Хоча у другій половині 2021 року деякі автомобільні компанії зазначили, що проблема дефіциту чіпів у 2022 році буде вирішена, виробники оригінального обладнання збільшили закупівлі та налагодили взаємодію, а також забезпечили зрілі виробничі потужності для автомобільних чіпів. Підприємства все ще перебувають на стадії розширення виробничих потужностей, і поточний світовий ринок все ще серйозно страждає від нестачі ядер.
Водночас, з прискореною трансформацією автомобільної промисловості в бік електрифікації та інтелекту, промисловий ланцюг постачання мікросхем також зазнає разючих змін.
1. Біль MCU через брак ядра
Озираючись на дефіцит ядер, що почався наприкінці 2020 року, можна сказати, що спалах, безсумнівно, є основною причиною дисбалансу між попитом та пропозицією автомобільних мікросхем. Хоча приблизний аналіз структури застосування глобальних мікроконтролерів (MCU) показує, що з 2019 по 2020 рік розподіл мікроконтролерів у автомобільній електроніці займатиме 33% ринку додатків для розробників, порівняно з віддаленим онлайн-офісом, що стосується розробників чіпів, то ливарні заводи та компанії з виробництва упаковки та тестування серйозно постраждали від таких проблем, як зупинка епідемії.
Заводи з виробництва мікросхем, що належать до трудомістких галузей промисловості, страждатимуть від серйозної нестачі робочої сили та низької оборотності капіталу у 2020 році. Після того, як розробка мікросхем була трансформована відповідно до потреб автомобільних компаній, вона не змогла повністю запланувати виробництво, що ускладнювало повне постачання мікросхем. На автомобільних заводах виникає ситуація недостатньої потужності для виробництва автомобілів.
У серпні минулого року завод STMicroelectronics у місті Муар (Малайзія) був змушений закрити деякі фабрики через вплив епідемії нового коронавірусу, і це закриття безпосередньо призвело до тривалого переривання поставок мікросхем для систем Bosch ESP/IPB, VCU, TCU та інших.
Крім того, у 2021 році супутні стихійні лиха, такі як землетруси та пожежі, також призведуть до того, що деякі виробники не зможуть виробляти продукцію в короткостроковій перспективі. У лютому минулого року землетрус завдав серйозної шкоди японській компанії Renesas Electronics, одному з найбільших світових постачальників мікросхем.
Неправильна оцінка попиту на бортові мікросхеми автомобільними компаніями, у поєднанні з тим фактом, що заводи-виробники переобладнали виробничі потужності бортових мікросхем на споживчі, щоб гарантувати вартість матеріалів, призвела до серйозної нестачі мікроконтролерів та комунікаційних систем (CMOS-датчиків зображення), які мають найбільший перетин між автомобільними мікросхемами та масовою електронною продукцією.
З технічної точки зору, існує щонайменше 40 видів традиційних автомобільних напівпровідникових приладів, а загальна кількість використовуваних велосипедів становить 500-600, які в основному включають мікроконтролери, силові напівпровідники (IGBT, MOSFET тощо), датчики та різні аналогові пристрої. Також буде використано серію продуктів, таких як допоміжні мікросхеми ADAS, CIS, процесори штучного інтелекту, лідари, міліметрові радари та MEMS.
Згідно з кількістю попиту на автомобілі, найбільше в цій кризі дефіциту основних компонентів постраждало те, що традиційний автомобіль потребує понад 70 мікросхем MCU, а автомобільними MCU є ESP (електронна система стабілізації) та ECU (основні компоненти головного мікросхеми керування автомобілем). Взявши за приклад головну причину зниження продажів Haval H6, яку Great Wall неодноразово наводила з минулого року, Great Wall заявила, що серйозне зниження продажів H6 протягом багатьох місяців було пов'язане з недостатнім постачанням ESP Bosch, який використовувався в ньому. Раніше популярні Euler Black Cat та White Cat також оголосили про тимчасове призупинення виробництва в березні цього року через такі проблеми, як скорочення поставок ESP та зростання цін на мікросхеми.
