Embora no segundo semestre de 2021, algumas montadoras tenham apontado que o problema da escassez de chips em 2022 será melhorado, os OEMs aumentaram as compras e estabeleceram uma mentalidade de jogo entre si, juntamente com o fornecimento de capacidade madura de produção de chips automotivos. As empresas ainda estão em fase de expansão da capacidade de produção, e o mercado global atual ainda é seriamente afetado pela falta de núcleos.
Ao mesmo tempo, com a transformação acelerada da indústria automotiva em direção à eletrificação e inteligência, a cadeia industrial de fornecimento de chips também passará por mudanças drásticas.
1. A dor do MCU pela falta de núcleo
Agora, olhando para a escassez de núcleos que começou no final de 2020, o surto é, sem dúvida, a principal causa do desequilíbrio entre a oferta e a demanda por chips automotivos. Embora uma análise aproximada da estrutura de aplicação dos chips MCU (microcontroladores) globais mostre que, de 2019 a 2020, a distribuição de MCUs em aplicações eletrônicas automotivas ocupará 33% do mercado de aplicações downstream, em comparação com o escritório remoto online. No que diz respeito aos projetistas de chips upstream, as fundições de chips e as empresas de embalagem e teste foram seriamente afetadas por questões como o fechamento da pandemia.
As fábricas de chips pertencentes a indústrias com uso intensivo de mão de obra sofrerão com grave escassez de mão de obra e baixo giro de capital em 2020. Após a adaptação do projeto de chips às necessidades das montadoras, elas não conseguiram programar totalmente a produção, dificultando a entrega dos chips em plena capacidade. Nas mãos das montadoras, surge a situação de capacidade insuficiente de produção de veículos.
Em agosto do ano passado, a fábrica de Muar da STMicroelectronics em Muar, Malásia, foi forçada a fechar algumas fábricas devido ao impacto da nova epidemia da coroa, e o fechamento levou diretamente à interrupção do fornecimento de chips para Bosch ESP/IPB, VCU, TCU e outros sistemas por um longo período.
Além disso, em 2021, os desastres naturais, como terremotos e incêndios, também impedirão a produção de alguns fabricantes no curto prazo. Em fevereiro do ano passado, o terremoto causou danos graves à Renesas Electronics do Japão, uma das maiores fornecedoras de chips do mundo.
O julgamento equivocado da demanda por chips veiculares por parte das montadoras, somado ao fato de que as fábricas upstream converteram a capacidade de produção de chips veiculares em chips de consumo para garantir o custo dos materiais, resultou no MCU e no CIS, que têm a maior sobreposição entre chips automotivos e produtos eletrônicos convencionais. (sensor de imagem CMOS) estão em grave escassez.
Do ponto de vista técnico, existem pelo menos 40 tipos de dispositivos semicondutores automotivos tradicionais, e o número total de bicicletas utilizadas é de 500 a 600, incluindo principalmente MCU, semicondutores de potência (IGBT, MOSFET, etc.), sensores e diversos dispositivos analógicos. Veículos autônomos também utilizarão uma série de produtos, como chips auxiliares ADAS, CIS, processadores de IA, lidars, radares de ondas milimétricas e MEMS.
De acordo com a demanda por veículos, o mais afetado nesta crise de escassez é que um carro tradicional precisa de mais de 70 chips MCU, e o MCU automotivo é composto pelo ESP (Sistema Eletrônico de Programação de Estabilidade) e pela ECU (Componentes Principais do Chip de Controle Principal do Veículo). Tomando como exemplo o principal motivo para o declínio do Haval H6, apresentado pela Great Wall diversas vezes desde o ano passado, a Great Wall afirmou que a grave queda nas vendas do H6 em muitos meses se deveu ao fornecimento insuficiente do ESP da Bosch utilizado. Os anteriormente populares Euler Black Cat e White Cat também anunciaram uma suspensão temporária da produção em março deste ano devido a problemas como cortes no fornecimento de ESP e aumentos no preço dos chips.
