Obwohl einige Automobilunternehmen in der zweiten Jahreshälfte 2021 darauf hingewiesen haben, dass sich das Problem des Chipmangels im Jahr 2022 verbessern wird, haben die OEMs ihre Käufe erhöht und eine Spielmentalität untereinander entwickelt. In Verbindung mit der Bereitstellung ausgereifter Produktionskapazitäten für Chips in Automobilqualität befinden sich die Unternehmen immer noch in der Phase der Erweiterung ihrer Produktionskapazitäten, und der aktuelle Weltmarkt ist immer noch stark vom Mangel an Kernen betroffen.
Gleichzeitig wird sich mit der beschleunigten Transformation der Automobilindustrie hin zu Elektrifizierung und Intelligenz auch die industrielle Lieferkette für Chips dramatisch verändern.
1. Der Schmerz des MCU unter dem Mangel an Kern
Rückblickend auf den Ende 2020 einsetzenden Kernmangel ist der Ausbruch zweifellos die Hauptursache für das Ungleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage bei Automobilchips. Obwohl eine grobe Analyse der Anwendungsstruktur globaler MCU-Chips (Mikrocontroller) zeigt, dass die Verteilung von MCUs in Automobilelektronikanwendungen von 2019 bis 2020 33 % des nachgelagerten Anwendungsmarktes einnehmen wird, sind im Vergleich zum Remote-Online-Büro Was die vorgelagerten Chipdesigner betrifft, sind Chipgießereien sowie Verpackungs- und Testunternehmen von Problemen wie der Pandemie-Abschaltung ernsthaft betroffen.
Chipfabriken arbeitsintensiver Branchen werden 2020 unter gravierendem Personalmangel und geringem Kapitalumschlag leiden. Nachdem das Chipdesign im Vorfeld an die Bedürfnisse der Automobilhersteller angepasst wurde, konnte die Produktion nicht vollständig geplant werden, was die Chipauslieferung mit voller Kapazität erschwerte. In den Automobilfabriken kommt es zu unzureichenden Produktionskapazitäten.
Im August letzten Jahres musste das Muar-Werk von STMicroelectronics in Muar, Malaysia, aufgrund der Auswirkungen der neuen Kronenepidemie einige Fabriken schließen, und die Schließung führte direkt dazu, dass die Versorgung mit Chips für Bosch ESP/IPB, VCU, TCU und andere Systeme für lange Zeit unterbrochen war.
Darüber hinaus werden auch die damit einhergehenden Naturkatastrophen wie Erdbeben und Brände im Jahr 2021 dazu führen, dass einige Hersteller kurzfristig nicht produzieren können. Im Februar letzten Jahres richtete das Erdbeben bei dem japanischen Unternehmen Renesas Electronics, einem der weltweit größten Chiplieferanten, schwere Schäden an.
Die Fehleinschätzung der Nachfrage nach Fahrzeugchips durch die Automobilhersteller, gepaart mit der Tatsache, dass die vorgelagerten Fabriken die Produktionskapazitäten für Fahrzeugchips auf Verbraucherchips umgestellt haben, um die Materialkosten zu gewährleisten, hat dazu geführt, dass bei MCU und CIS, die die größte Überschneidung zwischen Automobilchips und Mainstream-Elektronikprodukten aufweisen, ein ernsthafter Mangel herrscht. (CMOS-Bildsensor)
Aus technischer Sicht gibt es mindestens 40 Arten herkömmlicher Halbleiterbauelemente für Automobile, und die Gesamtzahl der in Fahrrädern verwendeten liegt bei 500 bis 600. Dazu gehören hauptsächlich MCUs, Leistungshalbleiter (IGBT, MOSFET usw.), Sensoren und verschiedene analoge Geräte. Autonome Fahrzeuge werden auch eine Reihe von Produkten wie ADAS-Hilfschips, CIS, KI-Prozessoren, Lidars, Millimeterwellenradare und MEMS verwenden.
Gemessen an der Fahrzeugnachfrage sind die Fahrzeuge, die für ein herkömmliches Auto über 70 MCU-Chips benötigen, von dieser zentralen Mangelkrise am stärksten betroffen. Bei den MCUs in Autos handelt es sich um ESP (Elektronisches Stabilitätsprogramm) und ECU (Hauptkomponenten des Hauptsteuerchips eines Fahrzeugs). Als Hauptgrund für den Rückgang des Haval H6 nannte Great Wall seit letztem Jahr mehrfach ein Beispiel: Der starke Rückgang der H6-Verkäufe über viele Monate sei auf die unzureichende Versorgung mit dem verwendeten Bosch ESP zurückzuführen. Auch die zuvor beliebten Euler Black Cat und White Cat kündigten im März dieses Jahres eine vorübergehende Produktionseinstellung an, da es zu Problemen wie Lieferkürzungen beim ESP und Preissteigerungen bei den Chips kam.
