Tot i que a la segona meitat del 2021, algunes companyies automobilístiques van assenyalar que el problema de l'escassetat de xips millorarà el 2022, els fabricants d'equips originals (OEM) han augmentat les compres i han adoptat una mentalitat de joc entre ells, juntament amb el subministrament de capacitat de producció de xips madurs de qualitat automobilística. Les empreses encara es troben en la fase d'ampliació de la capacitat de producció i el mercat global actual encara es veu greument afectat per la manca de nuclis.
Alhora, amb la transformació accelerada de la indústria de l'automoció cap a l'electrificació i la intel·ligència, la cadena industrial de subministrament de xips també experimentarà canvis dràstics.
1. El dolor de l'UCM per la manca de nucli
Ara, mirant enrere a l'escassetat de nuclis que va començar a finals del 2020, el brot és sens dubte la principal causa del desequilibri entre l'oferta i la demanda de xips per a automòbils. Tot i que una anàlisi aproximada de l'estructura d'aplicacions dels xips MCU (microcontroladors) globals mostra que del 2019 al 2020, la distribució de MCU en aplicacions d'electrònica per a automòbils ocuparà el 33% del mercat d'aplicacions posteriors, però en comparació amb l'oficina remota en línia. Pel que fa als dissenyadors de xips aigües amunt, les foneries de xips i les empreses d'envasament i proves s'han vist greument afectades per problemes com l'aturada de l'epidèmia.
Les plantes de fabricació de xips pertanyents a indústries intensives en mà d'obra patiran una greu escassetat de mà d'obra i una baixa rotació de capital el 2020. Després que el disseny de xips aigües amunt s'hagi transformat per adaptar-se a les necessitats de les empreses automobilístiques, no s'ha pogut programar completament la producció, cosa que dificulta el lliurament dels xips a plena capacitat. A les mans de la fàbrica d'automòbils, apareix la situació d'una capacitat de producció de vehicles insuficient.
L'agost de l'any passat, la planta de Muar de STMicroelectronics a Muar, Malàisia, es va veure obligada a tancar algunes fàbriques a causa de l'impacte de la nova epidèmia de la corona, i el tancament va provocar directament que el subministrament de xips per a Bosch ESP/IPB, VCU, TCU i altres sistemes estigués en un estat d'interrupció del subministrament durant molt de temps.
A més, el 2021, els desastres naturals que l'acompanyaran, com ara terratrèmols i incendis, també impediran que alguns fabricants puguin produir a curt termini. El febrer de l'any passat, el terratrèmol va causar greus danys a Renesas Electronics del Japó, un dels principals proveïdors de xips del món.
El mal càlcul de la demanda de xips per a vehicles per part de les empreses automobilístiques, juntament amb el fet que les fàbriques de producció han convertit la capacitat de producció de xips per a vehicles en xips de consum per tal de garantir el cost dels materials, ha donat lloc a una greu escassetat de MCU i CIS, que tenen la major superposició entre els xips per a automòbils i els productes electrònics convencionals. (Sensor d'imatge CMOS).
Des d'un punt de vista tècnic, hi ha almenys 40 tipus de dispositius semiconductors tradicionals per a automoció, i el nombre total de bicicletes utilitzades és de 500 a 600, que inclouen principalment MCU, semiconductors de potència (IGBT, MOSFET, etc.), sensors i diversos dispositius analògics. També s'utilitzaran vehicles autònoms una sèrie de productes com ara xips auxiliars ADAS, CIS, processadors d'IA, lidars, radars d'ones mil·limètriques i MEMS.
Segons la demanda de vehicles, els més afectats en aquesta crisi d'escassetat bàsica són els cotxes tradicionals que necessiten més de 70 xips MCU, i els MCU de l'automoció són l'ESP (Sistema de Programa d'Estabilitat Electrònica) i l'ECU (components principals del xip de control principal del vehicle). Prenent com a exemple la raó principal del declivi del Haval H6, donada per Great Wall moltes vegades des de l'any passat, Great Wall va dir que la greu caiguda de les vendes de l'H6 en molts mesos es va deure a la insuficiència de subministrament de l'ESP de Bosch que utilitzava. Els anteriorment populars Euler Black Cat i White Cat també van anunciar una suspensió temporal de la producció al març d'aquest any a causa de problemes com ara retallades en el subministrament de l'ESP i augments del preu dels xips.
