Chociaż w drugiej połowie 2021 r. niektórzy producenci samochodów wskazali, że problem niedoboru chipów w 2022 r. ulegnie poprawie, producenci OEM zwiększyli zakupy i zaczęli podchodzić do siebie w sposób rywalizacyjny, a także zwiększyli podaż dojrzałych mocy produkcyjnych chipów klasy motoryzacyjnej. Przedsiębiorstwa nadal znajdują się na etapie rozbudowy mocy produkcyjnych, a obecny rynek globalny nadal poważnie odczuwa brak rdzeni.
Jednocześnie, wraz z przyspieszoną transformacją przemysłu motoryzacyjnego w kierunku elektryfikacji i inteligencji, łańcuch dostaw układów scalonych również ulegnie drastycznym zmianom.
1. Ból MCU spowodowany brakiem rdzenia
Teraz, patrząc wstecz na niedobór rdzeni, który rozpoczął się pod koniec 2020 r., wybuch jest niewątpliwie główną przyczyną braku równowagi między podażą a popytem na chipy samochodowe. Chociaż pobieżna analiza struktury aplikacji globalnych chipów MCU (mikrokontrolerów) pokazuje, że w latach 2019–2020 dystrybucja MCU w aplikacjach elektroniki samochodowej zajmie 33% rynku aplikacji downstream, ale w porównaniu ze zdalnym biurem online Jeśli chodzi o projektantów chipów upstream, odlewnie chipów oraz firmy zajmujące się pakowaniem i testowaniem zostały poważnie dotknięte problemami, takimi jak zamknięcie epidemii.
Zakłady produkujące chipy należące do pracochłonnych branż będą cierpieć z powodu poważnych niedoborów siły roboczej i słabej rotacji kapitału w 2020 r. Po przekształceniu projektu chipa w górę łańcucha dostaw na potrzeby firm samochodowych, nie udało się w pełni zaplanować produkcji, co utrudnia dostarczanie chipów do pełnej wydajności. W rękach fabryki samochodów pojawia się sytuacja niewystarczającej zdolności produkcyjnej pojazdów.
W sierpniu ubiegłego roku zakład STMicroelectronics w Muar w Malezji został zmuszony do zamknięcia niektórych fabryk z powodu wpływu epidemii nowego koronawirusa. Zamknięcie to bezpośrednio doprowadziło do długotrwałej przerwy w dostawach układów scalonych do systemów Bosch ESP/IPB, VCU, TCU i innych.
Ponadto w 2021 r. towarzyszące klęski żywiołowe, takie jak trzęsienia ziemi i pożary, również spowodują, że niektórzy producenci nie będą w stanie produkować w krótkim okresie. W lutym ubiegłego roku trzęsienie ziemi spowodowało poważne szkody w japońskiej firmie Renesas Electronics, jednym z największych dostawców chipów na świecie.
Błędna ocena popytu na układy scalone do pojazdów przez producentów samochodów, w połączeniu z faktem, że fabryki zajmujące się produkcją układów scalonych do pojazdów przestawiły moce produkcyjne na układy scalone do zastosowań konsumenckich, aby zagwarantować koszty materiałów, spowodowały, że mikrokontrolery (MCU) i układy scalone (CIS), które mają największe pokrycie między układami scalonymi do pojazdów a głównymi produktami elektronicznymi, są w poważnym niedoborze.
Z technicznego punktu widzenia istnieje co najmniej 40 rodzajów tradycyjnych samochodowych układów półprzewodnikowych, a całkowita liczba używanych rowerów wynosi 500-600, które obejmują głównie MCU, półprzewodniki mocy (IGBT, MOSFET itp.), czujniki i różne urządzenia analogowe. Pojazdy autonomiczne również Seria produktów, takich jak pomocnicze układy scalone ADAS, CIS, procesory AI, lidary, radary milimetrowe i MEMS, będzie używana.
Zgodnie z liczbą popytu na pojazdy, najbardziej dotkniętym tym głównym kryzysem niedoboru jest to, że tradycyjny samochód potrzebuje ponad 70 chipów MCU, a samochodowym MCU jest ESP (Electronic Stability Program System) i ECU (Główne komponenty głównego układu sterowania pojazdu). Biorąc za przykład główny powód spadku sprzedaży Haval H6 podawany przez Great Wall wiele razy od zeszłego roku, Great Wall stwierdził, że poważny spadek sprzedaży H6 w wielu miesiącach był spowodowany niewystarczającą podażą Bosch ESP, którego używał. Wcześniej popularne Euler Black Cat i White Cat również ogłosiły tymczasowe zawieszenie produkcji w marcu tego roku z powodu takich problemów, jak cięcia dostaw ESP i wzrosty cen chipów.
