Deși în a doua jumătate a anului 2021, unele companii auto au subliniat că problema deficitului de cipuri în 2022 se va îmbunătăți, producătorii de echipamente originale (OEM) și-au sporit achizițiile și au o mentalitate de joc unii cu alții, coroborată cu furnizarea unei capacități mature de producție de cipuri de calitate auto. Companiile se află încă în stadiul de extindere a capacității de producție, iar piața globală actuală este încă serios afectată de lipsa nucleelor.
În același timp, odată cu transformarea accelerată a industriei auto către electrificare și inteligență, lanțul industrial de aprovizionare cu cipuri va suferi, de asemenea, schimbări dramatice.
1. Durerea MCU din cauza lipsei de nucleu
Privind acum în urmă la deficitul de nuclee care a început la sfârșitul anului 2020, epidemia este, fără îndoială, principala cauză a dezechilibrului dintre cererea și oferta de cipuri auto. Deși o analiză aproximativă a structurii aplicațiilor globale de cipuri MCU (microcontrolere) arată că, între 2019 și 2020, distribuția MCU-urilor în aplicațiile electronice auto va ocupa 33% din piața aplicațiilor din aval, comparativ cu birourile online la distanță. În ceea ce privește proiectanții de cipuri din amonte, turnătoriile de cipuri și companiile de ambalare și testare au fost serios afectate de probleme precum stoparea epidemiei.
Fabricile de producție de cipuri aparținând industriilor cu utilizare intensivă a forței de muncă vor suferi în 2020 de o lipsă gravă de forță de muncă și de o rotație slabă a capitalului. După ce proiectarea cipurilor în amonte a fost transformată în funcție de nevoile companiilor auto, acestea nu au reușit să programeze complet producția, ceea ce a îngreunat livrarea cipurilor la capacitate maximă. În mâinile fabricilor auto, apare situația unei capacități insuficiente de producție a vehiculelor.
În august anul trecut, fabrica STMicroelectronics din Muar, Malaezia, a fost nevoită să închidă unele fabrici din cauza impactului noii epidemii de coronavirus, iar închiderea a dus direct la întreruperea furnizării de cipuri pentru Bosch ESP/IPB, VCU, TCU și alte sisteme pentru o perioadă lungă de timp.
În plus, în 2021, dezastrele naturale care vor urma acest proces, cum ar fi cutremurele și incendiile, vor face ca unii producători să nu poată produce pe termen scurt. În februarie anul trecut, cutremurul a provocat pagube grave companiei japoneze Renesas Electronics, unul dintre principalii furnizori de cipuri din lume.
Evaluarea greșită a cererii de cipuri pentru vehicule de către companiile auto, coroborată cu faptul că fabricile din amonte au convertit capacitatea de producție a cipurilor pentru vehicule în cipuri de consum pentru a garanta costul materialelor, a dus la o lipsă gravă de MCU și CIS (senzor de imagine CMOS), care au cea mai mare suprapunere între cipurile auto și produsele electronice obișnuite.
Din punct de vedere tehnic, există cel puțin 40 de tipuri de dispozitive semiconductoare tradiționale pentru automobile, iar numărul total de biciclete utilizate este de 500-600, incluzând în principal MCU, semiconductori de putere (IGBT, MOSFET etc.), senzori și diverse dispozitive analogice. Vehiculele autonome vor fi, de asemenea, utilizate într-o serie de produse precum cipuri auxiliare ADAS, CIS, procesoare AI, lidare, radare cu unde milimetrice și MEMS.
Conform cererii de vehicule, cele mai afectate de această criză a deficitului de vehicule sunt cele care necesită peste 70 de cipuri MCU pentru o mașină tradițională, iar MCU-ul auto este ESP-ul (Sistemul Electronic de Program de Stabilitate) și ECU-ul (Componentele principale ale cipului de control principal al vehiculului). Luând ca exemplu principalul motiv al declinului Haval H6, dat de Great Wall de mai multe ori de anul trecut, Great Wall a declarat că scăderea serioasă a vânzărilor de H6 în multe luni s-a datorat ofertei insuficiente de ESP-uri Bosch pe care le-a folosit. Modelele populare anterior Euler Black Cat și White Cat au anunțat, de asemenea, o suspendare temporară a producției în martie a acestui an din cauza unor probleme precum reducerea aprovizionării cu ESP-uri și creșterea prețurilor cipurilor.
