Aínda que na segunda metade de 2021, algunhas empresas automobilísticas sinalaron que o problema da escaseza de chips en 2022 mellorará, os fabricantes de equipos orixinais aumentaron as compras e adoptaron unha mentalidade de xogo entre eles, xunto co subministro de capacidade de produción de chips de calidade automotriz madura. As empresas aínda están na fase de expansión da capacidade de produción e o mercado global actual segue estando gravemente afectado pola falta de núcleos.
Ao mesmo tempo, coa transformación acelerada da industria do automóbil cara á electrificación e a intelixencia, a cadea industrial de subministración de chips tamén sufrirá cambios drásticos.
1. A dor do MCU pola falta de núcleo
Agora, mirando cara atrás á escaseza de núcleos que comezou a finais de 2020, o brote é sen dúbida a principal causa do desequilibrio entre a oferta e a demanda de chips para automóbiles. Aínda que unha análise aproximada da estrutura de aplicacións dos chips MCU (microcontroladores) globais mostra que de 2019 a 2020, a distribución de MCU en aplicacións de electrónica para automóbiles ocupará o 33 % do mercado de aplicacións posteriores, pero en comparación coa oficina remota en liña. No que respecta aos deseñadores de chips augas arriba, as fundicións de chips e as empresas de envasado e probas víronse gravemente afectadas por problemas como o peche da epidemia.
As plantas de fabricación de chips pertencentes a industrias con moita man de obra sufrirán unha grave escaseza de man de obra e unha baixa rotación de capital en 2020. Despois de que o deseño de chips augas arriba se transformase segundo as necesidades das empresas automobilísticas, estas non puideron programar completamente a produción, o que dificultou a entrega dos chips a plena capacidade. Nas mans da fábrica de automóbiles, xorde a situación de capacidade de produción de vehículos insuficiente.
En agosto do ano pasado, a planta de STMicroelectronics en Muar, Malaisia, viuse obrigada a pechar algunhas fábricas debido ao impacto da nova epidemia de coronavirus, e o peche provocou directamente que o subministro de chips para Bosch ESP/IPB, VCU, TCU e outros sistemas estivese nun estado de interrupción do subministro durante moito tempo.
Ademais, en 2021, os desastres naturais que os acompañan, como terremotos e incendios, tamén farán que algúns fabricantes non poidan producir a curto prazo. En febreiro do ano pasado, o terremoto causou graves danos á xaponesa Renesas Electronics, un dos principais provedores de chips do mundo.
O erro de avaliación da demanda de chips para vehículos por parte das empresas automobilísticas, xunto co feito de que as fábricas augas arriba converteron a capacidade de produción de chips para vehículos en chips de consumo para garantir o custo dos materiais, deu lugar a que os MCU e os CIS, que teñen a maior superposición entre os chips para automóbiles e os produtos electrónicos convencionais, teñan unha grave escaseza.
Desde un punto de vista técnico, existen polo menos 40 tipos de dispositivos semicondutores tradicionais para automóbiles, e o número total de bicicletas utilizadas é de 500 a 600, que inclúen principalmente MCU, semicondutores de potencia (IGBT, MOSFET, etc.), sensores e varios dispositivos analóxicos. Tamén se empregará unha serie de produtos para vehículos autónomos como chips auxiliares ADAS, CIS, procesadores de IA, lidares, radares de ondas milimétricas e MEMS.
Segundo a demanda de vehículos, o máis afectado nesta crise de escaseza básica é que un coche tradicional necesita máis de 70 chips MCU, e o MCU da automoción é o ESP (Sistema de Programa de Estabilidade Electrónica) e a ECU (Principais compoñentes do chip de control principal do vehículo). Tomando como exemplo a razón principal do declive do Haval H6, dada por Great Wall moitas veces desde o ano pasado, Great Wall dixo que o grave declive das vendas do H6 en moitos meses se debeu á subministración insuficiente do ESP de Bosch que utilizaba. Os anteriormente populares Euler Black Cat e White Cat tamén anunciaron unha suspensión temporal da produción en marzo deste ano debido a problemas como os recortes na subministración do ESP e o aumento do prezo dos chips.
