Selv om noen bilprodusenter påpekte at problemet med chipmangel i 2022 ville bli bedre i andre halvdel av 2021, har OEM-ene økt innkjøpene og en spillmentalitet med hverandre, kombinert med tilførsel av moden produksjonskapasitet for bilbrikke. Bedriftene er fortsatt i en fase med å utvide produksjonskapasiteten, og det nåværende globale markedet er fortsatt alvorlig påvirket av mangelen på kjerner.
Samtidig, med den akselererte transformasjonen av bilindustrien mot elektrifisering og intelligens, vil også den industrielle kjeden for brikkeforsyning gjennomgå dramatiske endringer.
1. Smerten ved MCU under mangelen på kjerne
Når man nå ser tilbake på mangelen på kjerner som startet på slutten av 2020, er utbruddet utvilsomt hovedårsaken til ubalansen mellom tilbud og etterspørsel etter bilbrikker. Selv om en grov analyse av applikasjonsstrukturen til globale MCU-brikker (mikrokontrollerbrikker) viser at distribusjonen av MCU-er i bilelektronikkapplikasjoner fra 2019 til 2020 vil okkupere 33 % av markedet for nedstrøms applikasjoner, har chipdesignere og emballasje- og testselskaper blitt alvorlig rammet av problemer som nedstengningen av epidemien sammenlignet med eksterne nettkontorer. Når det gjelder oppstrøms chipdesignere, har chipstøperier og emballasje- og testselskaper blitt alvorlig rammet av problemer som nedstengningen av epidemien.
Brikkefabrikker som tilhører arbeidsintensive industrier vil lide av alvorlig mangel på arbeidskraft og dårlig kapitalomsetning i 2020. Etter at oppstrøms chipdesign har blitt omgjort til bilprodusentenes behov, har det ikke vært mulig å planlegge produksjonen fullt ut, noe som gjør det vanskelig å levere brikkene til full kapasitet. I hendene på bilfabrikken oppstår en situasjon med utilstrekkelig produksjonskapasitet for kjøretøy.
I august i fjor ble STMicroelectronics' Muar-fabrikk i Muar, Malaysia tvunget til å stenge ned noen fabrikker på grunn av virkningene av den nye kroneepidemien, og nedstengningen førte direkte til at forsyningen av brikker til Bosch ESP/IPB, VCU, TCU og andre systemer ble avbrutt i lang tid.
I tillegg vil de medfølgende naturkatastrofene som jordskjelv og branner i 2021 også føre til at noen produsenter ikke kan produsere på kort sikt. I februar i fjor forårsaket jordskjelvet alvorlig skade på Japans Renesas Electronics, en av verdens største chipleverandører.
Bilprodusentenes feilvurdering av etterspørselen etter bilbrikker, kombinert med det faktum at oppstrømsfabrikkene har konvertert produksjonskapasiteten til bilbrikker til forbrukerbrikker for å garantere materialkostnadene, har resultert i at det er en alvorlig mangel på MCU og CIS som har størst overlapping mellom bilbrikker og vanlige elektroniske produkter (CMOS-bildesensor).
Fra et teknisk synspunkt finnes det minst 40 typer tradisjonelle halvlederenheter for bilindustrien, og det totale antallet sykler som brukes er 500–600, som hovedsakelig inkluderer MCU, krafthalvledere (IGBT, MOSFET, etc.), sensorer og diverse analoge enheter. Autonome kjøretøy vil også bruke en rekke produkter som ADAS-hjelpebrikker, CIS, AI-prosessorer, lidarer, millimeterbølgeradarer og MEMS.
I følge antall kjøretøyetterspørsler er det som er mest berørt av denne kjernemangelkrisen at en tradisjonell bil trenger mer enn 70 MCU-brikker, og bilens MCU er ESP (Electronic Stability Program System) og ECU (hovedkomponenter i kjøretøyets hovedkontrollbrikke). Great Wall tar som eksempel hovedårsaken til nedgangen i Haval H6, som Great Wall har gitt mange ganger siden i fjor, og sa at den alvorlige salgsnedgangen for H6 på mange måneder skyldtes utilstrekkelig tilgang på Bosch ESP-en de brukte. De tidligere populære Euler Black Cat og White Cat annonserte også en midlertidig stans i produksjonen i mars i år på grunn av problemer som kutt i ESP-forsyning og økning i brikkepriser.