În mod jenant, deși fabricile de cipuri auto construiesc și activează noi linii de producție de napolitane în 2021 și încearcă să transfere procesul de fabricare a cipurilor auto pe vechea linie de producție și pe noua linie de producție de 12 inci în viitor, pentru a crește capacitatea de producție și a obține economii de scară, ciclul de livrare a echipamentelor semiconductoare este adesea mai mare de jumătate de an. În plus, ajustarea liniei de producție, verificarea produsului și îmbunătățirea capacității de producție necesită mult timp, ceea ce face ca noua capacitate de producție să fie probabil eficientă în 2023-2024.
Este de menționat că, deși presiunea persistă de mult timp, companiile auto sunt încă optimiste în ceea ce privește piața. Iar noua capacitate de producție a cipurilor este destinată să rezolve cea mai mare criză actuală a capacității de producție a cipurilor în viitor.
2. Un nou câmp de luptă sub inteligență electrică
Cu toate acestea, pentru industria auto, rezolvarea actualei crize a cipurilor ar putea doar să rezolve nevoia urgentă a asimetriei actuale dintre cererea și oferta de pe piață. Având în vedere transformarea industriilor electrice și inteligente, presiunea asupra ofertei de cipuri auto va crește exponențial în viitor.
Odată cu creșterea cererii de control integrat al vehiculelor pentru produsele electrificate și în momentul modernizării FOTA și al conducerii automate, numărul de cipuri pentru vehiculele cu energie nouă a crescut de la 500-600 în era vehiculelor pe combustibil la 1.000-1.200. Numărul de specii a crescut, de asemenea, de la 40 la 150.
Unii experți din industria auto au afirmat că, în domeniul vehiculelor electrice inteligente de înaltă performanță, numărul de cipuri pentru un singur vehicul va crește de câteva ori, ajungând la peste 3.000 de bucăți, iar proporția semiconductorilor auto în costul materialelor întregului vehicul va crește de la 4% în 2019 la 12% în 2025 și ar putea crește la 20% până în 2030. Acest lucru nu înseamnă doar că, în era inteligenței electrice, cererea de cipuri pentru vehicule este în creștere, ci reflectă și creșterea rapidă a dificultății tehnice și a costului cipurilor necesare pentru vehicule.
Spre deosebire de producătorii tradiționali de echipamente originale (OEM), unde 70% dintre cipurile pentru vehiculele pe combustibil au o grosime de 40-45 nm, iar 25% sunt cipuri cu specificații joase, peste 45 nm, proporția cipurilor cu proces de 40-45 nm pentru vehiculele electrice mainstream și high-end de pe piață a scăzut la 25%. 45%, în timp ce proporția cipurilor cu proces de peste 45 nm este de doar 5%. Din punct de vedere tehnic, cipurile mature de proces high-end, sub 40 nm, și cipurile mai avansate de 10 nm și 7 nm reprezintă, fără îndoială, noi domenii de concurență în noua eră a industriei auto.
Conform unui raport de sondaj publicat de Hushan Capital în 2019, proporția semiconductorilor de putere din întregul vehicul a crescut rapid de la 21% în era vehiculelor pe combustibil la 55%, în timp ce cipurile MCU au scăzut de la 23% la 11%.
Cu toate acestea, capacitatea de producție în creștere a cipurilor dezvăluită de diverși producători este încă limitată în mare parte la cipurile tradiționale MCU responsabile în prezent pentru controlul motorului/șasiului/caroserii.
Pentru vehiculele electrice inteligente, cipurile AI responsabile de percepția și fuziunea conducerii autonome; modulele de putere precum IGBT (tranzistor dual cu poartă izolată) responsabile de conversia puterii; cipurile senzoriale pentru monitorizarea radarului conducerii autonome au crescut considerabil cererea. Cel mai probabil, aceasta va deveni o nouă rundă de probleme de „lipsă a nucleului” cu care se vor confrunta companiile auto în etapa următoare.
Totuși, în noua etapă, ceea ce împiedică companiile auto s-ar putea să nu fie problema capacității de producție interferată de factori externi, ci „gâtul blocat” al cipului restricționat de aspectul tehnic.
Luând ca exemplu cererea de cipuri AI adusă de inteligență, volumul de calcul al software-ului de conducere autonomă a atins deja nivelul de două cifre TOPS (trilioane de operațiuni pe secundă), iar puterea de calcul a microcontrolerelor auto tradiționale cu greu poate satisface cerințele de calcul ale vehiculelor autonome. Cipuri AI precum GPU-uri, FPGA-uri și ASIC-uri au intrat pe piața auto.