É vergoñento que, aínda que as fábricas de chips para automóbiles estean a construír e habilitar novas liñas de produción de obleas en 2021 e a tentar transferir o proceso dos chips para automóbiles á antiga liña de produción e á nova liña de produción de 12 polgadas no futuro, co fin de aumentar a capacidade de produción e obter economías de escala, o ciclo de entrega de equipos semicondutores adoita ser superior a medio ano. Ademais, o axuste da liña de produción, a verificación do produto e a mellora da capacidade de produción leva moito tempo, o que fai que sexa probable que a nova capacidade de produción sexa efectiva en 2023-2024.
Cómpre mencionar que, aínda que a presión leva moito tempo, as empresas automobilísticas seguen sendo optimistas sobre o mercado. E a nova capacidade de produción de chips está destinada a resolver a maior crise de capacidade de produción de chips actual no futuro.
2. Novo campo de batalla baixo intelixencia eléctrica
Non obstante, para a industria automobilística, a resolución da actual crise dos chips só pode resolver a necesidade urxente da actual asimetría entre a oferta e a demanda do mercado. Ante a transformación das industrias eléctrica e intelixente, a presión sobre a oferta de chips para automóbiles só aumentará exponencialmente no futuro.
Coa crecente demanda de control integrado de vehículos de produtos electrificados, e no momento da actualización da FOTA e da condución automática, o número de chips para vehículos de novas enerxías aumentou de 500-600 na era dos vehículos de combustible a 1.000-1.200. O número de especies tamén aumentou de 40 a 150.
Algúns expertos da industria automobilística afirmaron que, no campo dos vehículos eléctricos intelixentes de alta gama, o número de chips para un só vehículo aumentará varias veces ata máis de 3.000 pezas, e a proporción de semicondutores para automóbiles no custo dos materiais de todo o vehículo aumentará do 4 % en 2019 ao 12 % en 2025, e pode aumentar ata o 20 % en 2030. Isto non só significa que, na era da intelixencia eléctrica, a demanda de chips para vehículos está a aumentar, senón que tamén reflicte o rápido aumento da dificultade técnica e do custo dos chips necesarios para os vehículos.
A diferenza dos fabricantes tradicionais de equipos orixinais, onde o 70 % dos chips para vehículos de combustible son de 40-45 nm e o 25 % son chips de baixa especificación por riba dos 45 nm, a proporción de chips no proceso de 40-45 nm para vehículos eléctricos convencionais e de gama alta no mercado baixou ao 25 %. 45 %, mentres que a proporción de chips por riba dos 45 nm é só do 5 %. Desde un punto de vista técnico, os chips de proceso de gama alta maduros por debaixo dos 40 nm e os chips de proceso de 10 nm e 7 nm máis avanzados son sen dúbida novas áreas de competencia na nova era da industria do automóbil.
Segundo un informe de enquisa publicado por Hushan Capital en 2019, a proporción de semicondutores de potencia en todo o vehículo aumentou rapidamente do 21 % na era dos vehículos de combustible ao 55 %, mentres que os chips MCU caeron do 23 % ao 11 %.
Non obstante, a crecente capacidade de produción de chips revelada por varios fabricantes aínda se limita principalmente aos chips MCU tradicionais que actualmente se encargan do control do motor/chasis/carrozaría.
Para os vehículos intelixentes eléctricos, os chips de IA responsables da percepción e fusión da condución autónoma; os módulos de potencia como os IGBT (transistor de dobre porta illada) responsables da conversión de potencia; os chips de sensores para a monitorización do radar da condución autónoma aumentaron considerablemente a demanda. O máis probable é que se converta nunha nova rolda de problemas de "falta de núcleo" aos que se enfrontarán as empresas automobilísticas na seguinte etapa.
Non obstante, na nova etapa, o que prexudica ás empresas automobilísticas pode non ser o problema da capacidade de produción interferido por factores externos, senón o "pescozo atascado" do chip restrinxido polo aspecto técnico.
Tomando como exemplo a demanda de chips de IA que trae a intelixencia, o volume de computación do software de condución autónoma xa alcanzou o nivel de dous díxitos TOPS (billóns de operacións por segundo), e a potencia de computación dos MCU tradicionais para automóbiles dificilmente pode cumprir os requisitos de computación dos vehículos autónomos. Os chips de IA como as GPU, as FPGA e os ASIC entraron no mercado da automoción.
