Παρόλο που στο δεύτερο εξάμηνο του 2021, ορισμένες αυτοκινητοβιομηχανίες επεσήμαναν ότι το πρόβλημα έλλειψης τσιπ το 2022 θα βελτιωθεί, οι κατασκευαστές πρωτότυπου εξοπλισμού (OEM) έχουν αυξήσει τις αγορές και έχουν αναπτύξει μια νοοτροπία παιχνιδιού μεταξύ τους, σε συνδυασμό με την προσφορά ώριμης ικανότητας παραγωγής τσιπ αυτοκινήτου. Οι επιχειρήσεις βρίσκονται ακόμη στο στάδιο της επέκτασης της παραγωγικής ικανότητας και η τρέχουσα παγκόσμια αγορά εξακολουθεί να επηρεάζεται σοβαρά από την έλλειψη πυρήνων.
Ταυτόχρονα, με τον επιταχυνόμενο μετασχηματισμό της αυτοκινητοβιομηχανίας προς την ηλεκτροκίνηση και την ευφυΐα, η βιομηχανική αλυσίδα προμήθειας τσιπ θα υποστεί επίσης δραματικές αλλαγές.
1. Ο πόνος της MCU λόγω της έλλειψης πυρήνα
Κοιτάζοντας τώρα πίσω στην έλλειψη πυρήνων που ξεκίνησε στα τέλη του 2020, η έξαρση είναι αναμφίβολα η κύρια αιτία της ανισορροπίας μεταξύ προσφοράς και ζήτησης τσιπ αυτοκινήτων. Αν και μια πρόχειρη ανάλυση της δομής εφαρμογών των παγκόσμιων τσιπ MCU (μικροελεγκτών) δείχνει ότι από το 2019 έως το 2020, η κατανομή των MCU σε εφαρμογές ηλεκτρονικής αυτοκινήτων θα καταλαμβάνει το 33% της αγοράς εφαρμογών downstream, αλλά σε σύγκριση με το απομακρυσμένο online γραφείο. Όσον αφορά τους σχεδιαστές τσιπ upstream, τα χυτήρια τσιπ και οι εταιρείες συσκευασίας και δοκιμών έχουν επηρεαστεί σοβαρά από ζητήματα όπως το κλείσιμο της επιδημίας.
Τα εργοστάσια κατασκευής τσιπ που ανήκουν σε βιομηχανίες έντασης εργασίας θα υποφέρουν από σοβαρές ελλείψεις σε ανθρώπινο δυναμικό και χαμηλή ανανέωση κεφαλαίου το 2020. Μετά τη μετατροπή του σχεδιασμού των τσιπ σε ανάλογες ανάγκες των αυτοκινητοβιομηχανιών, δεν κατέστη δυνατό να προγραμματιστεί πλήρως η παραγωγή, γεγονός που καθιστά δύσκολη την πλήρη παράδοση των τσιπ. Στα χέρια του εργοστασίου αυτοκινήτων, εμφανίζεται η κατάσταση ανεπαρκούς παραγωγικής ικανότητας οχημάτων.
Τον Αύγουστο του περασμένου έτους, το εργοστάσιο της STMicroelectronics στο Muar της Μαλαισίας αναγκάστηκε να κλείσει ορισμένα εργοστάσια λόγω των επιπτώσεων της νέας επιδημίας του κορονοϊού, και το κλείσιμο οδήγησε άμεσα στη διακοπή της τροφοδοσίας με τσιπ για τα Bosch ESP/IPB, VCU, TCU και άλλα συστήματα για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Επιπλέον, το 2021, οι συνοδευτικές φυσικές καταστροφές, όπως οι σεισμοί και οι πυρκαγιές, θα οδηγήσουν επίσης ορισμένους κατασκευαστές σε αδυναμία παραγωγής βραχυπρόθεσμα. Τον Φεβρουάριο του περασμένου έτους, ο σεισμός προκάλεσε σοβαρές ζημιές στην ιαπωνική Renesas Electronics, έναν από τους σημαντικότερους προμηθευτές τσιπ στον κόσμο.
