Kuigi 2021. aasta teisel poolel juhtisid mõned autotootjad tähelepanu sellele, et kiibipuuduse probleem 2022. aastal leeveneb, on originaalseadmete tootjad (OEM-id) suurendanud oste ja omavahelist mängumentaliteeti koos küpse autotööstusele mõeldud kiibi tootmisvõimsuse pakkumisega. Ettevõtted on endiselt tootmisvõimsuse laiendamise etapis ja praegust globaalset turgu mõjutab endiselt tõsiselt südamike puudus.
Samal ajal, kui autotööstus kiireneb elektrifitseerimise ja intelligentsuse suunas, läbib ka kiipide tarnimise tööstuslik ahel dramaatilisi muutusi.
1. Mikrokontrolleri valu tuuma puudumise korral
Nüüd tagasi vaadates 2020. aasta lõpus alanud südamike puudusele, on puhang kahtlemata autokiipide pakkumise ja nõudluse tasakaalustamatuse peamine põhjus. Kuigi globaalsete MCU (mikrokontrollerkiipide) rakendusstruktuuri ligikaudne analüüs näitab, et aastatel 2019–2020 moodustab MCU-de jaotus autoelektroonika rakendustes 33% allavoolu rakenduste turust, on võrreldes kaugtööstuslike veebikontoritega oluliselt mõjutatud kiipide ülesvoolu disainerid, näiteks epideemia peatamine.
Töömahukate tööstusharude kiibitootmistehased kannatavad 2020. aastal tõsise tööjõupuuduse ja kehva kapitali käibe all. Pärast seda, kui kiibi disain on autotootjate vajadusteks kohandatud, ei ole tootmist suudetud täielikult ajastada, mistõttu on kiipide täisvõimsusel tarnimine keeruline. Autotehase käes ilmneb ebapiisava sõidukite tootmisvõimsuse olukord.
Eelmise aasta augustis oli STMicroelectronicsi Muari tehas Malaisias Muaris sunnitud uue koroonaepideemia mõju tõttu mõned tehased sulgema ning sulgemine viis otseselt olukorrani, kus Boschi ESP/IPB, VCU, TCU ja muude süsteemide kiipide tarnimine oli pikaks ajaks katkenud.
Lisaks põhjustavad 2021. aastal kaasnevad loodusõnnetused, nagu maavärinad ja tulekahjud, mõnedele tootjatele lühiajalise tootmisvõimetuse. Eelmise aasta veebruaris tekitas maavärin tõsist kahju Jaapani ettevõttele Renesas Electronics, mis on üks maailma suurimaid kiipide tarnijaid.
Autotootjate sõidukisiseste kiipide nõudluse vale hindamine koos asjaoluga, et tootmisahela eelmise etapi tehased on materjalikulude tagamiseks sõidukisiseste kiipide tootmisvõimsuse tarbijakiipideks ümber ehitanud, on toonud kaasa mikrokontrollerite ja sidesüsteemide olukorra, kus autokiipide ja tavapäraste elektroonikatoodete vahel on suurim kattuvus. (CMOS-pildisensor) on tõsises puuduses.
Tehnilisest vaatepunktist on olemas vähemalt 40 tüüpi traditsioonilisi autotööstuse pooljuhtseadiseid ning kasutatavate jalgrataste koguarv on 500–600, mis hõlmavad peamiselt mikrokontrollereid, võimsuspooljuhte (IGBT, MOSFET jne), andureid ja mitmesuguseid analoogseadmeid. Autonoomsetes sõidukites kasutatakse ka mitmeid tooteid, nagu ADAS abikiibid, CIS, tehisintellekti protsessorid, lidarid, millimeeterlaine radarid ja MEMS.
Sõidukite nõudluse arvu põhjal on selles põhipuuduse kriisis enim mõjutatud see, et traditsiooniline auto vajab enam kui 70 MCU kiipi ning autotööstuse MCU-d on ESP (elektrooniline stabiilsusprogramm) ja ECU (sõiduki peamise juhtimiskiibi põhikomponendid). Tuues näiteks Haval H6 languse peamise põhjuse, mida Great Wall on eelmisest aastast alates korduvalt toonud, ütles Great Wall, et H6 müügi tõsine langus mitme kuu jooksul oli tingitud Boschi ESP ebapiisavast pakkumisest. Varem populaarsed Euler Black Cat ja White Cat teatasid samuti selle aasta märtsis tootmise ajutisest peatamisest selliste probleemide tõttu nagu ESP pakkumise kärpimine ja kiibi hinnatõus.