На жаль, хоча заводи з виробництва автомобільних мікросхем будують та впроваджують нові виробничі лінії пластин у 2021 році, і намагаються перенести процес виробництва автомобільних мікросхем на стару виробничу лінію та нову 12-дюймову виробничу лінію в майбутньому, щоб збільшити виробничі потужності та отримати економію від масштабу, цикл поставки напівпровідникового обладнання часто становить понад півроку. Крім того, налаштування виробничої лінії, перевірка продукції та покращення виробничих потужностей займають багато часу, що робить нові виробничі потужності ймовірними для введення в експлуатацію у 2023-2024 роках.
Варто зазначити, що хоча тиск триває вже давно, автомобільні компанії все ще оптимістично дивляться на ринок. А нові потужності з виробництва чіпів призначені вирішити поточну найбільшу кризу виробничих потужностей чіпів у майбутньому.
2. Нове поле бою під впливом електричного розвідувального обладнання
Однак для автомобільної промисловості вирішення поточної кризи з чіпами може лише вирішити нагальну потребу поточної асиметрії попиту та пропозиції на ринку. З огляду на трансформацію електричної та інтелектуальної галузей, тиск пропозиції автомобільних чіпів у майбутньому лише зростатиме в геометричній прогресії.
Зі зростанням попиту на інтегроване керування транспортними засобами електрифікованими продуктами, а також на момент оновлення FOTA та автоматичного водіння, кількість мікросхем для транспортних засобів на нових джерелах енергії зросла з 500-600 в еру паливних транспортних засобів до 1000-1200. Кількість видів також збільшилася з 40 до 150.
Деякі експерти автомобільної промисловості заявили, що в галузі високоякісних розумних електромобілів у майбутньому кількість мікросхем для окремих транспортних засобів зросте в кілька разів, перевищивши 3000 штук, а частка автомобільних напівпровідників у вартості матеріалів усього транспортного засобу зросте з 4% у 2019 році до 12% у 2025 році та може зрости до 20% до 2030 року. Це не лише означає, що в епоху електричного інтелекту зростає попит на мікросхеми для транспортних засобів, але й відображає швидке зростання технічної складності та вартості мікросхем, необхідних для транспортних засобів.
На відміну від традиційних виробників оригінального обладнання (OEM), де 70% мікросхем для паливних транспортних засобів виготовляються за технологією 40-45 нм, а 25% – це низькоспецифічні мікросхеми вище 45 нм, частка мікросхем, виготовлених за технологією 40-45 нм, для основних та висококласних електромобілів на ринку знизилася до 25,45%, тоді як частка мікросхем, виготовлених за технологією вище 45 нм, становить лише 5%. З технічної точки зору, зрілі високоякісні мікросхеми, виготовлені за технологією нижче 40 нм, та більш просунуті мікросхеми з технологією 10 нм та 7 нм, безсумнівно, є новими конкурентними напрямками в нову еру автомобільної промисловості.
Згідно зі звітом про дослідження, опублікованим Hushan Capital у 2019 році, частка силових напівпровідників у всьому транспортному засобі швидко зросла з 21% в еру паливних автомобілів до 55%, тоді як мікроконтролери впали з 23% до 11%.
Однак, розширення виробничих потужностей мікросхем, про які повідомляють різні виробники, все ще здебільшого обмежується традиційними мікроконтролерами, які наразі відповідають за керування двигуном/шасі/кузовом.
Для електричних інтелектуальних транспортних засобів значно зріс попит на чіпи штучного інтелекту, що відповідають за сприйняття та синтез даних автономного водіння; силові модулі, такі як IGBT (транзистор з ізольованим затвором та подвійним транзистором), що відповідають за перетворення енергії; сенсорні чіпи для радіолокаційного моніторингу автономного водіння. Найімовірніше, це стане новим витком проблем «відсутності ядра», з якими зіткнуться автомобільні компанії на наступному етапі.
Однак на новому етапі автомобільним компаніям може заважати не проблема виробничих потужностей, на яку впливають зовнішні фактори, а «застрягла шийка» чіпа, обмежена технічною стороною.
Візьмемо, наприклад, попит на чіпи штучного інтелекту, спричинений інтелектом, і обсяг обчислень, що виконуються програмним забезпеченням для автономного водіння, вже досяг двозначного рівня TOPS (трильйон операцій за секунду), а обчислювальна потужність традиційних автомобільних мікроконтролерів ледве може задовольнити обчислювальні потреби автономних транспортних засобів. Чіпи штучного інтелекту, такі як графічні процесори, FPGA та ASIC, вийшли на автомобільний ринок.