Na primeira metade do ano pasado, Horizon anunciou oficialmente o lanzamento oficial do seu produto de terceira xeración para vehículos, os chips da serie Journey 5. Segundo os datos oficiais, os chips da serie Journey 5 teñen unha potencia de cálculo de 96 TOPS, un consumo de enerxía de 20 W e unha relación de eficiencia enerxética de 4,8 TOPS/W. En comparación coa tecnoloxía de proceso de 16 nm do chip FSD (función de condución totalmente autónoma) lanzado por Tesla en 2019, os parámetros dun só chip cunha potencia de cálculo de 72 TOPS, un consumo de enerxía de 36 W e unha relación de eficiencia enerxética de 2 TOPS/W melloraron moito. Este logro tamén gañou o favor e a cooperación de moitas empresas automobilísticas, como SAIC, BYD, Great Wall Motor, Chery e Ideal.
Impulsada pola intelixencia, a involución da industria foi extremadamente rápida. Comezando co FSD de Tesla, o desenvolvemento de chips de control principal de IA é como abrir unha caixa de Pandora. Pouco despois de Journey 5, NVIDIA lanzou rapidamente o chip Orin que será dun só chip. A potencia de cálculo aumentou a 254 TOPS. En termos de reservas técnicas, Nvidia incluso presentou un chip SoC Atlan cunha potencia de cálculo única de ata 1000 TOPS para o público o ano pasado. Na actualidade, NVIDIA ocupa firmemente unha posición de monopolio no mercado de GPU de chips de control principal para automóbiles, mantendo unha cota de mercado do 70 % durante todo o ano.
Aínda que a entrada do xigante dos teléfonos móbiles Huawei na industria do automóbil desencadeou ondas de competencia na industria dos chips para automóbiles, é ben sabido que, baixo a interferencia de factores externos, Huawei ten unha rica experiencia en deseño en SoC de proceso de 7 nm, pero non pode axudar aos principais fabricantes de chips a promocionarse no mercado.
As institucións de investigación especulan que o valor das bicicletas con chip de IA está a aumentar rapidamente de 100 dólares estadounidenses en 2019 a máis de 1.000 dólares estadounidenses en 2025; ao mesmo tempo, o mercado nacional de chips de IA para automóbiles tamén aumentará de 900 millóns de dólares estadounidenses en 2019 a 91 en 2025. Cen millóns de dólares estadounidenses. O rápido crecemento da demanda do mercado e o monopolio tecnolóxico dos chips de alto nivel farán sen dúbida que o desenvolvemento intelixente futuro das empresas automobilísticas sexa aínda máis difícil.
Do mesmo xeito que a demanda no mercado de chips de IA, os IGBT, como un compoñente semicondutor importante (incluíndo chips, substratos illantes, terminais e outros materiais) nos novos vehículos enerxéticos cunha relación custo de ata o 8-10 %, tamén teñen un profundo impacto no desenvolvemento futuro da industria do automóbil. Aínda que empresas nacionais como BYD, Star Semiconductor e Silan Microelectronics comezaron a subministrar IGBT para empresas automobilísticas nacionais, polo de agora, a capacidade de produción de IGBT das empresas mencionadas aínda está limitada pola escala das empresas, o que dificulta a cobertura do rápido crecemento do mercado nacional de novas fontes de enerxía.
A boa noticia é que, de cara á seguinte etapa da substitución dos IGBT polo SiC, as empresas chinesas non se quedan atrás no deseño, e espérase que a ampliación das capacidades de deseño e produción de SiC baseadas nas capacidades de I+D de IGBT canto antes axude ás empresas e tecnoloxías automobilísticas. Os fabricantes obteñen unha vantaxe na seguinte etapa da competencia.
3. Yunyi Semiconductor, fabricación intelixente central
Ante a escaseza de chips na industria do automóbil, Yunyi comprométese a resolver o problema de subministración de materiais semicondutores para os clientes da industria do automóbil. Se queres saber máis sobre os accesorios de Yunyi Semiconductor e facer unha consulta, fai clic na ligazón:https://www.yunyi-china.net/semiconductor/.
Data de publicación: 25 de marzo de 2022