Selvom nogle bilproducenter i andet halvår af 2021 påpegede, at problemet med chipmangel i 2022 ville blive forbedret, har OEM'erne øget deres indkøb og en spillementalitet med hinanden, kombineret med udbuddet af moden chipproduktionskapacitet til bilindustrien. Virksomhederne er stadig i en fase med at udvide produktionskapaciteten, og det nuværende globale marked er stadig alvorligt påvirket af manglen på kerner.
Samtidig vil den industrielle chipforsyningskæde også gennemgå dramatiske ændringer med den accelererede transformation af bilindustrien mod elektrificering og intelligens.
1. Smerten ved MCU under manglen på kerne
Når man nu ser tilbage på manglen på kerner, der begyndte i slutningen af 2020, er udbruddet uden tvivl hovedårsagen til ubalancen mellem udbud og efterspørgsel efter bilchips. Selvom en grov analyse af applikationsstrukturen for globale MCU-chips (mikrocontrollere) viser, at distributionen af MCU'er i bilelektronikapplikationer fra 2019 til 2020 vil optage 33% af downstream-applikationsmarkedet, er det sammenlignet med fjerntliggende onlinekontorer. Hvad angår upstream-chipdesignere, er chipstøberier og emballage- og testvirksomheder blevet alvorligt påvirket af problemer som nedlukningen af epidemien.
Chipfabrikker, der tilhører arbejdsintensive industrier, vil lide under alvorlig mangel på arbejdskraft og dårlig kapitalomsætning i 2020. Efter at upstream-chipdesignet er blevet omsat til bilvirksomhedernes behov, har det ikke været muligt at planlægge produktionen fuldt ud, hvilket gør det vanskeligt at levere chipsene til fuld kapacitet. I hænderne på bilfabrikkerne opstår en situation med utilstrækkelig produktionskapacitet for køretøjer.
I august sidste år blev STMicroelectronics' Muar-fabrik i Muar, Malaysia, tvunget til at lukke nogle fabrikker på grund af virkningerne af den nye coronaepidemi, og nedlukningen førte direkte til, at forsyningen af chips til Bosch ESP/IPB, VCU, TCU og andre systemer var i en tilstand af forsyningsafbrydelse i lang tid.
Derudover vil de ledsagende naturkatastrofer såsom jordskælv og brande i 2021 også medføre, at nogle producenter ikke kan producere på kort sigt. I februar sidste år forårsagede jordskælvet alvorlig skade på Japans Renesas Electronics, en af verdens største chipleverandører.
Bilproducenternes fejlvurdering af efterspørgslen efter chips til biler, kombineret med det faktum, at de tidligere fabrikker har omdannet produktionskapaciteten af chips til biler til forbrugerchips for at garantere materialeomkostningerne, har resulteret i, at der er en alvorlig mangel på MCU'er og CIS'er (CMOS-billedsensorer), der har den største overlapning mellem bilchips og almindelige elektroniske produkter.
Fra et teknisk synspunkt findes der mindst 40 slags traditionelle halvlederkomponenter til biler, og det samlede antal anvendte cykler er 500-600, som hovedsageligt omfatter MCU, effekthalvledere (IGBT, MOSFET osv.), sensorer og forskellige analoge enheder. Autonome køretøjer vil også have en række produkter såsom ADAS-hjælpechips, CIS, AI-processorer, lidarer, millimeterbølgeradarer og MEMS.
Ifølge den store efterspørgsel efter køretøjer er det mest berørte af denne kernemangelkrise, at en traditionel bil har brug for mere end 70 MCU-chips, og bilens MCU er ESP (Electronic Stability Program System) og ECU (hovedkomponenter i køretøjets hovedstyringschip). Med hovedårsagen til tilbagegangen i Haval H6, som Great Wall har nævnt mange gange siden sidste år, som eksempel, sagde Great Wall, at det alvorlige fald i salget af H6 i mange måneder skyldtes utilstrækkelig forsyning af den anvendte Bosch ESP. De tidligere populære Euler Black Cat og White Cat annoncerede også en midlertidig suspension af produktionen i marts i år på grund af problemer som nedskæringer i ESP-forsyningen og stigninger i chippriserne.