У першій половині минулого року компанія Horizon офіційно оголосила про офіційний випуск свого продукту третього покоління автомобільного класу – чіпів серії Journey 5. Згідно з офіційними даними, чіпи серії Journey 5 мають обчислювальну потужність 96TOPS, споживану потужність 20 Вт та коефіцієнт енергоефективності 4,8TOPS/Вт. Порівняно з 16-нм техпроцесом чіпа FSD (повністю автономна функція водіння), випущеного Tesla у 2019 році, параметри одного чіпа з обчислювальною потужністю 72TOPS, споживаною потужністю 36 Вт та коефіцієнтом енергоефективності 2TOPS/Вт значно покращилися. Це досягнення також завоювало прихильність та співпрацю багатьох автомобільних компаній, включаючи SAIC, BYD, Great Wall Motor, Chery та Ideal.
Завдяки інтелекту, інновація галузі була надзвичайно швидкою. Починаючи з FSD від Tesla, розробка основних чіпів керування штучним інтелектом подібна до відкриття скриньки Пандори. Невдовзі після Journey 5 NVIDIA швидко випустила одночиповий чіп Orin. Обчислювальна потужність зросла до 254TOPS. Що стосується технічних резервів, Nvidia навіть анонсувала для громадськості чіп Atlan SoC з одиничною обчислювальною потужністю до 1000TOPS минулого року. Наразі NVIDIA міцно займає монопольне становище на ринку графічних процесорів для автомобільних основних чіпів керування, утримуючи частку ринку в 70% протягом усього року.
Хоча вихід гіганта мобільних телефонів Huawei на ринок автомобільної промисловості спричинив хвилі конкуренції в галузі автомобільних чіпів, добре відомо, що під впливом зовнішніх факторів Huawei має багатий досвід проектування 7-нм SoC, але не може допомогти провідним виробникам чіпів у просуванні на ринок.
Дослідницькі установи припускають, що вартість велосипедів зі штучним інтелектом швидко зросте зі 100 доларів США у 2019 році до понад 1000 доларів США до 2025 року; водночас вітчизняний ринок автомобільних чіпів зі штучним інтелектом також зросте з 900 мільйонів доларів США у 2019 році до 91 у 2025 році. Сто мільйонів доларів США. Швидке зростання ринкового попиту та технологічна монополія високоякісних чіпів, безсумнівно, ще більше ускладнять майбутній інтелектуальний розвиток автомобільних компаній.
Подібно до попиту на ринку чіпів штучного інтелекту, IGBT, як важливий напівпровідниковий компонент (включаючи чіпи, ізоляційні підкладки, клеми та інші матеріали) у нових енергетичних транспортних засобах зі співвідношенням витрат до 8-10%, також має глибокий вплив на майбутній розвиток автомобільної промисловості. Хоча вітчизняні компанії, такі як BYD, Star Semiconductor та Silan Microelectronics, почали постачати IGBT для вітчизняних автомобільних компаній, наразі виробничі потужності IGBT вищезгаданих компаній все ще обмежені масштабами компаній, що ускладнює покриття швидкозростаючого зростання вітчизняного ринку нових джерел енергії.
Гарна новина полягає в тому, що з огляду на наступний етап заміни SiC на IGBT, китайські компанії не сильно відстають у розробці, і очікується, що якомога швидше розширення можливостей проектування та виробництва SiC на основі можливостей досліджень і розробок IGBT допоможе автомобільним компаніям та технологіям. Виробники отримають перевагу на наступному етапі конкуренції.
3. Yunyi Semiconductor, інтелектуальне виробництво з ядром
Зіткнувшись з дефіцитом мікросхем в автомобільній промисловості, Yunyi прагне вирішити проблему постачання напівпровідникових матеріалів для клієнтів у автомобільній промисловості. Якщо ви хочете дізнатися більше про аксесуари Yunyi Semiconductor та зробити запит, будь ласка, перейдіть за посиланням:https://www.yunyi-china.net/semiconductor/.
Час публікації: 25 березня 2022 р.