Det er pinlig nok at selv om bilbrikkefabrikker bygger og muliggjør nye waferproduksjonslinjer i 2021, og prøver å overføre prosessen med bilbrikker til den gamle produksjonslinjen og den nye 12-tommers produksjonslinjen i fremtiden, for å øke produksjonskapasiteten og oppnå stordriftsfordeler, er leveringssyklusen for halvlederutstyr ofte mer enn et halvt år. I tillegg tar det lang tid å justere produksjonslinjen, verifisere produktet og forbedre produksjonskapasiteten, noe som gjør at den nye produksjonskapasiteten sannsynligvis vil være effektiv i 2023–2024.
Det er verdt å nevne at selv om presset har vart lenge, er bilprodusentene fortsatt optimistiske med tanke på markedet. Og den nye produksjonskapasiteten for brikke er forutbestemt til å løse den nåværende største krisen innen produksjonskapasitet for brikke i fremtiden.
2. Ny slagmark under elektrisk intelligens
For bilindustrien kan imidlertid løsningen på den nåværende chipkrisen bare løse det presserende behovet for den nåværende asymmetrien i markedet for tilbud og etterspørsel. I møte med transformasjonen av elektriske og intelligente industrier vil tilbudspresset på bilbrikker bare øke eksponentielt i fremtiden.
Med den økende etterspørselen etter kjøretøyintegrert kontroll av elektrifiserte produkter, og i øyeblikket med FOTA-oppgradering og automatisk kjøring, har antallet brikker for nye energikjøretøy blitt oppgradert fra 500–600 i drivstoffkjøretøyenes æra til 1000 til 1200. Antallet arter har også økt fra 40 til 150.
Noen eksperter i bilindustrien har sagt at antallet brikker for enkeltbiler innen high-end smarte elbiler i fremtiden vil øke flere ganger til mer enn 3000 enheter, og andelen halvledere i bilindustrien av materialkostnaden for hele kjøretøyet vil øke fra 4 % i 2019 til 12 % i 2025, og kan øke til 20 % innen 2030. Dette betyr ikke bare at etterspørselen etter brikker til kjøretøy øker i en tid med elektrisk intelligens, men det gjenspeiler også den raske økningen i tekniske vanskeligheter og kostnader for brikker som kreves for kjøretøy.
I motsetning til tradisjonelle OEM-er, hvor 70 % av brikkene for drivstoffdrevne kjøretøy er 40–45 nm og 25 % er lavspesifikasjonsbrikker over 45 nm, har andelen brikker i 40–45 nm-prosessen for vanlige og avanserte elbiler på markedet falt til 25 %. 45 %, mens andelen brikker over 45 nm-prosessen bare er 5 %. Fra et teknisk synspunkt er modne, avanserte prosessbrikker under 40 nm og mer avanserte 10 nm- og 7 nm-prosessbrikker utvilsomt nye konkurranseområder i den nye æraen innen bilindustrien.
Ifølge en undersøkelsesrapport utgitt av Hushan Capital i 2019, har andelen krafthalvledere i hele kjøretøyet økt raskt fra 21 % i drivstoffkjøretøyenes æra til 55 %, mens MCU-brikker har falt fra 23 % til 11 %.
Den økende chipproduksjonskapasiteten som er opplyst av ulike produsenter er imidlertid fortsatt stort sett begrenset til de tradisjonelle MCU-brikkene som for tiden er ansvarlige for motor-/chassis-/karosserikontroll.
For elektriske intelligente kjøretøy har AI-brikker som er ansvarlige for oppfatning og fusjon av autonom kjøring; kraftmoduler som IGBT (insulated gate dual transistor) som er ansvarlige for effektomforming; sensorbrikker for radarovervåking av autonom kjøring har økt etterspørselen betraktelig. Det vil mest sannsynlig bli en ny runde med "mangel på kjerne"-problemer som bilprodusenter vil møte i neste fase.
I den nye fasen er det imidlertid kanskje ikke produksjonskapasitetsproblemet som forstyrres av eksterne faktorer som hindrer bilprodusentene, men den "fastlåste halsen" på brikken som er begrenset av den tekniske siden.