În prima jumătate a anului trecut, Horizon a anunțat oficial lansarea produsului său de generație a treia pentru vehicule, cipurile din seria Journey 5. Conform datelor oficiale, cipurile din seria Journey 5 au o putere de calcul de 96TOPS, un consum de energie de 20W și un raport de eficiență energetică de 4,8TOPS/W. Comparativ cu tehnologia de procesare de 16nm a cipului FSD (funcție de conducere complet autonomă) lansat de Tesla în 2019, parametrii unui singur cip cu o putere de calcul de 72TOPS, un consum de energie de 36W și un raport de eficiență energetică de 2TOPS/W au fost mult îmbunătățiți. Această realizare a câștigat, de asemenea, favoarea și cooperarea multor companii auto, inclusiv SAIC, BYD, Great Wall Motor, Chery și Ideal.
Impulsionată de inteligență, involuția industriei a fost extrem de rapidă. Pornind de la FSD-ul Tesla, dezvoltarea cipurilor de control principal bazate pe inteligență artificială este ca și cum ai deschide o cutie a Pandorei. La scurt timp după Journey 5, NVIDIA a lansat rapid cipul Orin, care va fi un singur cip. Puterea de calcul a crescut la 254TOPS. În ceea ce privește rezervele tehnice, Nvidia a prezentat chiar și anul trecut un cip Atlan SoC cu o putere de calcul de până la 1000TOPS pentru public. În prezent, NVIDIA ocupă ferm o poziție de monopol pe piața GPU-urilor pentru cipurile de control principal pentru automobile, menținând o cotă de piață de 70% pe tot parcursul anului.
Deși intrarea gigantului de telefonie mobilă Huawei în industria auto a declanșat valuri de concurență în industria cipurilor auto, este bine cunoscut faptul că, sub influența factorilor externi, Huawei are o bogată experiență în proiectarea SoC-urilor cu proces de 7nm, dar nu poate ajuta producătorii de top de cipuri să își promoveze piața.
Instituțiile de cercetare speculează că valoarea bicicletelor cu cipuri AI crește rapid de la 100 USD în 2019 la peste 1.000 USD până în 2025; în același timp, piața internă a cipurilor AI pentru industria auto va crește, de asemenea, de la 900 de milioane USD în 2019 la 91 în 2025. O sută de milioane de dolari SUA. Creșterea rapidă a cererii pieței și monopolul tehnologic al cipurilor de înaltă calitate vor face, fără îndoială, dezvoltarea inteligentă viitoare a companiilor auto și mai dificilă.
Similar cererii de pe piața cipurilor de inteligență artificială, IGBT-urile, ca o componentă semiconductoare importantă (inclusiv cipuri, substraturi izolatoare, terminale și alte materiale) în noile vehicule energetice, cu un raport cost de până la 8-10%, au, de asemenea, un impact profund asupra dezvoltării viitoare a industriei auto. Deși companii autohtone precum BYD, Star Semiconductor și Silan Microelectronics au început să furnizeze IGBT-uri pentru companiile autohtone de automobile, deocamdată, capacitatea de producție IGBT a companiilor menționate mai sus este încă limitată de amploarea acestora, ceea ce face dificilă acoperirea creșterii rapide a pieței interne a noilor surse de energie.
Vestea bună este că, în perspectiva următoarei etape de înlocuire a IGBT-urilor cu SiC, companiile chineze nu sunt cu mult în urmă în ceea ce privește configurația, iar extinderea cât mai curând posibil a capacităților de proiectare și producție a SiC, bazate pe capacitățile de cercetare și dezvoltare IGBT, este de așteptat să ajute companiile și tehnologiile auto. Producătorii obțin un avantaj în următoarea etapă a concurenței.
3. Yunyi Semiconductor, producție inteligentă de bază
Confruntată cu deficitul de cipuri din industria auto, Yunyi se angajează să rezolve problema aprovizionării cu materiale semiconductoare pentru clienții din industria auto. Dacă doriți să aflați mai multe despre accesoriile Yunyi Semiconductor și să trimiteți o cerere, vă rugăm să faceți clic pe link:https://www.yunyi-china.net/semiconductor/.
Data publicării: 25 martie 2022