Obwohl Automobilchipfabriken 2021 neue Wafer-Produktionslinien bauen und einrichten und versuchen, den Autochip-Prozess künftig auf die alte Produktionslinie und die neue 12-Zoll-Produktionslinie zu übertragen, um die Produktionskapazität zu erhöhen und Skaleneffekte zu erzielen, beträgt der Lieferzyklus von Halbleiterausrüstung oft mehr als ein halbes Jahr. Darüber hinaus dauert die Anpassung der Produktionslinie, die Produktprüfung und die Verbesserung der Produktionskapazität lange, sodass die neue Produktionskapazität voraussichtlich erst 2023-2024 einsatzbereit sein wird.
Es ist erwähnenswert, dass die Automobilunternehmen trotz des schon seit langem anhaltenden Drucks hinsichtlich des Marktes weiterhin optimistisch sind. Und die neue Chip-Produktionskapazität dürfte die derzeit größte Kapazitätskrise bei der Chip-Produktion in Zukunft lösen.
2. Neues Schlachtfeld unter elektrischer Intelligenz
Für die Automobilindustrie kann die Lösung der aktuellen Chipkrise jedoch nur die dringende Notwendigkeit der aktuellen Marktasymmetrie zwischen Angebot und Nachfrage lösen. Angesichts der Transformation der Elektro- und Intelligenzindustrie wird der Angebotsdruck bei Automobilchips in Zukunft exponentiell zunehmen.
Mit der steigenden Nachfrage nach integrierter Fahrzeugsteuerung für Elektrofahrzeuge und im Zuge der FOTA-Upgrades und des automatisierten Fahrens wurde die Anzahl der Chips für Fahrzeuge mit alternativer Antriebstechnologie von 500–600 im Zeitalter der Benzinfahrzeuge auf 1.000–1.200 erhöht. Auch die Anzahl der Typen stieg von 40 auf 150.
Einige Experten der Automobilindustrie sagten, dass im Bereich intelligenter High-End-Elektrofahrzeuge in Zukunft die Anzahl der einzelnen Fahrzeugchips um ein Vielfaches auf über 3.000 Stück steigen wird und der Anteil der Automobilhalbleiter an den Materialkosten des gesamten Fahrzeugs von 4 % im Jahr 2019 auf 12 % im Jahr 2025 steigen wird und bis 2030 auf 20 % ansteigen könnte. Dies bedeutet nicht nur, dass im Zeitalter der elektrischen Intelligenz die Nachfrage nach Chips für Fahrzeuge steigt, sondern spiegelt auch den rasanten Anstieg der technischen Komplexität und der Kosten der für Fahrzeuge benötigten Chips wider.
Im Gegensatz zu herkömmlichen OEMs, bei denen 70 % der Chips für Kraftstofffahrzeuge 40–45 nm und 25 % Low-Spec-Chips über 45 nm sind, ist der Anteil der Chips im 40–45-nm-Prozess für Mainstream- und High-End-Elektrofahrzeuge auf dem Markt auf 25 % gesunken. 45 %, während der Anteil der Chips über 45 nm nur 5 % beträgt. Aus technischer Sicht sind ausgereifte High-End-Prozesschips unter 40 nm und fortschrittlichere 10-nm- und 7-nm-Prozesschips zweifellos neue Wettbewerbsbereiche in der neuen Ära der Automobilindustrie.
Laut einem 2019 von Hushan Capital veröffentlichten Umfragebericht ist der Anteil der Leistungshalbleiter im gesamten Fahrzeug rapide von 21 % im Zeitalter der Kraftstofffahrzeuge auf 55 % gestiegen, während der Anteil der MCU-Chips von 23 % auf 11 % gesunken ist.
Allerdings beschränkt sich die von verschiedenen Herstellern angekündigte wachsende Chip-Produktionskapazität noch immer größtenteils auf die herkömmlichen MCU-Chips, die derzeit für die Steuerung von Motor, Fahrgestell und Karosserie zuständig sind.
Bei intelligenten Elektrofahrzeugen ist die Nachfrage nach KI-Chips, die für die Wahrnehmung und Fusion autonomen Fahrens zuständig sind, Leistungsmodulen wie IGBTs (Insulated Gate Dual Transistors) für die Leistungsumwandlung und Sensorchips für die Radarüberwachung autonomen Fahrens stark gestiegen. Dies dürfte in der nächsten Phase zu einer neuen Runde von Problemen mit fehlenden Kernfunktionen führen, mit denen die Automobilhersteller konfrontiert werden.
Was die Automobilhersteller in der neuen Phase jedoch behindert, ist möglicherweise nicht das durch externe Faktoren verursachte Problem der Produktionskapazität, sondern die technische Blockade des Chips.
