Hoci v druhej polovici roka 2021 niektoré automobilky poukázali na to, že problém s nedostatkom čipov sa v roku 2022 zlepší, výrobcovia originálnych dielov (OEM) zvýšili nákupy a vzájomne sa zladili, spolu s ponukou vyspelej výrobnej kapacity čipov automobilovej triedy. Podniky sú stále vo fáze rozširovania výrobnej kapacity a súčasný globálny trh je stále vážne ovplyvnený nedostatkom jadier.
Zároveň s urýchlenou transformáciou automobilového priemyslu smerom k elektrifikácii a inteligencii prejde dramatickými zmenami aj priemyselný reťazec dodávok čipov.
1. Problémy MCU z dôvodu nedostatku jadra
Pri spätnom pohľade na nedostatok jadier, ktorý sa začal koncom roka 2020, je táto epidémia nepochybne hlavnou príčinou nerovnováhy medzi ponukou a dopytom po automobilových čipoch. Hoci hrubá analýza aplikačnej štruktúry globálnych čipov MCU (mikrokontrolérov) ukazuje, že od roku 2019 do roku 2020 bude distribúcia MCU v automobilových elektronických aplikáciách zaberať 33 % trhu s následnými aplikáciami, v porovnaní so vzdialenou online kanceláriou... Pokiaľ ide o návrhárov čipov v upstreame, zlievarne čipov a spoločnosti zaoberajúce sa balením a testovaním boli vážne postihnuté problémami, ako je napríklad ukončenie epidémie.
Závody na výrobu čipov patriace do odvetví náročných na pracovnú silu budú v roku 2020 trpieť vážnym nedostatkom pracovnej sily a slabou obrátkovosťou kapitálu. Po transformácii dizajnu čipov v rámci upstreamu na potreby automobilových spoločností nebolo možné plne naplánovať výrobu, čo sťažuje dodávku čipov na plnú kapacitu. V rukách automobiliek sa objavuje situácia s nedostatočnou kapacitou výroby vozidiel.
V auguste minulého roka bol závod spoločnosti STMicroelectronics v malajzijskom meste Muar nútený zatvoriť niektoré továrne kvôli dopadu epidémie novej koronavírusu a toto odstavenie priamo viedlo k dlhodobému prerušeniu dodávok čipov pre systémy Bosch ESP/IPB, VCU, TCU a ďalšie.
Okrem toho v roku 2021 spôsobia sprievodné prírodné katastrofy, ako sú zemetrasenia a požiare, že niektorí výrobcovia nebudú môcť v krátkodobom horizonte vyrábať. Vo februári minulého roka zemetrasenie spôsobilo vážne škody japonskej spoločnosti Renesas Electronics, jednému z najväčších svetových dodávateľov čipov.
Nesprávne odhadnutie dopytu po palubných čipoch zo strany automobilových spoločností v spojení so skutočnosťou, že dodávateľské továrne premenili výrobnú kapacitu palubných čipov na spotrebiteľské čipy, aby zaručili náklady na materiály, viedlo k vážnemu nedostatku MCU a CIS (obrazových snímačov CMOS), ktoré majú najväčší presah medzi automobilovými čipmi a bežnými elektronickými produktmi.
Z technického hľadiska existuje najmenej 40 druhov tradičných automobilových polovodičových súčiastok a celkový počet používaných súčiastok je 500 – 600, medzi ktoré patria najmä MCU, výkonové polovodiče (IGBT, MOSFET atď.), senzory a rôzne analógové zariadenia. V autonómnych vozidlách sa bude používať aj séria produktov, ako sú pomocné čipy ADAS, CIS, procesory AI, lidary, milimetrové radary a MEMS.
Podľa dopytu po vozidlách je v tejto kríze s nedostatkom jadra najviac postihnuté to, že tradičné auto potrebuje viac ako 70 čipov MCU, a automobilovým MCU je ESP (elektronický stabilizačný systém) a ECU (hlavné komponenty hlavného riadiaceho čipu vozidla). Ako hlavný dôvod poklesu predaja Havalu H6, ktorý spoločnosť Great Wall od minulého roka mnohokrát uvádzala, Great Wall uviedla, že vážny pokles predaja H6 v mnohých mesiacoch bol spôsobený nedostatočnou ponukou systému ESP Bosch, ktorý používala. Predtým populárne modely Euler Black Cat a White Cat tiež oznámili dočasné pozastavenie výroby v marci tohto roku z dôvodu problémov, ako sú znížené dodávky ESP a zvýšenie cien čipov.