Piinlik on see, et kuigi autokiipide tehased ehitavad ja avavad 2021. aastal uusi kiipide tootmisliine ning püüavad tulevikus autokiipide tootmisprotsessi üle viia vanale tootmisliinile ja uuele 12-tollisele tootmisliinile, et suurendada tootmisvõimsust ja saavutada mastaabisäästu, on pooljuhtseadmete tarnetsükkel sageli üle poole aasta. Lisaks võtab tootmisliini kohandamine, toote kontrollimine ja tootmisvõimsuse suurendamine kaua aega, mistõttu on uue tootmisvõimsuse rakendamine tõenäoline aastatel 2023–2024.
Väärib märkimist, et kuigi surve on kestnud pikka aega, on autotootjad turu suhtes endiselt optimistlikud. Ja uus kiibi tootmisvõimsus on määratud lahendama praeguse suurima kiibi tootmisvõimsuse kriisi tulevikus.
2. Uus lahinguväli elektrilise luure all
Autotööstuse jaoks võib aga praeguse kiibikriisi lahendamine lahendada vaid praeguse turu pakkumise ja nõudluse asümmeetria pakilise vajaduse. Elektri- ja intelligentsete tööstusharude ümberkujunemise valguses suureneb autokiipide pakkumissurve tulevikus ainult eksponentsiaalselt.
Elektriliste toodete integreeritud juhtimise nõudluse suurenemisega sõidukites ning FOTA täiustamise ja automaatse juhtimise hetkel on uute energiasõidukite kiipide arv kütusesõidukite ajastul suurenenud 500-600-lt 1000-le 1200-le. Liikide arv on samuti suurenenud 40-lt 150-le.
Mõned autotööstuse eksperdid on öelnud, et tulevikus tipptasemel nutikate elektrisõidukite valdkonnas suureneb ühe sõiduki kiipide arv mitu korda, ulatudes üle 3000 tükini, ning autotööstuse pooljuhtide osakaal kogu sõiduki materjalikulus suureneb 4%-lt 2019. aastal 12%-ni 2025. aastal ja võib 2030. aastaks tõusta 20%-ni. See ei tähenda mitte ainult seda, et elektrilise intelligentsuse ajastul suureneb nõudlus sõidukite kiipide järele, vaid peegeldab ka sõidukite jaoks vajalike kiipide tehnilise keerukuse ja maksumuse kiiret tõusu.
Erinevalt traditsioonilistest originaalvaruosade tootjatest (OEM), kus 70% kütuseautode kiipidest on 40–45 nm ja 25% on madala spetsifikatsiooniga kiibid üle 45 nm, on 40–45 nm protsessiga kiipide osakaal turul tavapäraste ja tipptasemel elektriautode puhul langenud 25%-ni, 45%-ni, samas kui üle 45 nm protsessiga kiipide osakaal on vaid 5%. Tehnilisest vaatenurgast on küpsed tipptasemel alla 40 nm protsessiga kiibid ja keerukamad 10 nm ja 7 nm protsessiga kiibid autotööstuse uuel ajastul kahtlemata uued konkurentsivaldkonnad.
Hushan Capitali 2019. aastal avaldatud uuringuaruande kohaselt on võimsuspooljuhtide osakaal kogu sõidukis kiiresti kasvanud 21%-lt kütuseautode ajastul 55%-ni, samas kui MCU-kiipide osakaal on langenud 23%-lt 11%-le.
Erinevate tootjate avalikustatud laienev kiipide tootmisvõimsus piirdub aga enamasti traditsiooniliste MCU-kiipidega, mis praegu vastutavad mootori/šassii/kere juhtimise eest.
Elektriliste intelligentsete sõidukite puhul on nõudlus oluliselt suurenenud tehisintellekti kiipide järele, mis vastutavad autonoomse sõidu tajumise ja fusiooni eest; võimsusmoodulite, näiteks IGBT (isoleeritud paisuga kahetransistoriga), mis vastutavad energia muundamise eest; ja autonoomse sõidu radari jälgimiseks mõeldud andurikiipide järele. See saab tõenäoliselt uueks "tuumiku puudumise" probleemide vooruks, millega autotootjad järgmises etapis silmitsi seisavad.
Uues etapis ei pruugi autofirmasid aga takistada mitte väliste tegurite poolt segatud tootmisvõimsuse probleem, vaid tehnilise poole poolt piiratud kiibi "kinnijäänud kael".
Näiteks intelligentsuse tekitatud nõudluse tõttu tehisintellekti kiipide järele on autonoomse sõidu tarkvara arvutusmaht juba jõudnud kahekohalise TOPS-i (triljoni operatsiooni sekundis) tasemeni ning traditsiooniliste autotööstuse mikrokontrollerite arvutusvõimsus ei suuda autonoomsete sõidukite arvutusvajadusi vaevu rahuldada. Autotööstusele on sisenenud tehisintellekti kiibid, nagu GPU-d, FPGA-d ja ASIC-id.
