Hoewel sommige autobedrijven er in de tweede helft van 2021 op wezen dat het tekort aan chips in 2022 zou zijn opgelost, hebben de OEM's de aankopen verhoogd en een spelmentaliteit met elkaar ontwikkeld, in combinatie met het aanbod van volwassen productiecapaciteit voor autochips. Bedrijven bevinden zich nog steeds in de fase van het uitbreiden van de productiecapaciteit en de huidige wereldwijde markt wordt nog steeds ernstig beïnvloed door het tekort aan kernen.
Tegelijkertijd zal de industriële chiptoeleveringsketen drastisch veranderen als gevolg van de versnelde transformatie van de auto-industrie richting elektrificatie en intelligentie.
1. De pijn van MCU onder het gebrek aan kern
Terugkijkend naar het tekort aan cores dat eind 2020 begon, is de uitbraak ongetwijfeld de belangrijkste oorzaak van de onbalans tussen vraag en aanbod van automotive chips. Hoewel een ruwe analyse van de applicatiestructuur van wereldwijde MCU (microcontroller) chips laat zien dat de distributie van MCU's in automotive elektronica toepassingen tussen 2019 en 2020 33% van de downstream applicatiemarkt zal beslaan, is het in vergelijking met online kantoren op afstand (remote online office) voor upstream chipontwerpers ernstig getroffen door problemen zoals het stoppen van de epidemie.
Chipfabrieken die behoren tot arbeidsintensieve industrieën zullen in 2020 te kampen hebben met een ernstig personeelstekort en een slechte kapitaalomzet. Nadat het chipontwerp in de productieketen is aangepast aan de behoeften van autofabrikanten, is de productie niet volledig gepland, waardoor het moeilijk is om de chips op volle capaciteit te leveren. De autofabriek kampt met een situatie van onvoldoende productiecapaciteit voor voertuigen.
In augustus vorig jaar moest de fabriek van STMicroelectronics in Muar, Maleisië, een aantal fabrieken sluiten vanwege de gevolgen van de nieuwe kroonepidemie. Deze sluiting leidde ertoe dat de levering van chips voor Bosch ESP/IPB, VCU, TCU en andere systemen gedurende lange tijd werd onderbroken.
Bovendien zullen de daarmee gepaard gaande natuurrampen zoals aardbevingen en branden er in 2021 ook voor zorgen dat sommige fabrikanten op korte termijn niet meer kunnen produceren. In februari vorig jaar veroorzaakte de aardbeving ernstige schade aan het Japanse Renesas Electronics, een van 's werelds grootste chipleveranciers.
De verkeerde inschatting van de vraag naar chips voor in voertuigen door autofabrikanten, gecombineerd met het feit dat de bovenstroomse fabs de productiecapaciteit van chips voor in voertuigen hebben omgezet naar consumentenchips om de materiaalkosten te garanderen, heeft ertoe geleid dat er een ernstig tekort is aan MCU's en CIS (CMOS-beeldsensor), die de grootste overlap hebben tussen autochips en gangbare elektronische producten.
Technisch gezien zijn er minstens 40 soorten traditionele halfgeleiderapparaten voor auto's, en het totale aantal gebruikte fietsen is 500-600. Deze omvatten voornamelijk MCU's, vermogenshalfgeleiders (IGBT, MOSFET, enz.), sensoren en diverse analoge apparaten. Ook autonome voertuigen zullen een reeks producten gebruiken, zoals ADAS-hulpchips, CIS, AI-processors, lidars, millimetergolfradars en MEMS.
Gezien de vraag naar voertuigen is het grootste tekort aan deze kern van de tekorten het feit dat een traditionele auto meer dan 70 MCU-chips nodig heeft, en de belangrijkste MCU's voor auto's zijn ESP (Electronic Stability Program System) en ECU (de belangrijkste componenten van de hoofdbesturingschip van het voertuig). Great Wall noemde de belangrijkste reden voor de daling van de Haval H6 sinds vorig jaar al vaker als voorbeeld. Hij gaf aan dat de sterke verkoopdaling van de H6 in vele maanden te wijten was aan de ontoereikende voorraad van de Bosch ESP die het gebruikte. De voorheen populaire Euler Black Cat en White Cat kondigden in maart van dit jaar ook een tijdelijke productiestop aan vanwege problemen zoals een verminderde ESP-aanvoer en hogere chipprijzen.