Curiosament, tot i que les fàbriques de xips per a automòbils estan construint i habilitant noves línies de producció d'oblies el 2021 i intentant transferir el procés dels xips per a automòbils a l'antiga línia de producció i a la nova línia de producció de 12 polzades en el futur, per tal d'augmentar la capacitat de producció i obtenir economies d'escala, el cicle de lliurament d'equips semiconductors sovint és de més de mig any. A més, l'ajust de la línia de producció, la verificació del producte i la millora de la capacitat de producció triguen molt de temps, cosa que fa que sigui probable que la nova capacitat de producció sigui efectiva el 2023-2024.
Val a dir que, tot i que la pressió ha durat molt de temps, les empreses automobilístiques encara són optimistes sobre el mercat. I la nova capacitat de producció de xips està destinada a resoldre la crisi actual de capacitat de producció de xips més gran en el futur.
2. Nou camp de batalla sota intel·ligència elèctrica
Tanmateix, per a la indústria de l'automoció, la resolució de l'actual crisi dels xips només pot resoldre la necessitat urgent de l'asimetria actual entre l'oferta i la demanda del mercat. Davant la transformació de les indústries elèctriques i intel·ligents, la pressió de l'oferta de xips per a automòbils només augmentarà exponencialment en el futur.
Amb la creixent demanda de control integrat de vehicles de productes electrificats, i en el moment de l'actualització de FOTA i la conducció automàtica, el nombre de xips per a vehicles de nova energia s'ha actualitzat de 500-600 en l'era dels vehicles de combustible a 1.000-1.200. El nombre d'espècies també ha augmentat de 40 a 150.
Alguns experts de la indústria de l'automoció van dir que en el camp dels vehicles elèctrics intel·ligents d'alta gamma en el futur, el nombre de xips per a un sol vehicle augmentarà diverses vegades fins a més de 3.000 peces, i la proporció de semiconductors d'automoció en el cost del material de tot el vehicle augmentarà del 4% el 2019 al 12% el 2025, i pot augmentar fins al 20% el 2030. Això no només significa que a l'era de la intel·ligència elèctrica, la demanda de xips per a vehicles està augmentant, sinó que també reflecteix el ràpid augment de la dificultat tècnica i el cost dels xips necessaris per als vehicles.
A diferència dels fabricants d'equips originals (OEM) tradicionals, on el 70% dels xips per a vehicles de combustible són de 40-45 nm i el 25% són xips de baixa especificació per sobre dels 45 nm, la proporció de xips en el procés de 40-45 nm per a vehicles elèctrics convencionals i d'alta gamma al mercat ha baixat al 25%. 45%, mentre que la proporció de xips per sobre dels 45 nm és només del 5%. Des d'un punt de vista tècnic, els xips de procés d'alta gamma madurs per sota dels 40 nm i els xips de procés de 10 nm i 7 nm més avançats són sens dubte noves àrees de competència en la nova era de la indústria de l'automoció.
Segons un informe d'enquesta publicat per Hushan Capital el 2019, la proporció de semiconductors de potència en tot el vehicle ha augmentat ràpidament del 21% a l'era dels vehicles de combustible al 55%, mentre que els xips MCU han caigut del 23% a l'11%.
Tanmateix, la capacitat de producció de xips en expansió revelada per diversos fabricants encara es limita principalment als xips MCU tradicionals que actualment són responsables del control del motor/xassís/carrosseria.
Per als vehicles intel·ligents elèctrics, els xips d'IA responsables de la percepció i la fusió de la conducció autònoma; mòduls de potència com ara IGBT (transistor dual de porta aïllada) responsables de la conversió de potència; xips de sensors per a la monitorització del radar de la conducció autònoma han augmentat considerablement la demanda. El més probable és que es converteixi en una nova ronda de problemes de "manca de nucli" als quals s'enfrontaran les companyies automobilístiques en la següent etapa.
Tanmateix, en la nova etapa, el que dificulta les empreses automobilístiques potser no és el problema de la capacitat de producció interferit per factors externs, sinó el "coll enganxat" del xip restringit per l'aspecte tècnic.
Prenent com a exemple la demanda de xips d'IA que sorgeix de la intel·ligència, el volum de càlcul del programari de conducció autònoma ja ha assolit el nivell de dos dígits TOPS (bilions d'operacions per segon), i la potència de càlcul dels MCU tradicionals per a automòbils difícilment pot satisfer els requisits de càlcul dels vehicles autònoms. Els xips d'IA com ara les GPU, les FPGA i els ASIC han entrat al mercat de l'automoció.
