芯片，是控制機器人系統的一個部分。

       就工業機器人來說，一臺工業機器人上，需要搭載包括MCU（微控制器芯片）、DSP（數字信號處理芯片）等芯片。工業機器人單支機器手臂中，內建的控制器平均約有八成為MCU芯片。

       MCU即微控制單元芯片，又稱單片機，目前市場上以8位和32位的MCU為主。在原先，MCU并沒有那么緊缺。國內很多做MCU的廠商做的都是中低端產品，主要面向家電IoT、消費電子等品類，利潤低，而且一直打價格戰。也正是因為利潤低，很多芯片代工廠都不愿意做MCU，它們會把產能優先安排給利潤高的例如手機、移動通信等設備的芯片。國際上做MCU的廠大多是IDM，例如英飛凌、意法半導體、恩智浦、德州儀器等。

       ▍市場天花板抬升
       當前，國內許多機器人廠商都爆出缺芯片的情況，中國的芯片產能真的跟不上機器人等智能制造企業對于芯片的實際需求嗎？我們先看幾組數據。

       根據BCG和SIA的數據，2020年，中國芯片市場規模為1434億美元，同比增長9%，占全球36.24%，是全球***大的芯片市場。其中，中國本土需求市場消費占了全球芯片產品的24%，與美國市場相當。如果再加上中國購買的芯片制造成產品，然后再出口到全球的市場規模則是11%。

       有如此大的市場規模，為什么中國市場還會缺芯片？

       一方面是產業升級所帶來的需求陡增，芯片缺貨的原因是全球新興產業需要大量芯片。目前，中國對芯片需求的增速也是全球之首。

       近兩年來，新能源汽車、VR裝備、工業機器人等市場規模不斷擴大，隨著物聯網、自動駕駛的普及，藍牙、WI-FI等芯片的出貨量也在快速增長，這些下游廠商需要大量高規格芯片。比亞迪、埃斯頓和小米等芯片頭部買家，由于收入在過去三年中大幅增長，導致需求量大增。這種過去不存在的趨勢下，使得芯片需求旺盛。

       在工業物聯網這個整體化的大概念下，類似機器人等物聯網中的設備和端口開始大量用到芯片。隨著物聯網發展，導致每個物聯網設備和端口都至少需要用到一個甚至多個MCU，才能更好實現整體化數字化的運營管理。因此，作為智能工廠中重要的控制和傳輸部件，包括工業機器人在內的許多設備的芯片需求陡增并開始朝著多元化方向發展。如今，各行業的主芯片、配套芯片都出現了缺貨，部分下游控制器廠商選擇只給自己的主要客戶供貨。

       作為全球***大的芯片市場，中國大陸2020年本土的芯片制造廠總共只生產了價值83億美元的芯片，占中國市場自身需求的5.9%，只占全球市場份額的2.1%，數據非常尷尬。而且中國大陸龐大產出下的絕大部分芯片仍然是由臺積電，三星，海力士，聯電，英特爾等廠家制造。

       在這種爆發性的市場需求下，大量的芯片缺口出現，新興的消費需求在拉扯本身就緊張的供需關系，加上考慮到通脹，價格上漲成為市場自動調節的***終呈現。一直在市場上打價格戰的微控制器芯片MCU由此成為了此次缺貨的主角，據行內人士透露，目前部分芯片的價格已經翻了10倍，甚至有的還拿不到貨。

       ▍疫情下的新供需關系
      其次，疫情的影響依然較為明顯，從去年下半年以來，受國際環境和疫情等因素影響，全球芯片供應問題愈演愈烈。如果沒有突如其來的疫情以及難以預測的國際政治形勢，產業升級所帶來的需求還不至于使得缺芯的情況如此嚴重。

       疫情下全球主要經濟體無人辦公、無人工廠的狀況，以及后疫情時代相關需求的延續，芯片需求爆發式增長，供不應求情況明顯。全球消費電子行業和工業制造行業需求的提升，也是中國各行業目前芯片短缺的原因。

       東南亞新冠疫情的失控，許多低端制造業都從印度等地挪回了中國大陸，這些工廠的遷移同樣面臨中國勞動力短缺、用工昂貴的問題，機器替代人的需求越來越緊迫。但需求壓迫下，許多供應鏈下游工廠訂單量穩步提升，很多工廠希望能夠一勞永逸，減少勞動力束縛，于是上了更加智能化的工廠設備，這導致制造行業工業機器人以及相關設備的整體需求增大。

       同時，工業機器人等設備上要用到的芯片類型隨之增多。按類型來說，機器人芯片包括感知、決策、傳遞、記憶、運動幾大類功能。原先的工業機器人芯片大多用于本體控制，但如今，有的廠家也希望機器人不僅需要做到可編程、擬人化、通用性，同時，而且還需要具有記憶能力、語言理解能力、圖像識別能力、推理判斷能力等人工智能，這就使得機器人需要搭載各種有獲取外部環境信息能力的傳感器。

       這種狀況促使了各類芯片在機器人上更大面積得到應用，各類芯片需求隨之增加，也導致其中一些芯片，訂單是產能的4倍，價格從幾個月前的100多元漲到了目前的1000多元，交期也從原本的十幾周拖到了二三十周以后。