Η εσφαλμένη εκτίμηση της ζήτησης για τσιπ εντός οχημάτων από τις αυτοκινητοβιομηχανίες, σε συνδυασμό με το γεγονός ότι τα εργοστάσια παραγωγής έχουν μετατρέψει την παραγωγική ικανότητα των τσιπ εντός οχημάτων σε τσιπ καταναλωτών, προκειμένου να διασφαλιστεί το κόστος των υλικών, έχει οδηγήσει σε σοβαρή έλλειψη των MCU και CIS (αισθητήρες εικόνας CMOS), τα οποία έχουν τη μεγαλύτερη επικάλυψη μεταξύ των τσιπ αυτοκινήτων και των βασικών ηλεκτρονικών προϊόντων.
Από τεχνική άποψη, υπάρχουν τουλάχιστον 40 είδη παραδοσιακών συσκευών ημιαγωγών αυτοκινήτων και ο συνολικός αριθμός ποδηλάτων που χρησιμοποιούνται είναι 500-600, τα οποία περιλαμβάνουν κυρίως MCU, ημιαγωγούς ισχύος (IGBT, MOSFET, κ.λπ.), αισθητήρες και διάφορες αναλογικές συσκευές. Θα χρησιμοποιηθεί επίσης μια σειρά από αυτόνομα οχήματα όπως βοηθητικά τσιπ ADAS, CIS, επεξεργαστές AI, lidar, ραντάρ χιλιοστομετρικών κυμάτων και MEMS.
Σύμφωνα με τον αριθμό των οχημάτων που έχουν επηρεαστεί περισσότερο από αυτήν την κρίση έλλειψης βασικών μονάδων, ένα παραδοσιακό αυτοκίνητο χρειάζεται περισσότερα από 70 τσιπ MCU, και η MCU αυτοκινήτου είναι το ESP (Σύστημα Ηλεκτρονικού Προγράμματος Ευστάθειας) και η ECU (Κύρια εξαρτήματα του τσιπ κύριου ελέγχου του οχήματος). Λαμβάνοντας ως παράδειγμα τον κύριο λόγο για την πτώση του Haval H6, τον οποίο η Great Wall ανέφερε πολλές φορές από πέρυσι, η Great Wall δήλωσε ότι η σοβαρή πτώση των πωλήσεων του H6 σε πολλούς μήνες οφειλόταν στην ανεπαρκή προσφορά του Bosch ESP που χρησιμοποιούσε. Τα προηγουμένως δημοφιλή Euler Black Cat και White Cat ανακοίνωσαν επίσης προσωρινή αναστολή της παραγωγής τον Μάρτιο του τρέχοντος έτους λόγω ζητημάτων όπως οι μειώσεις στην προσφορά ESP και οι αυξήσεις στις τιμές των τσιπ.
Είναι δυσάρεστο ότι, παρόλο που τα εργοστάσια κατασκευής τσιπ αυτοκινήτων κατασκευάζουν και θέτουν σε λειτουργία νέες γραμμές παραγωγής πλακιδίων το 2021 και προσπαθούν να μεταφέρουν τη διαδικασία των τσιπ αυτοκινήτων στην παλιά γραμμή παραγωγής και στη νέα γραμμή παραγωγής 12 ιντσών στο μέλλον, προκειμένου να αυξηθεί η παραγωγική ικανότητα και να επιτευχθούν οικονομίες κλίμακας, ο κύκλος παράδοσης εξοπλισμού ημιαγωγών είναι συχνά περισσότερο από έξι μήνες. Επιπλέον, χρειάζεται πολύς χρόνος για την προσαρμογή της γραμμής παραγωγής, την επαλήθευση προϊόντων και τη βελτίωση της παραγωγικής ικανότητας, γεγονός που καθιστά πιθανό η νέα παραγωγική ικανότητα να είναι αποτελεσματική το 2023-2024.
Αξίζει να σημειωθεί ότι, παρόλο που η πίεση διαρκεί εδώ και πολύ καιρό, οι αυτοκινητοβιομηχανίες εξακολουθούν να είναι αισιόδοξες για την αγορά. Και η νέα παραγωγική ικανότητα τσιπ προορίζεται να λύσει τη μεγαλύτερη τρέχουσα κρίση παραγωγικής ικανότητας τσιπ στο μέλλον.