Durant la primera meitat de l'any passat, Horizon va anunciar oficialment el llançament oficial del seu producte de tercera generació per a vehicles, els xips de la sèrie Journey 5. Segons dades oficials, els xips de la sèrie Journey 5 tenen una potència de càlcul de 96 TOPS, un consum d'energia de 20 W i una relació d'eficiència energètica de 4,8 TOPS/W. En comparació amb la tecnologia de procés de 16 nm del xip FSD (funció de conducció totalment autònoma) llançat per Tesla el 2019, els paràmetres d'un sol xip amb una potència de càlcul de 72 TOPS, un consum d'energia de 36 W i una relació d'eficiència energètica de 2 TOPS/W s'han millorat considerablement. Aquest assoliment també s'ha guanyat el favor i la cooperació de moltes empreses automobilístiques, com ara SAIC, BYD, Great Wall Motor, Chery i Ideal.
Impulsada per la intel·ligència, la involució de la indústria ha estat extremadament ràpida. A partir del FSD de Tesla, el desenvolupament de xips de control principal d'IA és com obrir una caixa de Pandora. Poc després del Journey 5, NVIDIA va llançar ràpidament el xip Orin que serà d'un sol xip. La potència de càlcul ha augmentat fins a 254 TOPS. Pel que fa a les reserves tècniques, Nvidia fins i tot va presentar un xip SoC Atlan amb una potència de càlcul única de fins a 1000 TOPS per al públic l'any passat. Actualment, NVIDIA ocupa fermament una posició de monopoli al mercat de GPU de xips de control principal d'automoció, mantenint una quota de mercat del 70% durant tot l'any.
Tot i que l'entrada del gegant de la telefonia mòbil Huawei a la indústria de l'automoció ha desencadenat onades de competència en la indústria dels xips per a automòbils, és ben sabut que, sota la interferència de factors externs, Huawei té una rica experiència en disseny en un SoC de procés de 7 nm, però no pot ajudar els principals fabricants de xips a promocionar-se al mercat.
Les institucions de recerca especulen que el valor de les bicicletes amb xips d'IA està augmentant ràpidament de 100 dòlars americans el 2019 a més de 1.000 dòlars americans el 2025; al mateix temps, el mercat nacional de xips d'IA per a automòbils també augmentarà de 900 milions de dòlars americans el 2019 a 91 el 2025. Cent milions de dòlars americans. El ràpid creixement de la demanda del mercat i el monopoli tecnològic dels xips d'alt estàndard sens dubte dificultaran encara més el desenvolupament intel·ligent futur de les empreses automobilístiques.
De manera similar a la demanda del mercat de xips d'IA, els IGBT, com a component semiconductor important (inclosos xips, substrats aïllants, terminals i altres materials) en els nous vehicles energètics amb una relació de costos de fins al 8-10%, també tenen un impacte profund en el desenvolupament futur de la indústria de l'automoció. Tot i que empreses nacionals com BYD, Star Semiconductor i Silan Microelectronics han començat a subministrar IGBT a les companyies automobilístiques nacionals, de moment, la capacitat de producció d'IGBT de les empreses esmentades anteriorment encara està limitada per l'escala de les empreses, cosa que dificulta la cobertura del ràpid creixement del mercat nacional de noves fonts d'energia.
La bona notícia és que, de cara a la propera etapa de la substitució dels IGBT per SiC, les empreses xineses no es queden gaire enrere en el disseny, i s'espera que l'ampliació de les capacitats de disseny i producció de SiC basades en les capacitats d'R+D d'IGBT el més aviat possible ajudi les empreses i tecnologies automobilístiques. Els fabricants obtenen un avantatge en la propera etapa de la competència.
3. Yunyi Semiconductor, fabricació intel·ligent bàsica
Davant l'escassetat de xips a la indústria de l'automoció, Yunyi s'ha compromès a resoldre el problema de subministrament de materials semiconductors per als clients de la indústria de l'automoció. Si voleu saber més sobre els accessoris de Yunyi Semiconductor i fer una consulta, feu clic a l'enllaç:https://www.yunyi-china.net/semiconductor/.
Data de publicació: 25 de març de 2022