Det er pinligt, at selvom autochipfabrikker bygger og muliggør nye waferproduktionslinjer i 2021 og forsøger at overføre processen med autochips til den gamle produktionslinje og den nye 12-tommer produktionslinje i fremtiden for at øge produktionskapaciteten og opnå stordriftsfordele, er leveringscyklussen for halvlederudstyr ofte mere end et halvt år. Derudover tager det lang tid at justere produktionslinjen, verificere produktet og forbedre produktionskapaciteten, hvilket gør den nye produktionskapacitet sandsynligvis effektiv i 2023-2024.
Det er værd at nævne, at selvom presset har varet længe, er bilproducenterne stadig optimistiske med hensyn til markedet. Og den nye chipproduktionskapacitet er bestemt til at løse den nuværende største chipproduktionskapacitetskrise i fremtiden.
2. Ny slagmark under elektrisk intelligens
For bilindustrien kan en løsning på den nuværende chipkrise dog kun afhjælpe det presserende behov i den nuværende asymmetri mellem udbud og efterspørgsel på markedet. I lyset af transformationen af elektriske og intelligente industrier vil udbudspresset på bilchips kun stige eksponentielt i fremtiden.
Med den stigende efterspørgsel efter integreret styring af elektrificerede produkter i køretøjer, og i forbindelse med opgraderingen af FOTA og automatisk kørsel, er antallet af chips til nye energikøretøjer blevet opgraderet fra 500-600 i brændstofkøretøjernes æra til 1.000 til 1.200. Antallet af arter er også steget fra 40 til 150.
Nogle eksperter i bilindustrien har udtalt, at antallet af chips til enkeltbiler inden for avancerede, intelligente elbiler i fremtiden vil stige adskillige gange til mere end 3.000 stk., og andelen af halvledere til biler i materialeomkostningerne for hele køretøjet vil stige fra 4 % i 2019 til 12 % i 2025 og kan stige til 20 % inden 2030. Dette betyder ikke kun, at efterspørgslen efter chips til køretøjer stiger i en tid med elektrisk intelligens, men det afspejler også den hurtige stigning i de tekniske vanskeligheder og omkostninger ved de chips, der kræves til køretøjer.
I modsætning til traditionelle OEM'er, hvor 70 % af chipsene til brændstofbiler er 40-45 nm, og 25 % er lavspecifikationschips over 45 nm, er andelen af chips i 40-45 nm-processen til mainstream- og high-end-elbiler på markedet faldet til 25 %. 45 %, mens andelen af chips over 45 nm-processen kun er 5 %. Fra et teknisk synspunkt er modne high-end-proceschips under 40 nm og mere avancerede 10 nm- og 7 nm-proceschips utvivlsomt nye konkurrenceområder i den nye æra inden for bilindustrien.
Ifølge en undersøgelsesrapport udgivet af Hushan Capital i 2019 er andelen af effekthalvledere i hele køretøjet steget hurtigt fra 21 % i brændstofbilernes æra til 55 %, mens MCU-chips er faldet fra 23 % til 11 %.
Den voksende chipproduktionskapacitet, som forskellige producenter har oplyst, er dog stadig stort set begrænset til de traditionelle MCU-chips, der i øjeblikket er ansvarlige for motor-/chassis-/karrosseristyring.
For elektriske intelligente køretøjer har efterspørgslen efter AI-chips, der er ansvarlige for opfattelse og fusion af autonom kørsel; effektmoduler som IGBT (insulated gate dual transistor), der er ansvarlige for effektkonvertering; sensorchips til radarovervågning af autonom kørsel, øget kraftigt. Det vil højst sandsynligt blive en ny runde af "mangel på kerne"-problemer, som bilproducenter vil stå over for i næste fase.
I den nye fase er det dog muligvis ikke produktionskapacitetsproblemet, der forstyrres af eksterne faktorer, der hindrer bilproducenterne, men snarere chippens "fastsiddende hals", der begrænses af den tekniske side.
