Čeprav so v drugi polovici leta 2021 nekatera avtomobilska podjetja poudarila, da se bo problem pomanjkanja čipov v letu 2022 izboljšal, so proizvajalci originalne opreme povečali nakupe in se medsebojno lotili igre, skupaj z ponudbo zrelih proizvodnih zmogljivosti čipov avtomobilskega razreda. Podjetja so še vedno v fazi širitve proizvodnih zmogljivosti, trenutni svetovni trg pa še vedno resno prizadene pomanjkanje jeder.
Hkrati se bo s pospešeno preobrazbo avtomobilske industrije v smeri elektrifikacije in inteligence dramatično spremenila tudi industrijska veriga dobave čipov.
1. Težave MCU zaradi pomanjkanja jedra
Če se ozremo nazaj na pomanjkanje jeder, ki se je začelo konec leta 2020, je izbruh nedvomno glavni vzrok za neravnovesje med ponudbo in povpraševanjem po avtomobilskih čipih. Čeprav groba analiza strukture aplikacij globalnih čipov MCU (mikrokrmilnikov) kaže, da bo od leta 2019 do 2020 distribucija MCU-jev v avtomobilski elektroniki zavzela 33 % trga aplikacij v nižji fazi proizvodnje, pa je v primerjavi z oddaljeno spletno pisarno kar zadeva oblikovalce čipov v višji fazi proizvodnje resno prizadela livarne čipov ter podjetja za pakiranje in testiranje.
Tovarne čipov v delovno intenzivnih panogah bodo v letu 2020 trpele zaradi resnega pomanjkanja delovne sile in slabega pretoka kapitala. Potem ko je bila zasnova čipov v začetni fazi proizvodnje prilagojena potrebam avtomobilskih podjetij, proizvodnja ni bila v celoti načrtovana, zaradi česar je bilo težko dobaviti čipe s polno zmogljivostjo. V rokah avtomobilskih tovarn se pojavi situacija nezadostnih proizvodnih zmogljivosti za vozila.
Avgusta lani je bila tovarna STMicroelectronics v Muarju v Maleziji zaradi vpliva epidemije nove koronavirusne bolezni prisiljena zapreti nekatere tovarne, zaprtje pa je neposredno povzročilo, da je bila dobava čipov za Boscheve sisteme ESP/IPB, VCU, TCU in druge sisteme dalj časa v stanju prekinitve dobave.
Poleg tega bodo leta 2021 spremljajoče naravne nesreče, kot so potresi in požari, povzročile, da nekateri proizvajalci kratkoročno ne bodo mogli proizvajati. Februarja lani je potres povzročil hudo škodo japonskemu podjetju Renesas Electronics, enemu največjih svetovnih dobaviteljev čipov.
Napačna ocena povpraševanja po avtomobilskih čipih s strani avtomobilskih podjetij, skupaj z dejstvom, da so tovarne v zgornjem delu proizvodnje preusmerile proizvodne zmogljivosti avtomobilskih čipov v potrošniške čipe, da bi zagotovile stroške materialov, je povzročila, da MCU in CIS, ki se največ prekrivata med avtomobilskimi čipi in običajnimi elektronskimi izdelki (CMOS slikovni senzorji), resno primanjkuje.
S tehničnega vidika obstaja vsaj 40 vrst tradicionalnih avtomobilskih polprevodniških naprav, skupno število uporabljenih koles pa je 500–600, ki vključujejo predvsem mikrokontrolerje, močnostne polprevodnike (IGBT, MOSFET itd.), senzorje in različne analogne naprave. Avtonomna vozila bodo uporabljala tudi vrsto izdelkov, kot so pomožni čipi ADAS, CIS, procesorji umetne inteligence, lidarji, milimetrski radarji in MEMS.
Glede na povpraševanje po vozilih je v tej krizi pomanjkanja najbolj prizadeto dejstvo, da tradicionalni avtomobil potrebuje več kot 70 čipov MCU, avtomobilski MCU pa sta ESP (elektronski sistem za stabilnost) in ECU (glavne komponente glavnega krmilnega čipa vozila). Great Wall je kot glavni razlog za upad prodaje Havala H6, ki ga je od lanskega leta večkrat navedel, zapisal, da je bil resen upad prodaje H6 v mnogih mesecih posledica nezadostne ponudbe Boschevega ESP-ja, ki ga je uporabljal. Tudi prej priljubljena Euler Black Cat in White Cat sta marca letos napovedala začasno prekinitev proizvodnje zaradi težav, kot so zmanjšanje ponudbe ESP-ja in zvišanje cen čipov.