Je trápne, že hoci továrne na výrobu automobilových čipov v roku 2021 stavajú a spúšťajú nové výrobné linky doštičiek a v budúcnosti sa snažia preniesť proces výroby automobilových čipov na starú a novú 12-palcovú výrobnú linku s cieľom zvýšiť výrobnú kapacitu a dosiahnuť úspory z rozsahu, dodací cyklus polovodičových zariadení je často dlhší ako pol roka. Okrem toho trvá dlho na nastavenie výrobnej linky, overenie produktu a zlepšenie výrobnej kapacity, čo zvyšuje pravdepodobnosť, že nová výrobná kapacita bude efektívna v rokoch 2023 – 2024.
Za zmienku stojí, že hoci tlak trvá už dlhší čas, automobilky sú stále optimistické, pokiaľ ide o trh. A nová kapacita na výrobu čipov je predurčená vyriešiť súčasnú najväčšiu krízu kapacity výroby čipov v budúcnosti.
2. Nové bojisko pod vplyvom elektrickej inteligencie
Pre automobilový priemysel však riešenie súčasnej krízy čipov môže vyriešiť iba naliehavú potrebu súčasnej asymetrie ponuky a dopytu na trhu. Vzhľadom na transformáciu elektrotechnického a inteligentného priemyslu sa tlak na dodávky automobilových čipov v budúcnosti len exponenciálne zvýši.
S rastúcim dopytom po integrovanom riadení elektrifikovaných produktov vo vozidlách a v čase modernizácie FOTA a automatickej jazdy sa počet čipov pre vozidlá na nové zdroje energie zvýšil z 500 – 600 v ére palivových vozidiel na 1 000 až 1 200. Počet druhov sa tiež zvýšil zo 40 na 150.
Niektorí odborníci z automobilového priemyslu uviedli, že v oblasti špičkových inteligentných elektrických vozidiel sa v budúcnosti počet čipov pre jednotlivé vozidlá niekoľkonásobne zvýši na viac ako 3 000 kusov a podiel automobilových polovodičov na materiálových nákladoch celého vozidla sa zvýši zo 4 % v roku 2019 na 12 % v roku 2025 a do roku 2030 sa môže zvýšiť na 20 %. To nielenže znamená, že v ére elektrickej inteligencie rastie dopyt po čipoch pre vozidlá, ale odráža to aj rýchly nárast technickej náročnosti a nákladov na čipy potrebné pre vozidlá.
Na rozdiel od tradičných výrobcov originálnych zariadení (OEM), kde 70 % čipov pre palivové vozidlá je vyrobených procesom 40 – 45 nm a 25 % tvoria čipy s nízkymi špecifikáciami nad 45 nm, podiel čipov vyrobených procesom 40 – 45 nm pre bežné a špičkové elektrické vozidlá na trhu klesol na 25 %, zatiaľ čo podiel čipov vyrobených procesom nad 45 nm je iba 5 %. Z technického hľadiska sú vyspelé špičkové čipy vyrobené procesom pod 40 nm a pokročilejšie čipy s procesom 10 nm a 7 nm nepochybne novými konkurenčnými oblasťami v novej ére automobilového priemyslu.
Podľa prieskumu, ktorý v roku 2019 zverejnila spoločnosť Hushan Capital, sa podiel výkonových polovodičov v celom vozidle rýchlo zvýšil z 21 % v ére palivových vozidiel na 55 %, zatiaľ čo podiel čipov MCU klesol z 23 % na 11 %.
Rastúca kapacita výroby čipov, ktorú zverejňujú rôzni výrobcovia, je však stále väčšinou obmedzená na tradičné čipy MCU, ktoré sú v súčasnosti zodpovedné za riadenie motora/podvozku/karosérie.
V prípade elektrických inteligentných vozidiel výrazne vzrástol dopyt po čipoch umelej inteligencie zodpovedných za vnímanie a fúziu autonómnej jazdy, výkonových moduloch ako IGBT (duálny tranzistor s izolovanou hradlou) zodpovedných za konverziu energie a senzorových čipoch pre monitorovanie radarom autonómnej jazdy. S najväčšou pravdepodobnosťou sa v ďalšej fáze stane novým kolom problémov s „nedostatkom jadra“, ktorým budú automobilky čeliť.
V novej etape však automobilkám nemusí prekážať problém s výrobnou kapacitou ovplyvnený vonkajšími faktormi, ale „zaseknutý krk“ čipu obmedzený technickou stránkou.