Hvis vi tar etterspørselen etter AI-brikker som følge av intelligens som et eksempel, har datamengden til programvare for autonom kjøring allerede nådd det tosifrede TOPS-nivået (billionoperasjoner per sekund), og datakraften til tradisjonelle MCU-er for bilindustrien kan knapt møte datakravene til autonome kjøretøy. AI-brikker som GPU-er, FPGA-er og ASIC-er har kommet inn i bilmarkedet.
I første halvdel av fjoråret annonserte Horizon offisielt at deres tredje generasjons kjøretøyprodukt, Journey 5-serien, offisielt ble lansert. Ifølge offisielle data har Journey 5-serien en datakraft på 96TOPS, et strømforbruk på 20W og et energieffektivitetsforhold på 4,8TOPS/W. Sammenlignet med 16nm-prosessteknologien til FSD-brikken (fully autonom driving function) som ble lansert av Tesla i 2019, har parametrene til en enkelt brikke med en datakraft på 72TOPS, et strømforbruk på 36W og et energieffektivitetsforhold på 2TOPS/W blitt betydelig forbedret. Denne prestasjonen har også vunnet gunst og samarbeid fra mange bilselskaper, inkludert SAIC, BYD, Great Wall Motor, Chery og Ideal.
Drevet av intelligens har industriens utvikling vært ekstremt rask. Med utgangspunkt i Teslas FSD er utviklingen av AI-hovedkontrollbrikker som å åpne en Pandoras eske. Kort tid etter Journey 5 lanserte NVIDIA raskt Orin-brikken, som vil være en enkeltbrikke. Datakraften har økt til 254TOPS. Når det gjelder tekniske reserver, forhåndsviste Nvidia til og med en Atlan SoC-brikke med en enkelt datakraft på opptil 1000TOPS for publikum i fjor. For tiden har NVIDIA en solid monopolposisjon i GPU-markedet for bilhovedkontrollbrikker, og opprettholder en markedsandel på 70 % året rundt.
Selv om mobiltelefongiganten Huaweis inntreden i bilindustrien har utløst en bølge av konkurranse i bilbrikkeindustrien, er det velkjent at Huawei har rik designerfaring med 7nm-prosess-SoC under påvirkning av eksterne faktorer, men kan ikke hjelpe de beste brikkeprodusentene med å markedsføre seg.
Forskningsinstitusjoner spekulerer i at verdien av AI-brikkesykler øker raskt fra 100 amerikanske dollar i 2019 til over 1000 amerikanske dollar innen 2025. Samtidig vil det innenlandske markedet for AI-brikke i bilindustrien også øke fra 900 millioner amerikanske dollar i 2019 til 91 millioner dollar i 2025. Hundre millioner amerikanske dollar. Den raske veksten i markedsetterspørselen og det teknologiske monopolet på høystandardbrikker vil utvilsomt gjøre den fremtidige intelligente utviklingen av bilprodusenter enda vanskeligere.
I likhet med etterspørselen i markedet for AI-brikke, har IGBT, som en viktig halvlederkomponent (inkludert brikker, isolerende substrater, terminaler og andre materialer) i nye energikjøretøyer med en kostnadsratio på opptil 8–10 %, også en betydelig innvirkning på den fremtidige utviklingen av bilindustrien. Selv om innenlandske selskaper som BYD, Star Semiconductor og Silan Microelectronics har begynt å levere IGBT-er til innenlandske bilprodusenter, er IGBT-produksjonskapasiteten til de ovennevnte selskapene foreløpig fortsatt begrenset av selskapenes størrelse, noe som gjør det vanskelig å dekke den raskt voksende innenlandske markedsveksten for nye energikilder.
Den gode nyheten er at kinesiske selskaper ligger ikke langt bak i utformingen når det gjelder SiCs neste fase, og det forventes at bilprodusenter og -teknologier vil få et fortrinn i neste fase av konkurransen ved å utvide design- og produksjonskapasiteten for SiC basert på FoU-kapasitet for IGBT så snart som mulig.
3. Yunyi Semiconductor, kjerneintelligent produksjon
Stilt overfor mangelen på brikker i bilindustrien, er Yunyi forpliktet til å løse forsyningsproblemet med halvledermaterialer for kunder i bilindustrien. Hvis du vil vite mer om tilbehør til Yunyi Semiconductor og sende en forespørsel, kan du klikke på lenken:https://www.yunyi-china.net/semiconductor/.
Publisert: 25. mars 2022