Въпреки че през втората половина на 2021 г. някои автомобилни компании посочиха, че проблемът с недостига на чипове през 2022 г. ще се подобри, производителите на оригинално оборудване (OEM) увеличиха покупките си и заемат по-строг манталитет помежду си, съчетано с предлагането на зрял производствен капацитет за автомобилни чипове. Предприятията все още са в етап на разширяване на производствения капацитет, а настоящият световен пазар все още е сериозно засегнат от липсата на чипове.
Същевременно, с ускорената трансформация на автомобилната индустрия към електрификация и интелигентност, индустриалната верига за доставка на чипове също ще претърпи драматични промени.
1. Проблемите на MCU поради липсата на ядро
Сега, поглеждайки назад към недостига на ядра, който започна в края на 2020 г., епидемията несъмнено е основната причина за дисбаланса между търсенето и предлагането на автомобилни чипове. Въпреки че грубият анализ на структурата на приложенията на глобалните MCU (микроконтролерни) чипове показва, че от 2019 до 2020 г. разпространението на MCU в приложенията за автомобилна електроника ще заеме 33% от пазара на приложения надолу по веригата, в сравнение с отдалечения онлайн офис. Що се отнася до дизайнерите на чипове нагоре по веригата, леярните за чипове и компаниите за опаковане и тестване са сериозно засегнати от проблеми като спирането на епидемията.
През 2020 г. заводите за производство на чипове, принадлежащи към трудоемки индустрии, ще страдат от сериозен недостиг на работна ръка и лоша оборотност на капитала. След като проектирането на чипове в горната част на производството беше трансформирано спрямо нуждите на автомобилните компании, то не успя да планира изцяло производството, което затруднява доставянето на чиповете с пълен капацитет. В ръцете на автомобилните заводи се появява ситуация на недостатъчен капацитет за производство на превозни средства.
През август миналата година заводът на STMicroelectronics в Муар, Малайзия, беше принуден да затвори някои фабрики поради въздействието на новата епидемия от коронавирус, а спирането директно доведе до прекъсване на доставките на чипове за Bosch ESP/IPB, VCU, TCU и други системи за дълго време.
Освен това, през 2021 г. съпътстващите природни бедствия като земетресения и пожари също ще доведат до невъзможност на някои производители да произвеждат в краткосрочен план. През февруари миналата година земетресението причини сериозни щети на японската компания Renesas Electronics, един от основните доставчици на чипове в света.
Неправилната оценка на търсенето на вградени в превозните средства чипове от страна на автомобилните компании, съчетана с факта, че фабриките нагоре по веригата са преобразували производствения капацитет на вградени в превозни средства чипове в потребителски чипове, за да гарантират цената на материалите, доведе до сериозен недостиг на микроконтролери (MCU) и информационни системи (CIS), които имат най-голямо припокриване между автомобилните чипове и масовите електронни продукти. (CMOS сензор за изображение)
От техническа гледна точка, има поне 40 вида традиционни автомобилни полупроводникови устройства, а общият брой използвани велосипеди е 500-600, които включват главно MCU, силови полупроводници (IGBT, MOSFET и др.), сензори и различни аналогови устройства. Автономните превозни средства също ще използват серия от продукти като помощни чипове ADAS, CIS, AI процесори, лидари, милиметрови вълнови радари и MEMS.
Според броя на търсенето на превозни средства, най-засегнатият от тази криза с недостига на основни компоненти е фактът, че един традиционен автомобил се нуждае от повече от 70 MCU чипа, а автомобилният MCU е ESP (електронна система за стабилност) и ECU (основни компоненти на главния управляващ чип на превозното средство). Като основна причина за спада на Haval H6, посочвана многократно от Great Wall от миналата година насам, Great Wall заяви, че сериозният спад на продажбите на H6 през много месеци се дължи на недостатъчното предлагане на Bosch ESP, който използва. Популярните преди това Euler Black Cat и White Cat също обявиха временно спиране на производството през март тази година поради проблеми като намаляване на доставките на ESP и повишаване на цените на чиповете.
