Хотя во второй половине 2021 года некоторые автомобильные компании указывали, что проблема нехватки чипов в 2022 году будет решена, однако OEM-производители увеличили закупки и стали играть друг с другом в азартных играх, а также обеспечили поставки зрелых мощностей по производству чипов автомобильного класса. Компании все еще находятся на этапе расширения производственных мощностей, и текущий мировой рынок по-прежнему серьезно страдает от нехватки ядер.
В то же время, с ускоренной трансформацией автомобильной промышленности в сторону электрификации и интеллекта, промышленная цепочка поставок микросхем также претерпит кардинальные изменения.
1. Боль MCU из-за отсутствия ядра
Теперь, оглядываясь на дефицит ядер, который начался в конце 2020 года, вспышка, несомненно, является основной причиной дисбаланса между спросом и предложением автомобильных чипов. Хотя грубый анализ структуры применения глобальных чипов MCU (микроконтроллеров) показывает, что с 2019 по 2020 год распределение MCU в приложениях автомобильной электроники займет 33% рынка приложений нижестоящего уровня, но по сравнению с удаленным онлайн-офисом Что касается разработчиков чипов вышестоящего уровня, литейные заводы чипов и компании по упаковке и тестированию серьезно пострадали от таких проблем, как остановка эпидемии.
Заводы по производству чипов, относящиеся к трудоемким отраслям, в 2020 году пострадают от серьезной нехватки рабочей силы и плохой оборачиваемости капитала. После того, как проектирование чипов в верхней части цепочки было преобразовано в потребности автомобильных компаний, оно не смогло полностью запланировать производство, что затруднило поставку чипов на полную мощность. В руках автомобильного завода возникает ситуация недостаточной мощности по производству транспортных средств.
В августе прошлого года завод компании STMicroelectronics в Муаре (Малайзия) был вынужден закрыть некоторые фабрики из-за последствий эпидемии новой коронавирусной инфекции, и это закрытие напрямую привело к длительному перерыву в поставках микросхем для систем Bosch ESP/IPB, VCU, TCU и других.
Кроме того, в 2021 году сопутствующие стихийные бедствия, такие как землетрясения и пожары, также приведут к тому, что некоторые производители не смогут производить продукцию в краткосрочной перспективе. В феврале прошлого года землетрясение нанесло серьезный ущерб японской компании Renesas Electronics, одному из крупнейших мировых поставщиков микросхем.
Неправильная оценка спроса на автомобильные чипы со стороны автомобильных компаний в сочетании с тем фактом, что производственные мощности предшествующих предприятий переориентировались на выпуск автомобильных чипов на потребительские чипы, чтобы гарантировать себестоимость материалов, привели к тому, что микроконтроллеры и КИС, имеющие наибольшее совпадение между автомобильными чипами и массовыми электронными продуктами, (датчик изображения КМОП) находятся в серьезном дефиците.
С технической точки зрения существует не менее 40 видов традиционных автомобильных полупроводниковых приборов, а общее количество используемых велосипедов составляет 500-600, которые в основном включают MCU, силовые полупроводники (IGBT, MOSFET и т. д.), датчики и различные аналоговые приборы. Автономные транспортные средства также будут использовать ряд продуктов, таких как вспомогательные чипы ADAS, CIS, процессоры AI, лидары, радары миллиметрового диапазона и MEMS.
Согласно количеству спроса на транспортные средства, больше всего в этом кризисе нехватки ядра пострадало то, что традиционному автомобилю требуется более 70 чипов MCU, а автомобильный MCU - это ESP (система электронной стабилизации) и ECU (основные компоненты главного чипа управления транспортным средством). Взяв за пример главную причину снижения продаж Haval H6, которую Great Wall неоднократно называла с прошлого года, Great Wall заявила, что серьезное снижение продаж H6 за многие месяцы было связано с недостаточным предложением используемой им Bosch ESP. Ранее популярные Euler Black Cat и White Cat также объявили о временной приостановке производства в марте этого года из-за таких проблем, как сокращение поставок ESP и рост цен на чипы.
