Přestože ve druhé polovině roku 2021 některé automobilky poukázaly na to, že problém s nedostatkem čipů se v roce 2022 zlepší, výrobci originálního vybavení zvýšili nákupy a vzájemně se etablovali. Spolu s nabídkou vyspělých výrobních kapacit pro automobilový průmysl se podniky stále nacházejí ve fázi rozšiřování výrobních kapacit a současný globální trh je stále vážně ovlivněn nedostatkem jader.
Zároveň s urychlenou transformací automobilového průmyslu směrem k elektrifikaci a inteligenci projde dramatickými změnami i průmyslový řetězec dodávek čipů.
1. Problémy MCU z nedostatku jádra
Nyní, když se ohlédneme za nedostatkem jader, který začal na konci roku 2020, je epidemie nepochybně hlavní příčinou nerovnováhy mezi nabídkou a poptávkou po automobilových čipech. Ačkoli hrubá analýza aplikační struktury globálních MCU (mikrokontrolérů) ukazuje, že v letech 2019 až 2020 bude distribuce MCU v automobilové elektronice zabírat 33 % trhu s následnými aplikacemi, ve srovnání se vzdálenou online kanceláří... Pokud jde o návrháře čipů v upstreamu, slévárny čipů a společnosti zabývající se balením a testováním byly vážně zasaženy problémy, jako je zastavení epidemie.
Výrobní závody čipů patřící do odvětví s vysokou mírou pracovní síly budou v roce 2020 trpět vážným nedostatkem pracovní síly a nízkou obratem kapitálu. Poté, co byl návrh čipů v upstreamu transformován na potřeby automobilek, nebyl schopen plně naplánovat výrobu, což ztěžuje dodávky čipů na plnou kapacitu. V rukou automobilek se objevuje situace nedostatečné výrobní kapacity vozidel.
V srpnu loňského roku byl závod společnosti STMicroelectronics v malajsijském Muaru nucen kvůli dopadu epidemie koronaviru uzavřít některé továrny. Toto uzavření přímo vedlo k dlouhodobému přerušení dodávek čipů pro systémy Bosch ESP/IPB, VCU, TCU a další.
Kromě toho v roce 2021 způsobí doprovodné přírodní katastrofy, jako jsou zemětřesení a požáry, že někteří výrobci nebudou moci v krátkodobém horizontu vyrábět. V únoru loňského roku zemětřesení způsobilo vážné škody japonské společnosti Renesas Electronics, jednomu z největších světových dodavatelů čipů.
Špatné odhadnutí poptávky po palubních čipech automobilkami ve spojení se skutečností, že továrny na dodavatelském trhu přeměnily výrobní kapacitu palubních čipů na spotřebitelské čipy, aby zaručili náklady na materiály, vedlo k vážnému nedostatku MCU a CIS (obrazových snímačů CMOS), které se nejvíce překrývají mezi automobilovými čipy a běžnými elektronickými produkty.
Z technického hlediska existuje nejméně 40 druhů tradičních automobilových polovodičových součástek a celkový počet používaných kol je 500–600, mezi které patří především MCU, výkonové polovodiče (IGBT, MOSFET atd.), senzory a různá analogová zařízení. Použita bude také řada produktů pro autonomní vozidla, jako jsou pomocné čipy ADAS, CIS, procesory AI, lidary, milimetrové radary a MEMS.
Podle poptávky po vozidlech je touto krizí nedostatku nejvíce postiženo to, že tradiční automobil potřebuje více než 70 čipů MCU, a automobilovými MCU jsou ESP (elektronický stabilizační systém) a ECU (hlavní komponenty hlavního řídicího čipu vozidla). Jako hlavní důvod poklesu prodeje Havalu H6, který Great Wall od loňského roku mnohokrát uváděl, Great Wall uvedl, že vážný pokles prodeje H6 v mnoha měsících byl způsoben nedostatečnou nabídkou používaného systému ESP Bosch. Dříve oblíbené modely Euler Black Cat a White Cat také v březnu letošního roku oznámily dočasné pozastavení výroby kvůli problémům, jako je snížení dodávek ESP a zvýšení cen čipů.