Hoewel autochipfabrieken in 2021 weliswaar nieuwe waferproductielijnen bouwen en in gebruik nemen, en proberen ze het proces van autochips in de toekomst over te brengen naar de oude productielijn en de nieuwe 12-inch productielijn om de productiecapaciteit te vergroten en schaalvoordelen te behalen, duurt de leveringscyclus van halfgeleiderapparatuur vaak meer dan een half jaar. Bovendien duurt het lang om de productielijn aan te passen, de producten te verifiëren en de productiecapaciteit te verbeteren, waardoor de nieuwe productiecapaciteit waarschijnlijk pas in 2023-2024 van kracht wordt.
Het is vermeldenswaard dat, hoewel de druk al lange tijd aanhoudt, autofabrikanten nog steeds optimistisch zijn over de markt. En de nieuwe chipproductiecapaciteit zal naar verwachting in de toekomst de grootste crisis in de chipproductiecapaciteit oplossen.
2. Nieuw slagveld onder elektrische intelligentie
Voor de auto-industrie kan de oplossing van de huidige chipcrisis echter slechts een dringende oplossing zijn voor de huidige asymmetrie tussen vraag en aanbod op de markt. Gezien de transformatie van de elektrische en intelligente industrie zal de vraag naar autochips in de toekomst alleen maar exponentieel toenemen.
Met de toenemende vraag naar voertuiggeïntegreerde besturing van geëlektrificeerde producten, en met de FOTA-upgrade en automatisch rijden, is het aantal chips voor nieuwe energievoertuigen verhoogd van 500-600 in het tijdperk van brandstofvoertuigen naar 1.000 tot 1.200. Het aantal soorten is eveneens toegenomen van 40 tot 150.
Sommige experts in de auto-industrie zeiden dat op het gebied van geavanceerde slimme elektrische voertuigen in de toekomst het aantal chips voor één voertuig meerdere malen zal toenemen tot meer dan 3.000 stuks, en dat het aandeel van halfgeleiders voor auto's in de materiaalkosten van het hele voertuig zal stijgen van 4% in 2019 tot 12 in 2025. %, en kan stijgen tot 20% in 2030. Dit betekent niet alleen dat in het tijdperk van elektrische intelligentie de vraag naar chips voor voertuigen toeneemt, maar het weerspiegelt ook de snelle stijging van de technische moeilijkheidsgraad en de kosten van chips die nodig zijn voor voertuigen.
In tegenstelling tot traditionele OEM's, waar 70% van de chips voor brandstofvoertuigen 40-45 nm is en 25% low-spec chips boven 45 nm, is het aandeel chips in het 40-45 nm-proces voor mainstream en high-end elektrische voertuigen op de markt gedaald tot 25%. 45%, terwijl het aandeel chips boven 45 nm slechts 5% bedraagt. Vanuit technisch oogpunt zijn volwassen high-end proceschips onder 40 nm en meer geavanceerde 10 nm en 7 nm proceschips ongetwijfeld nieuwe concurrentiegebieden in het nieuwe tijdperk van de auto-industrie.
Volgens een onderzoeksrapport van Hushan Capital uit 2019 is het aandeel vermogenhalfgeleiders in het hele voertuig snel gestegen van 21% in het tijdperk van brandstofvoertuigen naar 55%, terwijl het aandeel MCU-chips is gedaald van 23% naar 11%.
De groeiende chipproductiecapaciteit die diverse fabrikanten naar buiten brengen, is echter nog steeds grotendeels beperkt tot de traditionele MCU-chips die op dit moment verantwoordelijk zijn voor de motor-/chassis-/carrosseriebesturing.
Voor elektrische, intelligente voertuigen hebben AI-chips die verantwoordelijk zijn voor de waarneming en fusie van autonoom rijden; vermogensmodules zoals IGBT (Insulated Gate Dual Transistor) die verantwoordelijk zijn voor de omzetting van vermogen; sensorchips voor radarmonitoring bij autonoom rijden de vraag enorm doen toenemen. Dit zal hoogstwaarschijnlijk een nieuwe reeks problemen met betrekking tot "gebrek aan kern" worden waar autofabrikanten in de volgende fase mee te maken zullen krijgen.
In de nieuwe fase zal het echter niet zozeer het probleem van de productiecapaciteit zijn dat door externe factoren wordt veroorzaakt, maar eerder de 'vastzittende nek' van de chip, die wordt beperkt door de technische kant.