       需求提升下，市場供應量卻有所下滑。由于國際政治環境的不穩定因素和疫情的影響，海外芯片代工廠的開工率不高，一些海外芯片訂單轉到了中國大陸。只是國外產品在利用率和產品質量上要求更高，在中國大陸只有少數幾家芯片代工廠能夠承接。因此，當一線大廠承接了海外訂單，產能滿載之后，一些中低端產品的訂單也會推后，或者讓渡給小規模的芯片代工廠。

       ▍恐慌性囤貨恐成罪魁禍首
       更深層次來看，造成芯片短缺***主要的原因還是芯片制造公司在去年疫情中的“誤判”，可以看做是廠商希望整體提高行業附加值的手段，導致全球芯片產業鏈結構處于不穩定的狀態。

       在疫情下，許多芯片制造企業宣布減少芯片供應，讓各個芯片設計公司開始競價爭奪產能，缺貨、漲價的趨勢如野火般蔓延，這個原先陷入價格戰的行業開始走上坡路。

       價格直接的影響就在于大量的人為囤貨，而囤貨也加劇了缺貨。

       缺芯影響下，不少國外進口元器件的價格也大幅上漲、交期拉長。許多企業原本正常的庫存周期是3個月，但這次很多企業都以年為單位進行囤貨。同時由于不少代理商是按照去年的計劃報給廠商進行備貨，導致備貨不足，但芯片的需求增長很快，搶購和囤貨導致芯片廠商幾乎是零庫存，而且企業付款非常及時，甚至會預付款，銷量非?？欤@部分產能又在他們囤貨和放貨的過程中出現了大量波動。許多有穩定客戶源的企業，大多選擇不再承接中小企業的訂單，集中保障大客戶訂單量。


       這對長期依賴進口元器件的終端企業來說充滿挑戰，不僅面臨采購成本上漲，甚至還可能因為拿不到貨而不得不停止生產的危機。以意法半導體（ST）物料為例，從去年８月以來，ＳＴＭ３２Ｆ４０７＊＊＊＊、ＳＴＭ３２Ｆ１０３＊＊＊＊等熱門物料價格大幅上漲，漲價幅度高達10-50倍。無***偶，德州儀器（TI）、恩智浦NXP、ADI、AVX的物料與ST有相似的結構行情。這些企業預估，這波缺芯潮至少還會持續一年，會讓價格穩定在一個合理數值。

       因為從產業鏈分工看，芯片行業分為芯片設計、芯片制造和芯片封裝測試。此輪缺貨、漲價的根源，便是芯片制造環節的產能不足。目前全球芯片的需求比產能高約１０％～３０％，要填補這個缺口，制造商需要３～４個月提升產能。測試芯片封裝到系統應用，可能需要近半年的周期，產品再到消費者手中，可能需要一年時間。

       這種缺貨造成了一定的社會恐慌，根據高盛一項***新研究報告，全球有多達169個行業在一定程度上受到芯片短缺影響，從鋼鐵產品、混凝土生產到空調制造，甚至包括肥皂制造業。缺芯的狀況可能持續到2022年，部分類別芯片的短缺可能持續到2023年。隨著芯片短缺持續時間的延長，受芯片短缺影響的行業可能還會進一步增多。

       ▍影響仍將持續
       機器人等智能制造的需求主要在MCU的芯片，其制程以8寸晶圓為主，因此此次芯片缺貨主要集中在8寸晶圓。8寸晶圓的代工廠在國外并不多，大多是一些IDM廠商，例如英飛凌、TI、意法半導體等。在中國臺灣，雖然臺積電（NYSE:TSM）、日月光這些芯片代工大廠也會做一些8寸晶圓的代工，但訂單沒有那么靈活，主要是幾個固定的大客戶。

       另外，臺積電的產能中，先進制程占了大約一半，很難再有多余的產能出來。從臺積電2021年一季度各制程營收占比就可看出，28納米以上（含28納米）的成熟制程占其營收的37%。在中國大陸，主要的8寸晶圓產能集中在中芯國際和華虹半導體。在缺芯之下，中芯國際在2021年一季度的銷售額為11.03億美元，同比增加22.0%。

       但其實也不用那么擔憂芯片，因為相比7nm和5nm這種先進工藝制程的芯片，智能制造大多數設備28nm芯片才是主流。新興需求所需要的工藝制程無需太高，都在28納米工藝制程以上，很多需求甚至65納米、90納米、130納米的工藝制程就可以。8寸晶圓廠所對應的生產工藝制程為90納米及以上，基本滿足需要。8寸晶圓所生產的產品，中國大陸基本可以做到全產業鏈可控，而28nm芯片全產業鏈國產化，目前就基本可以滿足絕大部分國內的芯片需求。

    
       目前，芯片短缺、交貨期延長的局面并沒有實質性緩解，大范圍的缺貨，對整個供應鏈都是挑戰，供應鏈的本能反應是不能坐以待斃，需要擴產，但事實卻是一些芯片代工廠的產能已有松動跡象。例如有消息稱，一家國際大廠已經計劃恢復承接四季度的訂單，這背后就是芯片供應鏈積極自我調節的結果。但這樣的調節能力受限于多種因素，產生的作用也將面臨天花板。如果因為缺芯導致***終大范圍擴產，也可能導致企業更多的不確定性，風險管控和滿足產能兩者取得平衡非常重要。

       價格與產能的拉扯，在需求回歸到正常值之后，***后會落到哪里，這仍然還是一個未知數。

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