Nerodno je, da čeprav tovarne avtomobilskih čipov leta 2021 gradijo in omogočajo nove proizvodne linije rezin ter poskušajo v prihodnosti prenesti postopek avtomobilskih čipov na staro in novo 12-palčno proizvodno linijo, da bi povečale proizvodno zmogljivost in dosegle ekonomijo obsega, je dobavni cikel polprevodniške opreme pogosto daljši od pol leta. Poleg tega traja dolgo časa za prilagoditev proizvodne linije, preverjanje izdelkov in izboljšanje proizvodne zmogljivosti, zaradi česar bo nova proizvodna zmogljivost verjetno učinkovita v letih 2023–2024.
Omeniti velja, da so avtomobilska podjetja kljub že dolgemu pritisku še vedno optimistična glede trga. Nova proizvodna zmogljivost čipov pa naj bi v prihodnosti rešila trenutno največjo krizo proizvodnih zmogljivosti čipov.
2. Novo bojišče pod vplivom električne inteligence
Vendar pa bo za avtomobilsko industrijo rešitev trenutne krize čipov morda le rešila nujno potrebo trenutne asimetrije ponudbe in povpraševanja na trgu. Glede na preobrazbo električne in inteligentne industrije se bo pritisk ponudbe avtomobilskih čipov v prihodnosti le eksponentno povečeval.
Z naraščajočim povpraševanjem po integriranem krmiljenju elektrificiranih izdelkov v vozilih in v času nadgradnje FOTA in avtomatske vožnje se je število čipov za nova energetska vozila v dobi vozil na gorivo povečalo s 500–600 na 1000 do 1200. Število vrst se je prav tako povečalo s 40 na 150.
Nekateri strokovnjaki v avtomobilski industriji so povedali, da se bo na področju vrhunskih pametnih električnih vozil v prihodnosti število čipov za posamezna vozila večkrat povečalo na več kot 3000 kosov, delež avtomobilskih polprevodnikov v stroških materiala celotnega vozila pa se bo povečal s 4 % leta 2019 na 12 % leta 2025 in se lahko do leta 2030 poveča na 20 %. To ne pomeni le, da se v dobi električne inteligence povpraševanje po čipih za vozila povečuje, temveč odraža tudi hitro naraščanje tehnične zahtevnosti in stroškov čipov, potrebnih za vozila.
Za razliko od tradicionalnih proizvajalcev originalne opreme (OEM), kjer je 70 % čipov za vozila na gorivo izdelanih s 40–45 nm tehnologijo, 25 % pa je čipov z nizkimi specifikacijami nad 45 nm, se je delež čipov, izdelanih s 40–45 nm tehnologijo za električna vozila splošnega in višjega cenovnega razreda na trgu, zmanjšal na 25–45 %, medtem ko je delež čipov, izdelanih s 45 nm tehnologijo, le 5 %. S tehničnega vidika so zreli visokozmogljivi čipi, izdelani s 40 nm tehnologijo, in naprednejši čipi s 10 nm in 7 nm tehnologijo nedvomno nova konkurenčna področja v novi dobi avtomobilske industrije.
Glede na poročilo raziskave, ki ga je leta 2019 objavila družba Hushan Capital, se je delež močnostnih polprevodnikov v celotnem vozilu hitro povečal z 21 % v dobi vozil na gorivo na 55 %, medtem ko se je delež čipov MCU zmanjšal z 23 % na 11 %.
Vendar pa je rastoča proizvodna zmogljivost čipov, ki jo razkrivajo različni proizvajalci, še vedno večinoma omejena na tradicionalne čipe MCU, ki so trenutno odgovorni za nadzor motorja/šasije/karoserije.
Pri električnih inteligentnih vozilih so močno povečali povpraševanje po čipih umetne inteligence, odgovornih za zaznavanje in fuzijo avtonomne vožnje; napajalnih modulih, kot je IGBT (izolirani dvojni tranzistor z vrati), odgovornih za pretvorbo energije; ter senzorskih čipih za radarski nadzor avtonomne vožnje. Najverjetneje bo to postal nov krog težav s "pomanjkanjem jedra", s katerimi se bodo avtomobilska podjetja soočila v naslednji fazi.
Vendar pa v novi fazi avtomobilska podjetja morda ne ovira problem proizvodnih zmogljivosti, ki ga ovirajo zunanji dejavniki, temveč "zagozden vrat" čipa, ki ga omejuje tehnična plat.