É vergonhoso que, embora as fábricas de chips automotivos estejam construindo e habilitando novas linhas de produção de wafers em 2021, e tentando transferir o processo de chips automotivos para a antiga linha de produção e a nova linha de produção de 12 polegadas no futuro, a fim de aumentar a capacidade de produção e obter economias de escala, o ciclo de entrega de equipamentos semicondutores costuma ser superior a meio ano. Além disso, o ajuste da linha de produção, a verificação do produto e a melhoria da capacidade de produção levam muito tempo, o que torna provável que a nova capacidade de produção entre em vigor em 2023-2024.
Vale ressaltar que, embora a pressão já perdure há bastante tempo, as montadoras ainda estão otimistas com o mercado. E a nova capacidade de produção de chips deverá resolver a maior crise de capacidade de produção de chips da atualidade no futuro.
2. Novo campo de batalha sob inteligência elétrica
No entanto, para a indústria automotiva, a resolução da atual crise de chips pode apenas resolver a necessidade urgente da atual assimetria entre oferta e demanda do mercado. Diante da transformação das indústrias elétrica e inteligente, a pressão de oferta de chips automotivos só aumentará exponencialmente no futuro.
Com a crescente demanda por controle integrado de veículos de produtos eletrificados, e no momento da atualização do FOTA e da direção automática, o número de chips para veículos de nova energia aumentou de 500 a 600 na era dos veículos movidos a combustível para 1.000 a 1.200. O número de espécies também aumentou de 40 para 150.
Alguns especialistas da indústria automotiva disseram que, no campo de veículos elétricos inteligentes de ponta, no futuro, o número de chips para veículos individuais aumentará várias vezes para mais de 3.000 peças, e a proporção de semicondutores automotivos no custo do material de todo o veículo aumentará de 4% em 2019 para 12% em 2025, podendo aumentar para 20% até 2030. Isso não significa apenas que, na era da inteligência elétrica, a demanda por chips para veículos está aumentando, mas também reflete o rápido aumento na dificuldade técnica e no custo dos chips necessários para os veículos.
Ao contrário dos fabricantes de equipamentos originais (OEMs) tradicionais, onde 70% dos chips para veículos movidos a combustível são de 40-45 nm e 25% são chips de baixa especificação acima de 45 nm, a proporção de chips no processo de 40-45 nm para veículos elétricos convencionais e de ponta no mercado caiu para 25%, enquanto a proporção de chips acima de 45 nm é de apenas 5%. Do ponto de vista técnico, chips de processo de ponta maduros abaixo de 40 nm e chips de processo mais avançados de 10 nm e 7 nm são, sem dúvida, novas áreas de competição na nova era da indústria automotiva.
De acordo com um relatório de pesquisa divulgado pela Hushan Capital em 2019, a proporção de semicondutores de energia em todo o veículo aumentou rapidamente de 21% na era dos veículos movidos a combustível para 55%, enquanto os chips MCU caíram de 23% para 11%.
No entanto, a crescente capacidade de produção de chips divulgada por vários fabricantes ainda está limitada, em grande parte, aos chips MCU tradicionais, atualmente responsáveis pelo controle do motor/chassi/carroceria.
Para veículos elétricos inteligentes, a demanda por chips de IA responsáveis pela percepção e fusão da direção autônoma; módulos de potência como IGBT (transistor duplo de porta isolada) responsáveis pela conversão de energia; e chips sensores para monitoramento de radar de direção autônoma aumentaram significativamente. Provavelmente, isso se tornará uma nova onda de problemas de "falta de núcleo" que as montadoras enfrentarão na próxima fase.
Entretanto, na nova etapa, o que atrapalha as montadoras pode não ser o problema da capacidade de produção interferida por fatores externos, mas o "pescoço preso" do chip restringido pelo lado técnico.
Tomando como exemplo a demanda por chips de IA gerada pela inteligência, o volume de computação de softwares de direção autônoma já atingiu o nível de dois dígitos de TOPS (trilhões de operações por segundo), e o poder de computação dos MCUs automotivos tradicionais dificilmente consegue atender aos requisitos de computação dos veículos autônomos. Chips de IA, como GPUs, FPGAs e ASICs, entraram no mercado automotivo.