Ak vezmeme ako príklad dopyt po čipoch umelej inteligencie, výpočtový objem softvéru pre autonómne riadenie už dosiahol dvojcifernú úroveň TOPS (bilión operácií za sekundu) a výpočtový výkon tradičných automobilových mikrokontrolérov sotva dokáže splniť výpočtové požiadavky autonómnych vozidiel. Na automobilový trh vstúpili čipy umelej inteligencie, ako sú GPU, FPGA a ASIC.
V prvej polovici minulého roka spoločnosť Horizon oficiálne oznámila uvedenie na trh svojho produktu tretej generácie pre vozidlá, čipov série Journey 5. Podľa oficiálnych údajov majú čipy série Journey 5 výpočtový výkon 96TOPS, spotrebu energie 20 W a energetickú účinnosť 4,8TOPS/W. V porovnaní so 16nm procesnou technológiou čipu FSD (plne autonómna funkcia jazdy), ktorý spoločnosť Tesla uviedla na trh v roku 2019, sa parametre jedného čipu s výpočtovým výkonom 72TOPS, spotrebou energie 36 W a energetickou účinnosťou 2TOPS/W výrazne zlepšili. Tento úspech si získal priazeň a spoluprácu mnohých automobilových spoločností vrátane spoločností SAIC, BYD, Great Wall Motor, Chery a Ideal.
Vďaka inteligencii prebieha inovácia v tomto odvetví mimoriadne rýchlo. Vývoj hlavných riadiacich čipov umelej inteligencie, počnúc FSD od Tesly, je ako otvorenie Pandorinej skrinky. Krátko po projekte Journey 5 spoločnosť NVIDIA rýchlo vydala jednočipový čip Orin. Výpočtový výkon sa zvýšil na 254TOPS. Pokiaľ ide o technické rezervy, Nvidia dokonca minulý rok verejnosti predstavila čip Atlan SoC s jednočipovým výpočtovým výkonom až 1000TOPS. V súčasnosti NVIDIA pevne zaujíma monopolné postavenie na trhu s grafickými procesormi pre automobilové hlavné riadiace čipy a celoročne si udržiava 70 % podiel na trhu.
Hoci vstup mobilného giganta Huawei na automobilový priemysel spustil vlny konkurencie v automobilovom priemysle čipov, je dobre známe, že Huawei má pod vplyvom vonkajších faktorov bohaté skúsenosti s návrhom 7nm SoC, ale nemôže pomôcť popredným výrobcom čipov pri ich propagácii na trhu.
Výskumné inštitúcie špekulujú, že hodnota bicyklov s čipmi s umelou inteligenciou rýchlo rastie zo 100 USD v roku 2019 na viac ako 1 000 USD do roku 2025; zároveň sa domáci trh s čipmi s umelou inteligenciou pre automobily tiež zvýši z 900 miliónov USD v roku 2019 na 91 v roku 2025. Sto miliónov USD. Rýchly rast dopytu na trhu a technologický monopol vysokokvalitných čipov nepochybne ešte viac sťažia budúci inteligentný rozvoj automobilových spoločností.
Podobne ako dopyt na trhu s čipmi pre umelú inteligenciu, aj IGBT ako dôležitá polovodičová súčasť (vrátane čipov, izolačných substrátov, terminálov a iných materiálov) v nových energetických vozidlách s pomerom nákladov až 8 – 10 % má výrazný vplyv na budúci rozvoj automobilového priemyslu. Hoci domáce spoločnosti ako BYD, Star Semiconductor a Silan Microelectronics začali dodávať IGBT pre domáce automobilky, zatiaľ je výrobná kapacita IGBT vyššie uvedených spoločností stále obmedzená ich rozsahom, čo sťažuje pokrytie rýchlo rastúceho rastu domáceho trhu s novými zdrojmi energie.
Dobrou správou je, že vzhľadom na ďalšiu fázu nahrádzania IGBT tranzistorov SiC čínske spoločnosti v dizajne výrazne nezaostávajú a očakáva sa, že čo najskôr rozšíri možnosti návrhu a výroby SiC na základe výskumných a vývojových schopností IGBT, čo pomôže automobilkám a technológiám. Výrobcovia získajú výhodu v ďalšej fáze hospodárskej súťaže.
3. Yunyi Semiconductor, inteligentná výroba jadra
Vzhľadom na nedostatok čipov v automobilovom priemysle sa spoločnosť Yunyi zaviazala riešiť problém s dodávkami polovodičových materiálov pre zákazníkov v tomto odvetví. Ak sa chcete dozvedieť viac o príslušenstve spoločnosti Yunyi Semiconductor a chcete sa opýtať, kliknite na odkaz:https://www.yunyi-china.net/semiconductor/.
Čas uverejnenia: 25. marca 2022