Je trapné, že ačkoli továrny na výrobu automobilových čipů v roce 2021 staví a zprovozňují nové výrobní linky na destičky a v budoucnu se snaží přenést proces výroby automobilových čipů na starou a novou 12palcovou výrobní linku, aby zvýšily výrobní kapacitu a dosáhly úspor z rozsahu, dodací cyklus polovodičových zařízení je často delší než půl roku. Navíc trvá dlouho, než se výrobní linka upraví, ověří se produkt a zlepší se výrobní kapacita, takže nová výrobní kapacita pravděpodobně nabude účinnosti v letech 2023–2024.
Za zmínku stojí, že ačkoli tlak trvá již delší dobu, automobilky jsou ohledně trhu stále optimistické. A nová kapacita výroby čipů má v budoucnu vyřešit současnou největší krizi kapacity výroby čipů.
2. Nové bojiště pod vlivem elektrické inteligence
Pro automobilový průmysl však může řešení současné krize čipů vyřešit pouze naléhavou potřebu současné asymetrie nabídky a poptávky na trhu. Vzhledem k transformaci elektrotechnického a inteligentního průmyslu bude tlak na dodávky automobilových čipů v budoucnu pouze exponenciálně růst.
S rostoucí poptávkou po integrovaném řízení elektrifikovaných produktů a v době modernizace FOTA a automatického řízení se počet čipů pro vozidla na nová paliva zvýšil z 500–600 v éře vozidel na palivo na 1 000 až 1 200. Počet druhů se také zvýšil ze 40 na 150.
Někteří odborníci z automobilového průmyslu uvedli, že v oblasti špičkových inteligentních elektrických vozidel se v budoucnu počet čipů pro jednotlivá vozidla několikanásobně zvýší na více než 3 000 kusů a podíl automobilových polovodičů na materiálových nákladech celého vozidla se zvýší ze 4 % v roce 2019 na 12 % v roce 2025 a do roku 2030 se může zvýšit na 20 %. To nejen znamená, že v éře elektrické inteligence roste poptávka po čipech pro vozidla, ale také to odráží rychlý nárůst technické obtížnosti a nákladů na čipy potřebné pro vozidla.
Na rozdíl od tradičních výrobců originálního vybavení (OEM), kde 70 % čipů pro vozidla na pohonné hmoty je vyrobeno technologií 40–45 nm a 25 % jsou čipy s nízkými specifikacemi nad 45 nm, podíl čipů vyrobených technologií 40–45 nm pro běžná a špičková elektrická vozidla na trhu klesl na 25–45 %, zatímco podíl čipů vyrobených technologií nad 45 nm je pouze 5 %. Z technického hlediska jsou vyspělé špičkové čipy vyrobené technologií pod 40 nm a pokročilejší čipy s technologií 10 nm a 7 nm nepochybně novými konkurenčními oblastmi v nové éře automobilového průmyslu.
Podle průzkumu zveřejněného společností Hushan Capital v roce 2019 se podíl výkonových polovodičů v celém vozidle prudce zvýšil z 21 % v éře vozidel na palivo na 55 %, zatímco podíl čipů MCU klesl z 23 % na 11 %.
Rostoucí kapacita výroby čipů, kterou zveřejnili různí výrobci, je však stále většinou omezena na tradiční čipy MCU, které jsou v současnosti zodpovědné za řízení motoru/podvozku/karoserie.
U inteligentních elektrických vozidel výrazně vzrostla poptávka po čipech umělé inteligence zodpovědných za autonomní vnímání a fúzi, výkonových modulech jako IGBT (izolovaný hradlový duální tranzistor) zodpovědných za přeměnu energie a senzorových čipech pro radarové monitorování autonomního řízení. S největší pravděpodobností se stane novým kolem problémů s „nedostatkem jádra“, kterým budou automobilky čelit v další fázi.
V nové fázi však automobilkám nemusí bránit problém s výrobní kapacitou narušený vnějšími faktory, ale „zaseklý krk“ čipu omezený technickou stránkou.
Vezměme si jako příklad poptávku po čipech umělé inteligence, která je způsobena inteligencí. Výpočetní objem softwaru pro autonomní řízení již dosáhl dvojciferné úrovně TOPS (bilion operací za sekundu) a výpočetní výkon tradičních automobilových mikrokontrolérů sotva dokáže uspokojit výpočetní požadavky autonomních vozidel. Na automobilový trh vstoupily čipy umělé inteligence, jako jsou GPU, FPGA a ASIC.