Стыдно, что хотя заводы по производству авточипов строят и запускают новые линии по производству пластин в 2021 году и пытаются перенести процесс производства авточипов на старую производственную линию и новую 12-дюймовую производственную линию в будущем, чтобы увеличить производственные мощности и получить экономию за счет масштаба, однако цикл поставки полупроводникового оборудования часто превышает полгода. Кроме того, требуется много времени для настройки производственной линии, проверки продукции и улучшения производственных мощностей, что делает новые производственные мощности, вероятно, эффективными в 2023-2024 годах.
Стоит отметить, что, хотя давление длится уже долгое время, автомобильные компании по-прежнему оптимистично настроены относительно рынка. И новые мощности по производству чипов призваны разрешить текущий крупнейший кризис мощностей по производству чипов в будущем.
2. Новое поле боя под управлением электрического интеллекта
Однако для автомобильной промышленности разрешение текущего кризиса чипов может лишь решить насущную потребность в текущей асимметрии спроса и предложения на рынке. В условиях трансформации электрических и интеллектуальных отраслей давление предложения автомобильных чипов в будущем будет только экспоненциально расти.
С ростом спроса на интегрированное управление электромобилями, а также в момент модернизации FOTA и автоматического вождения количество чипов для новых энергетических транспортных средств было увеличено с 500-600 в эпоху топливных транспортных средств до 1000-1200. Количество видов также увеличилось с 40 до 150.
Некоторые эксперты в автомобильной промышленности заявили, что в сфере интеллектуальных электромобилей высокого класса в будущем количество чипов для одного транспортного средства увеличится в несколько раз и составит более 3000 штук, а доля автомобильных полупроводников в стоимости материалов всего транспортного средства увеличится с 4% в 2019 году до 12% в 2025 году, и может увеличиться до 20% к 2030 году. Это не только означает, что в эпоху электрического интеллекта спрос на чипы для транспортных средств увеличивается, но и отражает быстрый рост технической сложности и стоимости чипов, необходимых для транспортных средств.
В отличие от традиционных OEM-производителей, где 70% чипов для автомобилей на топливе имеют техпроцесс 40-45 нм, а 25% - чипы с низкими характеристиками выше 45 нм, доля чипов в техпроцессе 40-45 нм для основных и высококлассных электромобилей на рынке снизилась до 25%. 45%, в то время как доля чипов с техпроцессом выше 45 нм составляет всего 5%. С технической точки зрения, зрелые высококлассные чипы с техпроцессом ниже 40 нм и более продвинутые чипы с техпроцессом 10 нм и 7 нм, несомненно, являются новыми областями конкуренции в новую эру автомобильной промышленности.
Согласно отчету об исследовании, опубликованному Hushan Capital в 2019 году, доля силовых полупроводников во всем транспортном средстве быстро выросла с 21% в эпоху топливных автомобилей до 55%, в то время как доля микроконтроллеров упала с 23% до 11%.
Однако расширяющиеся производственные мощности чипов, о которых сообщают различные производители, по-прежнему в основном ограничиваются традиционными микроконтроллерными микросхемами, которые в настоящее время отвечают за управление двигателем/шасси/кузовом.
Для электромобилей с интеллектом, чипы AI, отвечающие за восприятие и слияние автономного вождения; силовые модули, такие как IGBT (двойной транзистор с изолированным затвором), отвечающие за преобразование энергии; сенсорные чипы для мониторинга радаров автономного вождения, значительно увеличили спрос. Скорее всего, это станет новым витком проблем «отсутствия ядра», с которыми автомобильные компании столкнутся на следующем этапе.
Однако на новом этапе автомобильным компаниям может помешать не проблема производственных мощностей, вызванная внешними факторами, а «застрявшая шейка» чипа, ограниченная технической стороной.
Если взять в качестве примера спрос на чипы ИИ, вызванный интеллектом, то объем вычислений программного обеспечения автономного вождения уже достиг двузначного уровня TOPS (триллионов операций в секунду), а вычислительная мощность традиционных автомобильных микроконтроллеров едва ли может удовлетворить вычислительные потребности автономных транспортных средств. Чипы ИИ, такие как графические процессоры, ПЛИС и ASIC, вышли на автомобильный рынок.
