许多设备对芯片的需求急剧增加，并开始向多元化方向发展。现在各个行业的主芯片和配套芯片都缺货，一些下游控制器厂商选择只给自己的主客户供货。

 

作为全球***大的芯片市场，中国大陆本土芯片厂商2020年仅生产价值83亿美元的芯片，占中国自身需求的5.9%，仅占全球市场份额的2.1%。数据很尴尬。此外，中国大陆生产的大部分芯片仍由TSMC、三星、海力士、UMC、英特尔和其他制造商制造。

 

在这种爆发式的市场需求下，大量的芯片缺口出现，新兴的消费需求正在拉动本来就紧张的供需关系。此外，考虑到通货膨胀，价格上涨成为市场自动调节的***终表现。一直在市场上打价格战的微控制器芯片MCU也因此成为了这次短缺的主角。据知情人透露，目前部分芯片价格已经上涨了10倍，有的甚至拿不到货。

 

疫情下的▍新供求关系

其次，疫情影响依然明显。从去年下半年开始，受国际环境和疫情影响，全球芯片供应问题越来越严重。如果没有突发的疫情和不可预测的国际政治局势，产业升级带来的需求不会让核心短缺如此严重。

 

在疫情形势下，全球主要经济体无人办公、无人工厂的情况，以及后疫情时代相关需求的延续，芯片需求呈爆发式增长，供不应求。全球消费电子行业和工业制造业需求的上升，也是目前国内各行业芯片短缺的原因。

 

随着东南亚新冠肺炎疫情失控，许多低端制造业从印度等地迁回中国大陆。这些工厂的迁移也面临着国内劳动力短缺、劳动力昂贵的问题，对机器代替人的需求越来越迫切。然而，在需求的压力下，供应链上许多下游工厂的订单量稳步上升。许多工厂希望一劳永逸地减少劳动力限制，因此他们采用了更智能的工厂设备，这导致了制造业对工业机器人及相关设备的整体需求增加。

 

与此同时，工业机器人和其他设备中使用的芯片类型也在增加。根据类型，机器人芯片包括几种功能，如感知、决策、传输、记忆和运动。***初的工业机器人芯片大多用于本体控制，而现在，一些厂商也希望机器人不仅需要可编程、拟人、通用，还需要记忆、语言理解、图像识别、推理判断等人工智能，这就使得机器人需要配备各种传感器，具备获取外界环境信息的能力。

 

这种情况促使各种芯片在更大范围内用于机器人，对各种芯片的需求增加。导致部分芯片订单是产能的4倍，价格从几个月前的100多元涨到目前的1000多元，交货期从原来的十几周延迟到二三十年后。

 

在需求上升的情况下，市场供给下降了。由于国际政治环境的不稳定因素和疫情的影响，海外芯片代工厂开工率不高，部分海外芯片订单转移到中国大陆。只是国外的产品对利用率和产品质量的要求更高，中国大陆只有几家芯片代工厂可以承接。因此，当一线厂商接海外订单，产能爆满时，部分低端产品的订单会延期或转移到小规模的芯片代工厂。

 

▍恐慌性囤积可能是罪魁祸首。

从更深层次来看，芯片供不应求的主要原因是芯片制造企业在去年疫情中的“误判”，可以看做是厂商提高行业整体附加值的手段，导致全球芯片产业链结构不稳定。

 

疫情之下，不少芯片厂商宣布减少芯片供应，各芯片设计公司开始竞标产能。缺货涨价的趋势不胫而走，这个原本就陷入价格战的行业开始走上坡路。

 

价格的直接影响就是大量的人人为的囤货，囤货也加剧了短缺。

 

在缺芯的影响下，很多国外进口元器件价格也大幅上涨，交货期延长。本来很多企业正常的库存周期是3个月，但是这次很多企业都是按年备货。同时，很多代理商按照去年的计划向厂家报备备货，导致备货不足。然而，芯片需求增长迅速，芯片制造商由于抢购和备货，库存几乎为零。而且企业及时付款，甚至提前付款，销量很快。但是这部分产能在备货和囤货的过程中波动很大。很多有稳定客户源的企业，大多选择不接中小企业的订单，集中精力保证大客户的订单量。

 

这对于长期依赖进口元器件的终端企业来说，充满了挑战，不仅要面对采购成本的不断上涨，还要面临可能因为拿不到货而不得不停产的危机。以意法半导体(ST)材料为例。从去年8月开始，STM 32F407 * * *、STM 32F103 * * * *等热门材料价格上涨了10-50倍。甚至没有* * *德州仪器(TI)、恩智浦、ADI、AVX的材料与ST有类似的结构市场，这些企业预测这波核心短缺至少会持续一年，这将使价格稳定在一个合理的值。

 

因为产业链的分工，芯片产业分为芯片设计、芯片制造和芯片封装测试。这种短缺和涨价的根本原因是芯片制造环节产能不足。目前全球对芯片的需求比产能高出约10% ~ 30%。要填补这个缺口，厂商需要3 ~ 4个月的时间来增加产能。从芯片封装测试到系统应用可能需要近半年时间，产品到达消费者手中可能需要一年时间。

 

这种商品短缺引起了一些社会恐慌。根据高盛的一份新研究报告，全球有多达169个行业在一定程度上受到芯片短缺的影响，从钢铁产品和混凝土生产到空调制造，甚至肥皂制造。芯片短缺可能会持续到2022年，某些类型的芯片短缺可能会持续到2023年。随着芯片短缺时间的延长，受芯片短缺影响的行业数量可能会进一步增加。

 

▍影响将会持续

智能机器人制造的需求主要在于MCU芯片，其制造工艺主要是8寸晶圆，所以芯片的短缺主要集中在8寸晶圆。国外8寸晶圆的代工厂不多，大多是一些IDM厂商，比如英飞凌、TI、意法半导体等。在中国台湾地区，虽然TSMC (NYSE:TSM)、Sunmoon等芯片代工企业也会做一些8英寸晶圆代工，但订单没有那么灵活，主要是针对少数大的固定客户。

 

另外，先进的制造工艺占TSMC产能的一半左右，很难再有多余的产能。从TSMC 2021年***季度各制程的营收占比可以看出，28nm(含28nm)以上的成熟制程占其营收的37%。在中国大陆，主要的8英寸晶圆产能集中在SMIC和华虹半导体。在缺乏核心的情况下，SMIC 2021年***季度销售额为11.03亿美元，同比增长22.0%。

 

但其实不用担心芯片，因为相对于7nm、5nm等先进工艺的芯片，大部分设备智能制造28nm芯片才是主流。新兴需求所要求的工艺流程不需要太高，都在28nm工艺流程以上，很多甚至需要65nm、90nm、130nm工艺流程。8寸晶圆厂对应的生产工艺是90nm及以上，基本满足需求。8寸晶圆生产的产品在中国大陆基本可以全产业链掌控，而28nm芯片全产业链国产化基本可以满足目前大部分国产芯片的需求。

 

结论

目前芯片缺货和发货时间延长的情况并没有得到实质性的缓解，大范围的缺货是对整个供应链的挑战。供应链的本能反应是要扩产，但事实是一些芯片代工厂的产能已经出现松动迹象。比如，有消息称，某国际大厂已计划在第四季度恢复接单，这背后是芯片供应链的积极自律。但是，这样的调节能力受到诸多因素的限制，其效果也将面临天花板。如果核心的缺失导致生产的大规模扩张，也可能导致企业更多的不确定性。平衡风险管理和控制与满足生产能力是非常重要的。

 

需求回归正常值后* * *会跌到哪里还是个未知数。

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