V první polovině loňského roku společnost Horizon oficiálně oznámila uvedení třetí generace produktu pro vozidla, čipů řady Journey 5. Podle oficiálních údajů mají čipy řady Journey 5 výpočetní výkon 96 TOPS, spotřebu energie 20 W a energetickou účinnost 4,8 TOPS/W. Ve srovnání s 16nm procesní technologií čipu FSD (plně autonomní jízdní funkce), který Tesla uvedla na trh v roce 2019, se parametry jednoho čipu s výpočetním výkonem 72 TOPS, spotřebou energie 36 W a energetickou účinností 2 TOPS/W výrazně zlepšily. Tento úspěch si získal přízeň a spolupráci mnoha automobilových společností, včetně SAIC, BYD, Great Wall Motor, Chery a Ideal.
Díky inteligenci probíhá inovace v tomto odvětví extrémně rychle. Počínaje FSD od Tesly je vývoj hlavních řídicích čipů umělé inteligence jako otevření Pandořiny skříňky. Krátce po Journey 5 společnost NVIDIA rychle uvedla na trh jednočipový čip Orin. Výpočetní výkon se zvýšil na 254TOPS. Pokud jde o technické rezervy, Nvidia dokonce loni veřejnosti představila čip Atlan SoC s jediným výpočetním výkonem až 1000TOPS. V současné době NVIDIA pevně zaujímá monopolní pozici na trhu s GPU hlavními řídicími čipy pro automobily a celoročně si udržuje tržní podíl 70 %.
Přestože vstup giganta mobilních telefonů Huawei na automobilový průmysl spustil vlny konkurence v odvětví automobilových čipů, je dobře známo, že Huawei má pod vlivem vnějších faktorů bohaté zkušenosti s návrhem 7nm SoC, ale nemůže pomoci předním výrobcům čipů s jejich propagací na trhu.
Výzkumné instituce spekulují, že hodnota jízdních kol s čipy s umělou inteligencí prudce vzroste ze 100 USD v roce 2019 na více než 1 000 USD do roku 2025; zároveň se domácí trh s čipy s umělou inteligencí pro automobilový průmysl zvýší z 900 milionů USD v roce 2019 na 91 milionů USD v roce 2025. Sto milionů USD. Rychlý růst poptávky na trhu a technologický monopol vysoce kvalitních čipů nepochybně ještě více ztíží budoucí inteligentní rozvoj automobilek.
Podobně jako poptávka na trhu s čipy pro umělou inteligenci, i IGBT, jakožto důležitá polovodičová součástka (včetně čipů, izolačních substrátů, terminálů a dalších materiálů) v nových energetických vozidlech s poměrem nákladů až 8–10 %, má hluboký dopad na budoucí rozvoj automobilového průmyslu. Přestože domácí společnosti jako BYD, Star Semiconductor a Silan Microelectronics začaly dodávat IGBT pro domácí automobilky, prozatím je výrobní kapacita IGBT výše zmíněných společností stále omezena jejich velikostí, což ztěžuje pokrytí rychle rostoucího růstu domácího trhu s novými zdroji energie.
Dobrou zprávou je, že tváří v tvář další fázi nahrazování IGBT tranzistory SiC nezůstávají čínské společnosti v tomto ohledu daleko pozadu a očekává se, že co nejrychlejší rozšíření konstrukčních a výrobních kapacit SiC založených na výzkumných a vývojových schopnostech IGBT pomůže automobilkám a technologiím. Výrobci získají v další fázi konkurence výhodu.
3. Yunyi Semiconductor, inteligentní výroba s jádrem
Vzhledem k nedostatku čipů v automobilovém průmyslu se společnost Yunyi zavázala řešit problém s dodávkami polovodičových materiálů pro zákazníky v tomto odvětví. Pokud se chcete dozvědět více o příslušenství Yunyi Semiconductor a chcete se na něco zeptat, klikněte prosím na odkaz:https://www.yunyi-china.net/semiconductor/.
Čas zveřejnění: 25. března 2022