2. Νέο πεδίο μάχης υπό την προστασία της ηλεκτρικής νοημοσύνης
Ωστόσο, για την αυτοκινητοβιομηχανία, η επίλυση της τρέχουσας κρίσης των τσιπ μπορεί μόνο να λύσει την επείγουσα ανάγκη της τρέχουσας ασυμμετρίας προσφοράς και ζήτησης στην αγορά. Ενόψει του μετασχηματισμού των ηλεκτρικών και έξυπνων βιομηχανιών, η πίεση στην προσφορά τσιπ αυτοκινήτων θα αυξηθεί εκθετικά στο μέλλον.
Με την αυξανόμενη ζήτηση για ολοκληρωμένο έλεγχο ηλεκτροκίνητων προϊόντων από οχήματα, και κατά τη στιγμή της αναβάθμισης του FOTA και της αυτόματης οδήγησης, ο αριθμός των τσιπ για τα νέα ενεργειακά οχήματα έχει αναβαθμιστεί από 500-600 στην εποχή των οχημάτων καυσίμων σε 1.000 σε 1.200. Ο αριθμός των ειδών έχει επίσης αυξηθεί από 40 σε 150.
Ορισμένοι ειδικοί στην αυτοκινητοβιομηχανία δήλωσαν ότι στον τομέα των έξυπνων ηλεκτρικών οχημάτων υψηλής τεχνολογίας στο μέλλον, ο αριθμός των τσιπ ενός οχήματος θα αυξηθεί αρκετές φορές σε περισσότερα από 3.000 τεμάχια και το ποσοστό των ημιαγωγών αυτοκινήτων στο κόστος υλικών ολόκληρου του οχήματος θα αυξηθεί από 4% το 2019 σε 12% το 2025 και μπορεί να αυξηθεί σε 20% έως το 2030. Αυτό όχι μόνο σημαίνει ότι στην εποχή της ηλεκτρικής νοημοσύνης, η ζήτηση για τσιπ για οχήματα αυξάνεται, αλλά αντικατοπτρίζει επίσης την ταχεία αύξηση της τεχνικής δυσκολίας και του κόστους των τσιπ που απαιτούνται για τα οχήματα.
Σε αντίθεση με τους παραδοσιακούς κατασκευαστές πρωτότυπου εξοπλισμού (OEM), όπου το 70% των τσιπ για οχήματα καυσίμων είναι 40-45nm και το 25% είναι τσιπ χαμηλών προδιαγραφών άνω των 45nm, το ποσοστό των τσιπ με τη διαδικασία 40-45nm για τα mainstream και high-end ηλεκτρικά οχήματα στην αγορά έχει μειωθεί στο 25%. 45%, ενώ το ποσοστό των τσιπ με τη διαδικασία άνω των 45nm είναι μόνο 5%. Από τεχνική άποψη, τα ώριμα τσιπ υψηλής τεχνολογίας κάτω των 40nm και τα πιο προηγμένα τσιπ με τη διαδικασία 10nm και 7nm αποτελούν αναμφίβολα νέους τομείς ανταγωνισμού στη νέα εποχή της αυτοκινητοβιομηχανίας.
Σύμφωνα με μια έκθεση έρευνας που δημοσίευσε η Hushan Capital το 2019, το ποσοστό των ημιαγωγών ισχύος σε ολόκληρο το όχημα έχει αυξηθεί ραγδαία από 21% στην εποχή των οχημάτων καυσίμων σε 55%, ενώ τα τσιπ MCU έχουν μειωθεί από 23% σε 11%.
Ωστόσο, η αυξανόμενη ικανότητα παραγωγής τσιπ που αποκαλύπτεται από διάφορους κατασκευαστές εξακολουθεί να περιορίζεται ως επί το πλείστον στα παραδοσιακά τσιπ MCU που είναι επί του παρόντος υπεύθυνα για τον έλεγχο κινητήρα/σασί/αμαξώματος.