Am Beispiel der durch Intelligenz bedingten Nachfrage nach KI-Chips hat das Rechenvolumen für Software zum autonomen Fahren bereits den zweistelligen TOPS-Bereich (Billionen Operationen pro Sekunde) erreicht, und die Rechenleistung herkömmlicher Automobil-MCUs kann die Rechenanforderungen autonomer Fahrzeuge kaum erfüllen. KI-Chips wie GPUs, FPGAs und ASICs haben den Automobilmarkt erobert.
Im ersten Halbjahr des vergangenen Jahres gab Horizon die offizielle Veröffentlichung seines Fahrzeugsprodukts der dritten Generation, der Journey 5-Serie, bekannt. Offiziellen Angaben zufolge verfügen die Chips der Journey 5-Serie über eine Rechenleistung von 96 TOPS, einen Stromverbrauch von 20 W und eine Energieeffizienz von 4,8 TOPS/W. Im Vergleich zur 16-nm-Prozesstechnologie des FSD-Chips (vollautonome Fahrfunktion), den Tesla 2019 herausbrachte, wurden die Parameter eines einzelnen Chips mit einer Rechenleistung von 72 TOPS, einem Stromverbrauch von 36 W und einer Energieeffizienz von 2 TOPS/W deutlich verbessert. Diese Errungenschaft hat auch die Gunst und Zusammenarbeit vieler Automobilhersteller wie SAIC, BYD, Great Wall Motors, Chery und Ideal gewonnen.
Angetrieben von intelligenten Technologien hat sich die Branche rasant entwickelt. Ausgehend von Teslas FSD gleicht die Entwicklung von KI-Hauptsteuerchips dem Öffnen einer Büchse der Pandora. Kurz nach Journey 5 veröffentlichte NVIDIA den Orin-Chip, einen Single-Chip-Chip. Die Rechenleistung stieg auf 254 TOPS. Was die technischen Reserven angeht, stellte NVIDIA im vergangenen Jahr sogar einen Atlan-SoC-Chip mit einer Single-Chip-Rechenleistung von bis zu 1000 TOPS vor. NVIDIA hat derzeit eine Monopolstellung im GPU-Markt für Automotive-Hauptsteuerchips inne und hält das ganze Jahr über einen Marktanteil von 70 %.
Obwohl der Eintritt des Mobiltelefongiganten Huawei in die Automobilindustrie Wellen des Wettbewerbs in der Automobilchipindustrie ausgelöst hat, ist es allgemein bekannt, dass Huawei unter dem Einfluss externer Faktoren über umfangreiche Designerfahrung bei einem 7-nm-Prozess-SoC verfügt, aber den führenden Chipherstellern nicht bei der Marktförderung helfen kann.
Forschungsinstitute gehen davon aus, dass der Wert von Fahrrädern mit KI-Chips von 100 US-Dollar im Jahr 2019 auf über 1.000 US-Dollar im Jahr 2025 rasant steigen wird. Gleichzeitig wird der inländische Markt für KI-Chips für die Automobilindustrie von 900 Millionen US-Dollar im Jahr 2019 auf 910 Millionen US-Dollar im Jahr 2025 wachsen. Das rasante Wachstum der Marktnachfrage und das technologische Monopol hochwertiger Chips werden die zukünftige intelligente Entwicklung der Automobilhersteller zweifellos noch schwieriger machen.
Ähnlich wie die Nachfrage auf dem Markt für KI-Chips haben auch IGBTs als wichtige Halbleiterkomponenten (einschließlich Chips, Isoliersubstraten, Anschlüssen und anderen Materialien) in Fahrzeugen mit alternativen Antrieben mit einem Kostenanteil von bis zu 8–10 % einen tiefgreifenden Einfluss auf die zukünftige Entwicklung der Automobilindustrie. Obwohl inländische Unternehmen wie BYD, Star Semiconductor und Silan Microelectronics begonnen haben, inländische Automobilhersteller mit IGBTs zu beliefern, ist ihre IGBT-Produktionskapazität derzeit noch durch ihre Größe begrenzt, was es schwierig macht, das schnell wachsende inländische Marktwachstum im Bereich der alternativen Energien abzudecken.
Die gute Nachricht ist, dass chinesische Unternehmen angesichts der bevorstehenden SiC-Ersetzung von IGBTs beim Layout nicht weit zurückliegen. Der schnellstmögliche Ausbau der SiC-Design- und Produktionskapazitäten auf Basis der IGBT-Forschung und -Entwicklung dürfte Automobilherstellern und -technologien helfen. Hersteller gewinnen in der nächsten Wettbewerbsphase einen Vorteil.
3. Yunyi Semiconductor, Kern der intelligenten Fertigung
Angesichts des Chipmangels in der Automobilindustrie engagiert sich Yunyi dafür, das Versorgungsproblem mit Halbleitermaterialien für Kunden in der Automobilindustrie zu lösen. Wenn Sie mehr über Yunyi Semiconductor-Zubehör erfahren und eine Anfrage stellen möchten, klicken Sie bitte auf den Link:https://www.yunyi-china.net/semiconductor/.
Veröffentlichungszeit: 25. März 2022