Смущаващо е, че въпреки че фабриките за автомобилни чипове изграждат и стартират нови производствени линии за пластини през 2021 г. и се опитват да прехвърлят процеса на производство на автомобилни чипове към старата производствена линия и новата 12-инчова производствена линия в бъдеще, за да увеличат производствения капацитет и да постигнат икономии от мащаба, цикълът на доставка на полупроводниково оборудване често е повече от половин година. Освен това отнема много време за настройване на производствената линия, проверка на продукта и подобряване на производствения капацитет, което прави новия производствен капацитет вероятно ефективен през 2023-2024 г.
Заслужава да се отбележи, че въпреки дългото напрежение, автомобилните компании все още са оптимистично настроени за пазара. А новият капацитет за производство на чипове е предопределен да реши настоящата най-голяма криза с производствения капацитет на чипове в бъдеще.
2. Ново бойно поле под електрическото разузнаване
Въпреки това, за автомобилната индустрия разрешаването на настоящата криза с чиповете може само да реши неотложната нужда от асиметрията на търсенето и предлагането на пазара. В условията на трансформация на електрическите и интелигентните индустрии, натискът от страна на доставчиците на автомобилни чипове само ще се увеличава експоненциално в бъдеще.
С нарастващото търсене на интегрирано управление на превозни средства за електрифицирани продукти, както и в момента на надграждане на FOTA (Funktion Task Authority - система за контрол на движението) и автоматично шофиране, броят на чиповете за превозни средства с нова енергия се е увеличил от 500-600 в ерата на превозните средства с гориво до 1000 до 1200. Броят на видовете също се е увеличил от 40 на 150.
Някои експерти в автомобилната индустрия заявиха, че в областта на висок клас интелигентни електрически превозни средства в бъдеще броят на чиповете за едно превозно средство ще се увеличи няколко пъти до над 3000 броя, а делът на автомобилните полупроводници в материалните разходи за цялото превозно средство ще се увеличи от 4% през 2019 г. до 12% през 2025 г. и може да се увеличи до 20% до 2030 г. Това не само означава, че в ерата на електрическата интелигентност търсенето на чипове за превозни средства се увеличава, но и отразява бързото нарастване на техническата сложност и цената на чиповете, необходими за превозните средства.
За разлика от традиционните производители на оригинално оборудване (OEM), където 70% от чиповете за превозни средства с гориво са 40-45nm, а 25% са чипове с ниски спецификации над 45nm, делът на чиповете, произведени по 40-45nm процес за масови и висок клас електрически превозни средства на пазара, е спаднал до 25-45%, докато делът на чиповете, произведени по 45nm процес, е само 5%. От техническа гледна точка, зрелите високотехнологични чипове под 40nm и по-модерните 10nm и 7nm чипове са несъмнено нови конкурентни области в новата ера на автомобилната индустрия.
Според доклад от проучване, публикуван от Hushan Capital през 2019 г., делът на силовите полупроводници в цялото превозно средство се е увеличил бързо от 21% в ерата на превозните средства, работещи с гориво, до 55%, докато делът на MCU чиповете е спаднал от 23% на 11%.
Въпреки това, разширяващият се капацитет за производство на чипове, разкрит от различни производители, все още е ограничен предимно до традиционните MCU чипове, които понастоящем отговарят за управлението на двигателя/шасито/каросерията.
За електрическите интелигентни превозни средства, AI чиповете, отговорни за възприемането и синтеза на автономно шофиране; захранващите модули като IGBT (изолиран двоен транзистор с гейт), отговорни за преобразуване на енергия; и сензорните чипове за радарно наблюдение на автономно шофиране, са увеличили значително търсенето. Най-вероятно това ще се превърне в нов кръг от проблеми с „липсата на ядро“, с които автомобилните компании ще се сблъскат на следващия етап.
В новия етап обаче, това, което пречи на автомобилните компании, може да не е проблемът с производствения капацитет, повлиян от външни фактори, а „заседналата шия“ на чипа, ограничена от техническа страна.