Για τα ηλεκτρικά ευφυή οχήματα, τα τσιπ τεχνητής νοημοσύνης που είναι υπεύθυνα για την αντίληψη και τη σύντηξη της αυτόνομης οδήγησης, οι μονάδες ισχύος όπως το IGBT (μονωμένη πύλη διπλού τρανζίστορ) που είναι υπεύθυνες για τη μετατροπή ισχύος, και τα τσιπ αισθητήρων για την παρακολούθηση ραντάρ αυτόνομης οδήγησης έχουν αυξήσει σημαντικά τη ζήτηση. Πιθανότατα θα αποτελέσει έναν νέο γύρο προβλημάτων «έλλειψης πυρήνα» που θα αντιμετωπίσουν οι αυτοκινητοβιομηχανίες στο επόμενο στάδιο.
Ωστόσο, στο νέο στάδιο, αυτό που εμποδίζει τις αυτοκινητοβιομηχανίες μπορεί να μην είναι το πρόβλημα της παραγωγικής ικανότητας που παρεμβαίνει από εξωτερικούς παράγοντες, αλλά το «κολλημένο λαιμό» του τσιπ που περιορίζεται από την τεχνική πλευρά.
Λαμβάνοντας ως παράδειγμα τη ζήτηση για τσιπ τεχνητής νοημοσύνης που έφερε η νοημοσύνη, ο υπολογιστικός όγκος του λογισμικού αυτόνομης οδήγησης έχει ήδη φτάσει στο διψήφιο επίπεδο TOPS (τρισεκατομμύριο λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο) και η υπολογιστική ισχύς των παραδοσιακών MCU αυτοκινήτων δύσκολα μπορεί να καλύψει τις υπολογιστικές απαιτήσεις των αυτόνομων οχημάτων. Τσιπ τεχνητής νοημοσύνης όπως οι GPU, τα FPGA και τα ASIC έχουν εισέλθει στην αγορά αυτοκινήτων.
Το πρώτο εξάμηνο του περασμένου έτους, η Horizon ανακοίνωσε επίσημα ότι κυκλοφόρησε επίσημα το προϊόν τρίτης γενιάς, τα τσιπ της σειράς Journey 5, κατάλληλο για οχήματα. Σύμφωνα με επίσημα στοιχεία, τα τσιπ της σειράς Journey 5 έχουν υπολογιστική ισχύ 96TOPS, κατανάλωση ενέργειας 20W και λόγο ενεργειακής απόδοσης 4,8TOPS/W. Σε σύγκριση με την τεχνολογία επεξεργασίας 16nm του τσιπ FSD (πλήρως αυτόνομη λειτουργία οδήγησης) που κυκλοφόρησε η Tesla το 2019, οι παράμετροι ενός μόνο τσιπ με υπολογιστική ισχύ 72TOPS, κατανάλωση ενέργειας 36W και λόγο ενεργειακής απόδοσης 2TOPS/W έχουν βελτιωθεί σημαντικά. Αυτό το επίτευγμα έχει επίσης κερδίσει την εύνοια και τη συνεργασία πολλών αυτοκινητοβιομηχανιών, όπως οι SAIC, BYD, Great Wall Motor, Chery και Ideal.
Με κινητήρια δύναμη την ευφυΐα, η εξέλιξη της βιομηχανίας ήταν εξαιρετικά ραγδαία. Ξεκινώντας από το FSD της Tesla, η ανάπτυξη των τσιπ κύριου ελέγχου AI είναι σαν να ανοίγει το κουτί της Πανδώρας. Λίγο μετά το Journey 5, η NVIDIA κυκλοφόρησε γρήγορα το τσιπ Orin που θα είναι single-chip. Η υπολογιστική ισχύς έχει αυξηθεί στα 254TOPS. Όσον αφορά τα τεχνικά αποθέματα, η Nvidia μάλιστα παρουσίασε για το κοινό πέρυσι ένα τσιπ Atlan SoC με μία μόνο υπολογιστική ισχύ έως και 1000TOPS. Προς το παρόν, η NVIDIA κατέχει σταθερά μονοπωλιακή θέση στην αγορά GPU των τσιπ κύριου ελέγχου αυτοκινήτων, διατηρώντας μερίδιο αγοράς 70% όλο το χρόνο.