Eelmise aasta esimesel poolel teatas Horizon ametlikult oma kolmanda põlvkonna sõidukitele mõeldud toote, Journey 5 seeria kiipide, ametlikust väljaandmisest. Ametlike andmete kohaselt on Journey 5 seeria kiipide arvutusvõimsus 96TOPS, energiatarve 20W ja energiatõhususe suhe 4,8TOPS/W. Võrreldes Tesla poolt 2019. aastal välja antud FSD (täielikult autonoomse sõidufunktsiooni) kiibi 16nm protsessitehnoloogiaga on ühe kiibi, mille arvutusvõimsus on 72TOPS, energiatarve 36W ja energiatõhususe suhe 2TOPS/W, parameetreid oluliselt parandatud. See saavutus on pälvinud ka paljude autofirmade, sealhulgas SAIC, BYD, Great Wall Motor, Chery ja Ideal, poolehoiu ja koostöö.
Intelligentsusest ajendatuna on tööstuse involutsioon olnud äärmiselt kiire. Alates Tesla FSD-st on tehisintellekti põhijuhtimiskiipide arendamine nagu Pandora laeka avamine. Vahetult pärast Journey 5-t avaldas NVIDIA kiiresti ühekiibilise Orini kiibi. Arvutusvõimsus on kasvanud 254TOPS-ini. Tehniliste reservide osas esitles Nvidia eelmisel aastal avalikkusele isegi Atlan SoC kiipi, mille ühekiibiline arvutusvõimsus on kuni 1000TOPS. Praegu on NVIDIA-l autotööstuse põhijuhtimiskiipide GPU-turul kindel monopoolne positsioon, säilitades aastaringselt 70% turuosa.
Kuigi mobiiltelefonigigandi Huawei sisenemine autotööstusesse on vallandanud autokiipide tööstuses konkurentsilained, on hästi teada, et väliste tegurite sekkumise tõttu on Huaweil rikkalik kogemus 7nm protsessiga SoC-de disainimisel, kuid nad ei saa tippkiibitootjaid turu edendamisel aidata.
Uurimisasutused spekuleerivad, et tehisintellektiga kiibiga jalgrataste väärtus tõuseb kiiresti 100 USA dollarilt 2019. aastal 1000+ USA dollarini 2025. aastaks; samal ajal suureneb ka siseriiklik autotööstuse tehisintellektiga kiipide turg 900 miljonilt USA dollarilt 2019. aastal 91 miljoni USA dollarini 2025. aastal. See on saja miljoni USA dollari suurune väärtus. Turunõudluse kiire kasv ja kõrgetasemeliste kiipide tehnoloogiline monopol muudavad autofirmade tulevase intelligentse arengu kahtlemata veelgi keerulisemaks.
Sarnaselt tehisintellekti kiipide turu nõudlusele on ka IGBT-l kui olulisel pooljuhtkomponendil (sh kiibid, isoleerivad aluspinnad, klemmid ja muud materjalid) uutes energiasõidukites, mille kulusuhe on kuni 8–10%, sügav mõju ka autotööstuse edasisele arengule. Kuigi kodumaised ettevõtted nagu BYD, Star Semiconductor ja Silan Microelectronics on hakanud IGBT-sid kodumaistele autotootjatele tarnima, on eelpoolmainitud ettevõtete IGBT tootmisvõimsus praegu endiselt piiratud ettevõtete ulatusega, mistõttu on keeruline katta kiiresti kasvavat kodumaiste uute energiaallikate turu kasvu.
Hea uudis on see, et IGBT-de asendamise järgmises etapis ränikarbiidiga (SiC) ei ole Hiina ettevõtted paigutuse osas palju maha jäänud ning eeldatavasti aitab autofirmasid ja tehnoloogiaid IGBT-de teadus- ja arendustegevuse võimekusel põhineva ränikarbiidi (SiC) disaini- ja tootmisvõimsuste võimalikult kiire laiendamine. Tootjad saavad konkurentsi järgmises etapis eelise.
3. Yunyi pooljuht, intelligentne põhitootmine
Autotööstuses valitseva kiipide puuduse tõttu on Yunyi pühendunud autotööstuse klientide pooljuhtmaterjalide tarneprobleemi lahendamisele. Kui soovite Yunyi pooljuhtide lisatarvikute kohta rohkem teada saada ja päringu esitada, klõpsake lingil:https://www.yunyi-china.net/semiconductor/.
Postituse aeg: 25. märts 2022