Вземайки за пример търсенето на AI чипове, породено от интелигентността, изчислителният обем на софтуера за автономно шофиране вече е достигнал двуцифреното ниво TOPS (трилион операции в секунда), а изчислителната мощност на традиционните автомобилни микроконтролери едва може да отговори на изчислителните изисквания на автономните превозни средства. AI чипове като GPU, FPGA и ASIC навлязоха на автомобилния пазар.
През първата половина на миналата година Horizon официално обяви официалното пускане на пазара на своя продукт от трето поколение за превозни средства - чиповете от серията Journey 5. Според официалните данни, чиповете от серията Journey 5 имат изчислителна мощност от 96TOPS, консумация на енергия от 20W и коефициент на енергийна ефективност от 4.8TOPS/W. В сравнение с 16nm технологичен процес на чипа FSD (напълно автономна функция за шофиране), пуснат от Tesla през 2019 г., параметрите на един чип с изчислителна мощност от 72TOPS, консумация на енергия от 36W и коефициент на енергийна ефективност от 2TOPS/W са значително подобрени. Това постижение спечели благоразположението и сътрудничеството на много автомобилни компании, включително SAIC, BYD, Great Wall Motor, Chery и Ideal.
Водена от интелигентността, еволюцията на индустрията е изключително бърза. Започвайки от FSD на Tesla, разработването на главни чипове за управление на изкуствения интелект е като отваряне на кутията на Пандора. Малко след Journey 5, NVIDIA бързо пусна чипа Orin, който ще бъде едночипов. Изчислителната мощност се е увеличила до 254TOPS. По отношение на техническите резерви, Nvidia дори представи за обществеността миналата година чип Atlan SoC с единична изчислителна мощност до 1000TOPS. В момента NVIDIA заема твърдо монополна позиция на пазара на графични процесори за автомобилни главни чипове за управление, поддържайки пазарен дял от 70% през цялата година.
Въпреки че навлизането на гиганта в мобилните телефони Huawei в автомобилната индустрия предизвика вълни от конкуренция в индустрията за автомобилни чипове, добре известно е, че под влиянието на външни фактори Huawei има богат опит в проектирането на 7nm SoC, но не може да помогне на водещите производители на чипове да се промъкнат на пазара.
Изследователските институции предполагат, че стойността на велосипедите с изкуствен интелект ще се повиши бързо от 100 щатски долара през 2019 г. до над 1000 щатски долара до 2025 г.; в същото време вътрешният пазар на автомобилни чипове с изкуствен интелект също ще се увеличи от 900 милиона щатски долара през 2019 г. до 91 през 2025 г. Сто милиона щатски долара. Бързият растеж на пазарното търсене и технологичният монопол на висококачествените чипове несъмнено ще направят бъдещото интелигентно развитие на автомобилните компании още по-трудно.
Подобно на търсенето на пазара на AI чипове, IGBT, като важен полупроводников компонент (включително чипове, изолационни подложки, терминали и други материали) в новите енергийни превозни средства със съотношение на разходите до 8-10%, също има дълбоко влияние върху бъдещото развитие на автомобилната индустрия. Въпреки че местни компании като BYD, Star Semiconductor и Silan Microelectronics започнаха да доставят IGBT за местни автомобилни компании, засега производственият капацитет на IGBT на гореспоменатите компании все още е ограничен от мащаба на компаниите, което затруднява покриването на бързо нарастващия растеж на местния пазар на нови енергийни източници.
Добрата новина е, че пред следващия етап на заместване на IGBT транзисторите от SiC, китайските компании не изостават много в разработването на решения и се очаква разширяването на възможностите за проектиране и производство на SiC, базирани на научноизследователската и развойна дейност в областта на IGBT, възможно най-скоро да помогне на автомобилните компании и технологии. Производителите получават предимство в следващия етап на конкуренцията.
3. Yunyi Semiconductor, интелигентно производство с ядро
Изправена пред недостига на чипове в автомобилната индустрия, Yunyi се ангажира да реши проблема с доставките на полупроводникови материали за клиентите в автомобилната индустрия. Ако искате да научите повече за аксесоарите на Yunyi Semiconductor и да направите запитване, моля, кликнете върху връзката:https://www.yunyi-china.net/semiconductor/.
Време на публикуване: 25 март 2022 г.