Neem bijvoorbeeld de vraag naar AI-chips, die voortkomt uit intelligentie: het rekenvolume van software voor autonoom rijden heeft al de dubbele cijfers bereikt (een biljoen bewerkingen per seconde), en de rekenkracht van traditionele MCU's voor auto's kan nauwelijks voldoen aan de rekenvereisten van autonome voertuigen. AI-chips zoals GPU's, FPGA's en ASIC's hebben hun intrede gedaan in de automarkt.
In de eerste helft van vorig jaar kondigde Horizon officieel de lancering aan van zijn derde generatie voertuigproduct, de Journey 5-serie chips. Volgens officiële gegevens hebben de Journey 5-serie chips een rekenkracht van 96 TOPS, een stroomverbruik van 20 W en een energie-efficiëntieverhouding van 4,8 TOPS/W. Vergeleken met de 16nm-procestechnologie van de FSD-chip (Fully Autonomous Driving Function) die Tesla in 2019 uitbracht, zijn de parameters van een enkele chip met een rekenkracht van 72 TOPS, een stroomverbruik van 36 W en een energie-efficiëntieverhouding van 2 TOPS/W aanzienlijk verbeterd. Deze prestatie heeft ook de gunst en medewerking van veel autobedrijven gewonnen, waaronder SAIC, BYD, Great Wall Motor, Chery en Ideal.
Gedreven door intelligentie is de evolutie van de industrie extreem snel gegaan. Beginnend met Tesla's FSD, is de ontwikkeling van AI-hoofdbesturingschips als het openen van een doos van Pandora. Kort na Journey 5 bracht NVIDIA snel de Orin-chip uit, een single-chip. De rekenkracht is gestegen tot 254 TOPS. Wat betreft technische reserves, gaf NVIDIA vorig jaar zelfs een preview van een Atlan SoC-chip met een enkele rekenkracht tot 1000 TOPS. Momenteel bekleedt NVIDIA een stevige monopoliepositie op de GPU-markt voor automotive-hoofdbesturingschips en behoudt het een marktaandeel van 70% gedurende het hele jaar.
Hoewel de toetreding van de mobiele telefoongigant Huawei tot de auto-industrie golven van concurrentie in de autochipindustrie heeft veroorzaakt, is het bekend dat Huawei, ondanks de inmenging van externe factoren, veel ontwerpervaring heeft met een 7nm-SoC-proces, maar de beste chipfabrikanten niet kan helpen bij de marktpromotie.
Onderzoeksinstellingen speculeren dat de waarde van fietsen met AI-chips snel zal stijgen van 100 dollar in 2019 tot meer dan 1000 dollar in 2025; tegelijkertijd zal de binnenlandse markt voor AI-chips in de automobielindustrie ook groeien van 900 miljoen dollar in 2019 tot 91 miljoen dollar in 2025. Honderd miljoen dollar. De snelgroeiende marktvraag en het technologische monopolie op hoogwaardige chips zullen de toekomstige intelligente ontwikkeling van autofabrikanten ongetwijfeld nog moeilijker maken.
Net als de vraag op de AI-chipmarkt heeft IGBT, als belangrijke halfgeleidercomponent (inclusief chips, isolerende substraten, terminals en andere materialen) in nieuwe energievoertuigen met een kostenratio tot 8-10%, ook een grote impact op de toekomstige ontwikkeling van de auto-industrie. Hoewel binnenlandse bedrijven zoals BYD, Star Semiconductor en Silan Microelectronics zijn begonnen met het leveren van IGBT's aan binnenlandse autofabrikanten, wordt de IGBT-productiecapaciteit van bovengenoemde bedrijven momenteel nog steeds beperkt door hun omvang, waardoor het moeilijk is om te voldoen aan de snelgroeiende binnenlandse markt voor nieuwe energiebronnen.
Het goede nieuws is dat Chinese bedrijven in de volgende fase van de vervanging van IGBT's door SiC niet ver achterlopen in de lay-out. Naar verwachting zal de uitbreiding van SiC-ontwerp- en productiecapaciteit op basis van IGBT R&D-mogelijkheden zo snel mogelijk autofabrikanten en -technologieën helpen. Fabrikanten krijgen een voorsprong in de volgende fase van de concurrentie.
3. Yunyi Semiconductor, kern van intelligente productie
Gezien het tekort aan chips in de auto-industrie, zet Yunyi zich in om het leveringsprobleem van halfgeleidermaterialen voor klanten in de auto-industrie op te lossen. Wilt u meer weten over accessoires van Yunyi Semiconductor en een aanvraag indienen? Klik dan op de volgende link:https://www.yunyi-china.net/semiconductor/.
Plaatsingstijd: 25-03-2022