No primeiro semestre do ano passado, a Horizon anunciou oficialmente o lançamento oficial de seu produto de terceira geração para veículos, os chips da série Journey 5. De acordo com dados oficiais, os chips da série Journey 5 têm um poder de computação de 96TOPS, um consumo de energia de 20W e uma taxa de eficiência energética de 4,8TOPS/W. Em comparação com a tecnologia de processo de 16nm do chip FSD (função de direção totalmente autônoma) lançado pela Tesla em 2019, os parâmetros de um único chip com um poder de computação de 72TOPS, um consumo de energia de 36W e uma taxa de eficiência energética de 2TOPS/W foram significativamente aprimorados. Essa conquista também conquistou o apoio e a cooperação de muitas montadoras, incluindo SAIC, BYD, Great Wall Motor, Chery e Ideal.
Impulsionada pela inteligência, a evolução da indústria tem sido extremamente rápida. Começando com o FSD da Tesla, o desenvolvimento de chips de controle principal de IA é como abrir uma caixa de Pandora. Logo após o Journey 5, a NVIDIA lançou rapidamente o chip Orin, que será um chip único. O poder de computação aumentou para 254TOPS. Em termos de reservas técnicas, a Nvidia chegou a apresentar ao público um chip Atlan SoC com um poder de computação único de até 1000TOPS no ano passado. Atualmente, a NVIDIA ocupa firmemente uma posição de monopólio no mercado de GPUs para chips de controle principal automotivos, mantendo uma participação de mercado de 70% durante todo o ano.
Embora a entrada da gigante de telefonia móvel Huawei na indústria automotiva tenha desencadeado ondas de competição na indústria de chips automotivos, é bem sabido que, sob a interferência de fatores externos, a Huawei tem uma rica experiência em design em um SoC de processo de 7 nm, mas não pode ajudar os principais fabricantes de chips. promoção de mercado.
Instituições de pesquisa especulam que o valor das bicicletas com chip de IA está aumentando rapidamente de US$ 100 em 2019 para mais de US$ 1.000 em 2025; ao mesmo tempo, o mercado doméstico de chips de IA para automóveis também aumentará de US$ 900 milhões em 2019 para US$ 91 milhões em 2025. Cem milhões de dólares americanos. O rápido crescimento da demanda do mercado e o monopólio tecnológico de chips de alto padrão, sem dúvida, dificultarão ainda mais o desenvolvimento inteligente futuro das montadoras.
Semelhante à demanda no mercado de chips de IA, o IGBT, como um importante componente semicondutor (incluindo chips, substratos isolantes, terminais e outros materiais) em veículos de nova energia, com uma relação de custo de até 8-10%, também tem um profundo impacto no desenvolvimento futuro da indústria automotiva. Embora empresas nacionais como BYD, Star Semiconductor e Silan Microelectronics tenham começado a fornecer IGBTs para montadoras nacionais, por enquanto, a capacidade de produção de IGBTs das empresas mencionadas ainda é limitada pela escala das empresas, dificultando o rápido crescimento do mercado doméstico de novas fontes de energia.
A boa notícia é que, diante da próxima fase de substituição dos IGBTs por SiC, as empresas chinesas não estão muito atrás no layout, e espera-se que a expansão das capacidades de projeto e produção de SiC com base nas capacidades de P&D dos IGBTs o mais rápido possível ajude as montadoras e as tecnologias. Os fabricantes ganham vantagem na próxima fase da competição.
3. Yunyi Semiconductor, núcleo de manufatura inteligente
Diante da escassez de chips na indústria automotiva, a Yunyi está comprometida em solucionar o problema de fornecimento de materiais semicondutores para clientes do setor. Se você deseja saber mais sobre os acessórios da Yunyi Semiconductor e fazer uma consulta, clique no link:https://www.yunyi-china.net/semiconductor/.
Data de publicação: 25/03/2022