Hvis vi tager efterspørgslen efter AI-chips, som intelligens har medført, som et eksempel, har beregningsvolumenet af autonom køresoftware allerede nået det tocifrede TOPS-niveau (billion operationer per sekund), og computerkraften i traditionelle MCU'er til biler kan næppe opfylde beregningskravene i autonome køretøjer. AI-chips som GPU'er, FPGA'er og ASIC'er er kommet ind på bilmarkedet.
I første halvdel af sidste år annoncerede Horizon officielt, at deres tredje generation af bilproduktet, Journey 5-serien af chips, officielt blev lanceret. Ifølge officielle data har Journey 5-serien af chips en computerkraft på 96TOPS, et strømforbrug på 20W og et energieffektivitetsforhold på 4,8TOPS/W. Sammenlignet med 16nm-procesteknologien i FSD-chippen (fuldt autonom kørselsfunktion), der blev lanceret af Tesla i 2019, er parametrene for en enkelt chip med en computerkraft på 72TOPS, et strømforbrug på 36W og et energieffektivitetsforhold på 2TOPS/W blevet betydeligt forbedret. Denne præstation har også vundet gunst og samarbejde hos mange bilproducenter, herunder SAIC, BYD, Great Wall Motor, Chery og Ideal.
Drevet af intelligens har industriens udvikling været ekstremt hurtig. Startende med Teslas FSD er udviklingen af AI-hovedstyringschips som at åbne en Pandoras æske. Kort efter Journey 5 udgav NVIDIA hurtigt Orin-chippen, som vil være single-chip. Computerkraften er steget til 254TOPS. Med hensyn til tekniske reserver præsenterede Nvidia endda en Atlan SoC-chip med en enkelt computerkraft på op til 1000TOPS for offentligheden sidste år. I øjeblikket indtager NVIDIA en solid monopolposition på GPU-markedet for hovedstyringschips til biler og opretholder en markedsandel på 70% året rundt.
Selvom mobiltelefongiganten Huaweis indtræden i bilindustrien har udløst bølger af konkurrence i bilchipindustrien, er det velkendt, at Huawei under påvirkning af eksterne faktorer har stor designerfaring med 7nm-proces-SoC'er, men kan ikke hjælpe de største chipproducenter med at promovere markedet.
Forskningsinstitutioner spekulerer i, at værdien af AI-chipcykler stiger hurtigt fra 100 USD i 2019 til over 1.000 USD i 2025. Samtidig vil det indenlandske marked for AI-chips til biler også stige fra 900 millioner USD i 2019 til 91 i 2025. Et hundrede millioner USD. Den hurtige vækst i markedsefterspørgslen og det teknologiske monopol på højstandardchips vil utvivlsomt gøre den fremtidige intelligente udvikling af bilvirksomheder endnu vanskeligere.
I lighed med efterspørgslen på markedet for AI-chips har IGBT, som en vigtig halvlederkomponent (herunder chips, isolerende substrater, terminaler og andre materialer) i nye energibiler med en omkostningsprocent på op til 8-10%, også en dybtgående indflydelse på bilindustriens fremtidige udvikling. Selvom indenlandske virksomheder som BYD, Star Semiconductor og Silan Microelectronics er begyndt at levere IGBT'er til indenlandske bilproducenter, er IGBT-produktionskapaciteten hos de ovennævnte virksomheder stadig begrænset af virksomhedernes størrelse, hvilket gør det vanskeligt at dække den hurtigt voksende indenlandske markedsvækst indenlandske nye energikilder.
Den gode nyhed er, at kinesiske virksomheder ikke er langt bagud i forhold til den næste fase, hvor SiC erstatter IGBT'er, og det forventes, at en hurtig udvidelse af SiC-design- og produktionskapaciteter baseret på IGBT-forsknings- og udviklingskapaciteter vil hjælpe bilproducenter og -teknologier. Producenter får en fordel i den næste konkurrencefase.
3. Yunyi Semiconductor, kerneintelligent produktion
Stillet over for manglen på chips i bilindustrien er Yunyi forpligtet til at løse forsyningsproblemet med halvledermaterialer til kunder i bilindustrien. Hvis du vil vide mere om Yunyi Semiconductor-tilbehør og sende en forespørgsel, bedes du klikke på linket:https://www.yunyi-china.net/semiconductor/.
Opslagstidspunkt: 25. marts 2022