Co żenujące, chociaż fabryki układów scalonych budują i uruchamiają nowe linie produkcyjne płytek w 2021 r. oraz próbują przenieść proces produkcji układów scalonych do starej linii produkcyjnej i nowej 12-calowej linii produkcyjnej w przyszłości, aby zwiększyć zdolność produkcyjną i uzyskać korzyści skali, cykl dostaw sprzętu półprzewodnikowego często trwa ponad pół roku. Ponadto dostosowanie linii produkcyjnej, weryfikacja produktu i poprawa zdolności produkcyjnej zajmują dużo czasu, co sprawia, że nowe zdolności produkcyjne prawdopodobnie będą skuteczne w latach 2023–2024.
Warto wspomnieć, że chociaż presja utrzymuje się od dłuższego czasu, firmy samochodowe nadal są optymistycznie nastawione do rynku. A nowe moce produkcyjne chipów mają rozwiązać obecny największy kryzys mocy produkcyjnych chipów w przyszłości.
2. Nowe pole bitwy pod kontrolą wywiadu elektrycznego
Jednak dla przemysłu motoryzacyjnego rozwiązanie obecnego kryzysu chipów może jedynie rozwiązać pilną potrzebę obecnej asymetrii podaży i popytu na rynku. W obliczu transformacji przemysłu elektrycznego i inteligentnego presja podaży chipów samochodowych będzie w przyszłości tylko wzrastać wykładniczo.
Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na zintegrowane sterowanie pojazdami zelektryfikowanymi oraz w momencie modernizacji FOTA i automatycznej jazdy, liczba chipów dla nowych pojazdów energetycznych została zmodernizowana z 500-600 w erze pojazdów spalinowych do 1000-1200. Liczba gatunków również wzrosła z 40 do 150.
Niektórzy eksperci z branży motoryzacyjnej stwierdzili, że w przyszłości w dziedzinie inteligentnych pojazdów elektrycznych najwyższej klasy liczba chipów do pojedynczych pojazdów wzrośnie kilkukrotnie do ponad 3000 sztuk, a udział półprzewodników samochodowych w kosztach materiałowych całego pojazdu wzrośnie z 4% w 2019 r. do 12% w 2025 r. % i może wzrosnąć do 20% do 2030 r. Oznacza to nie tylko, że w erze inteligencji elektrycznej rośnie zapotrzebowanie na chipy do pojazdów, ale także odzwierciedla szybki wzrost trudności technicznych i kosztów chipów wymaganych do pojazdów.
W przeciwieństwie do tradycyjnych producentów OEM, gdzie 70% chipów dla pojazdów spalinowych ma technologię 40-45 nm, a 25% to chipy o niskiej specyfikacji powyżej 45 nm, udział chipów w procesie 40-45 nm dla popularnych i zaawansowanych pojazdów elektrycznych na rynku spadł do 25%. 45%, podczas gdy udział chipów w procesie powyżej 45 nm wynosi zaledwie 5%. Z technicznego punktu widzenia dojrzałe chipy w procesie poniżej 40 nm oraz bardziej zaawansowane chipy w procesie 10 nm i 7 nm są niewątpliwie nowymi obszarami konkurencji w nowej erze przemysłu motoryzacyjnego.
Według raportu z badania opublikowanego w 2019 r. przez Hushan Capital, udział półprzewodników mocy w całym pojeździe gwałtownie wzrósł z 21% w erze pojazdów spalinowych do 55%, podczas gdy udział układów scalonych MCU spadł z 23% do 11%.
Jednakże rozwijające się możliwości produkcji układów scalonych, o których informują różni producenci, nadal ograniczają się głównie do tradycyjnych układów MCU, odpowiadających obecnie za sterowanie silnikiem/podwoziem/nadwoziem.
W przypadku inteligentnych pojazdów elektrycznych, chipy AI odpowiedzialne za autonomiczną percepcję jazdy i fuzję; moduły mocy, takie jak IGBT (izolowany tranzystor z podwójną bramką) odpowiedzialne za konwersję mocy; chipy czujników do autonomicznego monitorowania radarowego jazdy znacznie zwiększyły popyt. Najprawdopodobniej stanie się to nową rundą problemów „braku rdzenia”, z którymi firmy samochodowe będą musiały się zmierzyć w kolejnym etapie.
Jednak na nowym etapie przeszkodą dla firm samochodowych może okazać się nie problem zdolności produkcyjnej zakłóconej przez czynniki zewnętrzne, ale „utknięta szyjka” układu scalonego, ograniczona przez stronę techniczną.