В первой половине прошлого года Horizon официально объявила об официальном выпуске своего продукта третьего поколения для транспортных средств — чипов серии Journey 5. Согласно официальным данным, чипы серии Journey 5 имеют вычислительную мощность 96 TOPS, потребляемую мощность 20 Вт и коэффициент энергоэффективности 4,8 TOPS/Вт. По сравнению с 16-нм техпроцессом чипа FSD (функция полностью автономного вождения), выпущенного Tesla в 2019 году, параметры одного чипа с вычислительной мощностью 72 TOPS, потребляемой мощностью 36 Вт и коэффициентом энергоэффективности 2 TOPS/Вт были значительно улучшены. Это достижение также завоевало расположение и сотрудничество многих автоконцернов, включая SAIC, BYD, Great Wall Motor, Chery и Ideal.
Движимая интеллектом, инволюция отрасли была чрезвычайно быстрой. Начиная с FSD от Tesla, разработка основных микросхем управления ИИ похожа на открытие ящика Пандоры. Вскоре после Journey 5 NVIDIA быстро выпустила чип Orin, который будет однокристальным. Вычислительная мощность увеличилась до 254TOPS. Что касается технических резервов, Nvidia даже анонсировала чип Atlan SoC с единичной вычислительной мощностью до 1000TOPS для публики в прошлом году. В настоящее время NVIDIA прочно занимает монопольное положение на рынке GPU автомобильных основных микросхем управления, сохраняя долю рынка в 70% круглый год.
Хотя выход на рынок автомобильной промышленности гиганта мобильных телефонов Huawei вызвал волну конкуренции в отрасли автомобильных чипов, хорошо известно, что под воздействием внешних факторов Huawei имеет богатый опыт проектирования SoC с 7-нм технологическим процессом, но не может помочь ведущим производителям чипов в продвижении на рынке.
Научно-исследовательские институты предполагают, что стоимость велосипедов с чипами ИИ быстро растет с 100 долларов США в 2019 году до 1000 долларов США+ к 2025 году; в то же время внутренний автомобильный рынок чипов ИИ также увеличится с 900 миллионов долларов США в 2019 году до 91 миллиона долларов США в 2025 году. Сто миллионов долларов США. Быстрый рост рыночного спроса и технологическая монополия на чипы высокого стандарта, несомненно, еще больше затруднят будущее интеллектуальное развитие автомобильных компаний.
Подобно спросу на рынке микросхем ИИ, IGBT, как важный полупроводниковый компонент (включая микросхемы, изолирующие подложки, клеммы и другие материалы) в новом энергетическом транспортном средстве с коэффициентом затрат до 8-10%, также оказывает глубокое влияние на будущее развитие автомобильной промышленности. Хотя отечественные компании, такие как BYD, Star Semiconductor и Silan Microelectronics, начали поставлять IGBT для отечественных автомобильных компаний, на данный момент производственные мощности IGBT вышеупомянутых компаний по-прежнему ограничены масштабом компаний, что затрудняет покрытие быстро растущего внутреннего роста рынка новых источников энергии.
Хорошей новостью является то, что перед лицом следующего этапа замены SiC IGBT китайские компании не сильно отстают в плане компоновки, и ожидается, что расширение возможностей проектирования и производства SiC на основе возможностей НИОКР IGBT как можно скорее поможет автомобильным компаниям и технологиям. Производители получат преимущество на следующем этапе конкуренции.
3. Yunyi Semiconductor, ядро интеллектуального производства
Столкнувшись с нехваткой чипов в автомобильной промышленности, Yunyi стремится решить проблему поставок полупроводниковых материалов для клиентов в автомобильной промышленности. Если вы хотите узнать о аксессуарах Yunyi Semiconductor и сделать запрос, нажмите на ссылку:https://www.yunyi-china.net/semiconductor/.
Время публикации: 25-03-2022