Παρόλο που η είσοδος του γίγαντα της κινητής τηλεφωνίας Huawei στην αυτοκινητοβιομηχανία έχει πυροδοτήσει κύματα ανταγωνισμού στη βιομηχανία τσιπ αυτοκινήτων, είναι γνωστό ότι υπό την επίδραση εξωτερικών παραγόντων, η Huawei διαθέτει πλούσια εμπειρία στο σχεδιασμό SoC με διαδικασία 7nm, αλλά δεν μπορεί να βοηθήσει τους κορυφαίους κατασκευαστές τσιπ στην προώθηση στην αγορά.
Ερευνητικά ιδρύματα εικάζουν ότι η αξία των ποδηλάτων με τσιπ τεχνητής νοημοσύνης αυξάνεται ραγδαία από 100 δολάρια ΗΠΑ το 2019 σε 1.000+ δολάρια ΗΠΑ έως το 2025. Ταυτόχρονα, η εγχώρια αγορά τσιπ τεχνητής νοημοσύνης στην αυτοκινητοβιομηχανία θα αυξηθεί επίσης από 900 εκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ το 2019 σε 91 εκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ το 2025. Εκατό εκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ. Η ραγδαία αύξηση της ζήτησης της αγοράς και το τεχνολογικό μονοπώλιο των τσιπ υψηλών προδιαγραφών αναμφίβολα θα δυσχεράνουν ακόμη περισσότερο τη μελλοντική έξυπνη ανάπτυξη των αυτοκινητοβιομηχανιών.
Όπως και η ζήτηση στην αγορά τσιπ τεχνητής νοημοσύνης, το IGBT, ως σημαντικό συστατικό ημιαγωγών (συμπεριλαμβανομένων τσιπ, μονωτικών υποστρωμάτων, ακροδεκτών και άλλων υλικών) στα νέα ενεργειακά οχήματα με λόγο κόστους έως και 8-10%, έχει επίσης σημαντικό αντίκτυπο στη μελλοντική ανάπτυξη της αυτοκινητοβιομηχανίας. Παρόλο που εγχώριες εταιρείες όπως οι BYD, Star Semiconductor και Silan Microelectronics έχουν αρχίσει να προμηθεύουν IGBT σε εγχώριες αυτοκινητοβιομηχανίες, προς το παρόν, η παραγωγική ικανότητα IGBT των προαναφερθέντων εταιρειών εξακολουθεί να περιορίζεται από το μέγεθος των εταιρειών, καθιστώντας δύσκολη την κάλυψη της ταχέως αυξανόμενης ανάπτυξης της εγχώριας αγοράς νέων πηγών ενέργειας.
Τα καλά νέα είναι ότι ενόψει του επόμενου σταδίου αντικατάστασης των IGBT από το SiC, οι κινεζικές εταιρείες δεν υστερούν πολύ στη διάταξη και η επέκταση των δυνατοτήτων σχεδιασμού και παραγωγής SiC με βάση τις δυνατότητες Έρευνας και Ανάπτυξης IGBT το συντομότερο δυνατό αναμένεται να βοηθήσει τις αυτοκινητοβιομηχανίες και τις τεχνολογίες. Οι κατασκευαστές θα αποκτήσουν πλεονέκτημα στο επόμενο στάδιο του ανταγωνισμού.
3. Yunyi Semiconductor, πυρήνας ευφυούς κατασκευής
Αντιμέτωπη με την έλλειψη τσιπ στην αυτοκινητοβιομηχανία, η Yunyi έχει δεσμευτεί να λύσει το πρόβλημα εφοδιασμού με ημιαγωγικά υλικά για τους πελάτες της. Αν θέλετε να μάθετε για τα αξεσουάρ της Yunyi Semiconductor και να υποβάλετε ένα ερώτημα, κάντε κλικ στον σύνδεσμο:https://www.yunyi-china.net/semiconductor/.
Ώρα δημοσίευσης: 25 Μαρτίου 2022