Biorąc pod uwagę popyt na chipy AI wywołany przez inteligencję jako przykład, wolumen obliczeniowy oprogramowania autonomicznej jazdy osiągnął już dwucyfrowy poziom TOPS (bilionów operacji na sekundę), a moc obliczeniowa tradycyjnych samochodowych mikrokontrolerów ledwo spełnia wymagania obliczeniowe pojazdów autonomicznych. Chipy AI, takie jak GPU, FPGA i ASIC, weszły na rynek motoryzacyjny.
W pierwszej połowie ubiegłego roku Horizon oficjalnie ogłosiło, że jego produkt trzeciej generacji klasy samochodowej, chipy z serii Journey 5, zostały oficjalnie wydane. Według oficjalnych danych chipy z serii Journey 5 mają moc obliczeniową 96TOPS, pobór mocy 20 W i współczynnik efektywności energetycznej 4,8TOPS/W. . W porównaniu z technologią procesu 16 nm chipa FSD (w pełni autonomiczna funkcja jazdy) wydanego przez Teslę w 2019 r., parametry pojedynczego chipa o mocy obliczeniowej 72TOPS, poborze mocy 36 W i współczynniku efektywności energetycznej 2TOPS/W zostały znacznie ulepszone. To osiągnięcie zyskało również przychylność i współpracę wielu firm samochodowych, w tym SAIC, BYD, Great Wall Motor, Chery i Ideal.
Napędzana inteligencją, inwolucja branży była niezwykle szybka. Zaczynając od FSD Tesli, rozwój głównych układów sterowania AI jest jak otwieranie puszki Pandory. Krótko po Journey 5, NVIDIA szybko wypuściła układ Orin, który będzie jednoprocesorowy. Moc obliczeniowa wzrosła do 254TOPS. Jeśli chodzi o rezerwy techniczne, Nvidia nawet zapowiedziała układ SoC Atlan o pojedynczej mocy obliczeniowej do 1000TOPS dla ogółu społeczeństwa w zeszłym roku. Obecnie NVIDIA zajmuje zdecydowanie monopolistyczną pozycję na rynku układów GPU głównego sterowania samochodowego, utrzymując udział w rynku na poziomie 70% przez cały rok.
Chociaż wejście giganta telefonii komórkowej Huawei na rynek motoryzacyjny wywołało falę konkurencji w branży układów scalonych do samochodów, powszechnie wiadomo, że mimo zakłóceń ze strony czynników zewnętrznych Huawei ma bogate doświadczenie w projektowaniu układów SoC w procesie technologicznym 7 nm, ale nie jest w stanie pomóc czołowym producentom układów scalonych w promocji rynku.
Instytucje badawcze spekulują, że wartość rowerów z chipami AI gwałtownie rośnie ze 100 USD w 2019 r. do ponad 1000 USD do 2025 r.; w tym samym czasie krajowy rynek chipów AI w motoryzacji wzrośnie również z 900 mln USD w 2019 r. do 91 mln USD w 2025 r. Sto milionów dolarów. Szybki wzrost popytu rynkowego i technologiczny monopol na wysokiej jakości chipy niewątpliwie utrudnią przyszły inteligentny rozwój firm samochodowych.
Podobnie jak popyt na rynku układów scalonych AI, IGBT, jako ważny komponent półprzewodnikowy (w tym układy scalone, podłoża izolacyjne, zaciski i inne materiały) w nowym pojeździe energetycznym o współczynniku kosztów do 8-10%, ma również głęboki wpływ na przyszły rozwój przemysłu motoryzacyjnego. Chociaż krajowe firmy, takie jak BYD, Star Semiconductor i Silan Microelectronics, zaczęły dostarczać IGBT dla krajowych firm samochodowych, na razie zdolność produkcyjna IGBT wyżej wymienionych firm jest nadal ograniczona skalą przedsiębiorstw, co utrudnia pokrycie szybko rosnącego krajowego wzrostu rynku nowych źródeł energii.
Dobra wiadomość jest taka, że w obliczu kolejnego etapu zastępowania IGBT przez SiC chińskie firmy nie pozostają daleko w tyle pod względem układu, a rozszerzenie możliwości projektowania i produkcji SiC w oparciu o możliwości badawczo-rozwojowe IGBT tak szybko, jak to możliwe, ma pomóc firmom samochodowym i technologiom. Producenci zyskują przewagę w kolejnym etapie konkurencji.
3. Yunyi Semiconductor, rdzeń inteligentnej produkcji
W obliczu niedoboru chipów w przemyśle motoryzacyjnym Yunyi zobowiązało się do rozwiązania problemu dostaw materiałów półprzewodnikowych dla klientów z przemysłu motoryzacyjnego. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o akcesoriach Yunyi Semiconductor i złożyć zapytanie, kliknij link:https://www.yunyi-china.net/semiconductor/.
Czas publikacji: 25-03-2022