Če za primer vzamemo povpraševanje po čipih umetne inteligence, ki jih prinaša inteligenca, je računalniška količina programske opreme za avtonomno vožnjo že dosegla dvomestno raven TOPS (trilijon operacij na sekundo), računalniška moč tradicionalnih avtomobilskih mikrokontrolerjev pa komajda zadostuje računalniškim zahtevam avtonomnih vozil. Čipi umetne inteligence, kot so grafični procesorji (GPU), FPGA-ji in ASIC-i, so vstopili na avtomobilski trg.
V prvi polovici lanskega leta je Horizon uradno napovedal uradno izdajo svojega izdelka tretje generacije za vozila, čipov serije Journey 5. Po uradnih podatkih imajo čipi serije Journey 5 računalniško moč 96TOPS, porabo energije 20 W in razmerje energijske učinkovitosti 4,8TOPS/W. V primerjavi s 16-nanometrsko procesno tehnologijo čipa FSD (popolnoma avtonomna vozna funkcija), ki ga je Tesla izdala leta 2019, so se parametri enega samega čipa z računalniško močjo 72TOPS, porabo energije 36 W in razmerjem energijske učinkovitosti 2TOPS/W močno izboljšali. Ta dosežek je pridobil tudi naklonjenost in sodelovanje številnih avtomobilskih podjetij, vključno s SAIC, BYD, Great Wall Motor, Chery in Ideal.
Zaradi inteligence je bila involucija industrije izjemno hitra. Začenši s Teslinim FSD-jem, je razvoj glavnih krmilnih čipov umetne inteligence kot odpiranje Pandorine skrinjice. Kmalu po Journey 5 je NVIDIA hitro izdala čip Orin, ki bo enojni čip. Računalniška moč se je povečala na 254TOPS. Kar zadeva tehnične rezerve, je Nvidia lani javnosti celo predstavila čip Atlan SoC z eno samo računalniško močjo do 1000TOPS. Trenutno NVIDIA trdno zaseda monopolni položaj na trgu grafičnih procesorjev za avtomobilske glavne krmilne čipe in vse leto ohranja 70-odstotni tržni delež.
Čeprav je vstop mobilnega velikana Huaweija v avtomobilsko industrijo sprožil valove konkurence v industriji avtomobilskih čipov, je dobro znano, da ima Huawei pod vplivom zunanjih dejavnikov bogate izkušnje z načrtovanjem 7nm SoC-ja, vendar ne more pomagati vodilnim proizvajalcem čipov pri promociji na trgu.
Raziskovalne ustanove domnevajo, da se vrednost koles z umetno inteligenco hitro povečuje s 100 ameriških dolarjev leta 2019 na več kot 1000 ameriških dolarjev do leta 2025; hkrati se bo domači trg avtomobilskih čipov z umetno inteligenco povečal z 900 milijonov ameriških dolarjev leta 2019 na 91 milijonov ameriških dolarjev leta 2025. Sto milijonov ameriških dolarjev. Hitra rast tržnega povpraševanja in tehnološki monopol visokokakovostnih čipov bosta nedvomno še otežila prihodnji inteligentni razvoj avtomobilskih podjetij.
Podobno kot povpraševanje na trgu čipov umetne inteligence ima tudi IGBT kot pomembna polprevodniška komponenta (vključno s čipi, izolacijskimi substrati, priključki in drugimi materiali) v vozilih z novim energetskim pogonom z razmerjem stroškov do 8–10 % velik vpliv na prihodnji razvoj avtomobilske industrije. Čeprav so domača podjetja, kot so BYD, Star Semiconductor in Silan Microelectronics, začela dobavljati IGBT-je domačim avtomobilskim podjetjem, je proizvodna zmogljivost IGBT-jev zgoraj omenjenih podjetij zaenkrat še vedno omejena zaradi obsega podjetij, zaradi česar je težko pokriti hitro rastoči domači trg novih virov energije.
Dobra novica je, da kitajska podjetja v naslednji fazi nadomeščanja IGBT-jev s SiC ne zaostajajo veliko pri zasnovi, in pričakuje se, da bo čim prejšnja širitev zmogljivosti načrtovanja in proizvodnje SiC na podlagi zmogljivosti raziskav in razvoja IGBT pomagala avtomobilskim podjetjem in tehnologijam. Proizvajalci pridobijo prednost v naslednji fazi konkurence.
3. Yunyi Semiconductor, inteligentna proizvodnja jeder
Zaradi pomanjkanja čipov v avtomobilski industriji se je Yunyi zavezal, da bo rešil problem dobave polprevodniških materialov za stranke v avtomobilski industriji. Če želite izvedeti več o dodatkih Yunyi Semiconductor in oddati povpraševanje, kliknite povezavo:https://www.yunyi-china.net/semiconductor/.
Čas objave: 25. marec 2022