على الرغم من أنه في النصف الثاني من عام 2021، أشارت بعض شركات السيارات إلى أنه سيتم تحسين مشكلة نقص الرقائق في عام 2022، إلا أن مصنعي المعدات الأصلية زادوا من عمليات الشراء وعقلية اللعب مع بعضهم البعض، إلى جانب توفير قدرة إنتاج شرائح ناضجة من فئة السيارات لا تزال الشركات في مرحلة توسيع الطاقة الإنتاجية، ولا يزال السوق العالمي الحالي يتأثر بشكل خطير بنقص النوى.
وفي الوقت نفسه، ومع التحول المتسارع لصناعة السيارات نحو الكهرباء والذكاء، ستخضع السلسلة الصناعية لتوريد الرقائق أيضًا لتغييرات جذرية.
1. ألم MCU في ظل عدم وجود النواة
الآن، بالنظر إلى النقص في النوى الذي بدأ في نهاية عام 2020، فإن تفشي المرض هو بلا شك السبب الرئيسي لعدم التوازن بين العرض والطلب على رقائق السيارات. على الرغم من أن التحليل التقريبي لهيكل تطبيق شرائح MCU (وحدة التحكم الدقيقة) العالمية يُظهر أنه من عام 2019 إلى عام 2020، فإن توزيع وحدات MCU في تطبيقات إلكترونيات السيارات سيحتل 33٪ من سوق التطبيقات النهائية، ولكن بالمقارنة مع المكاتب البعيدة عبر الإنترنت بقدر ما يتعلق الأمر بالمنبع يشعر مصممو الرقائق بالقلق، وقد تأثرت مسابك الرقائق وشركات التعبئة والتغليف والاختبار بشكل خطير بقضايا مثل إغلاق الوباء.
ستعاني مصانع تصنيع الرقائق التابعة للصناعات كثيفة العمالة من نقص خطير في القوى العاملة وضعف معدل دوران رأس المال في عام 2020. وبعد تحويل تصميم الرقائق الأولية إلى احتياجات شركات السيارات، لم تتمكن من جدولة الإنتاج بالكامل، مما يجعل الأمر صعبا ليتم تسليم الرقائق بكامل طاقتها. في أيدي مصنع السيارات تظهر حالة عدم كفاية الطاقة الإنتاجية للمركبات.
في أغسطس من العام الماضي، اضطر مصنع Muar التابع لشركة STMicroelectronics في موار بماليزيا إلى إغلاق بعض المصانع بسبب تأثير وباء التاج الجديد، وأدى الإغلاق مباشرة إلى توريد الرقائق لشركة Bosch ESP/IPB وVCU وTCU و الأنظمة الأخرى في حالة انقطاع العرض لفترة طويلة.
بالإضافة إلى ذلك، في عام 2021، ستتسبب الكوارث الطبيعية المصاحبة مثل الزلازل والحرائق أيضًا في عدم قدرة بعض الشركات المصنعة على الإنتاج على المدى القصير. وفي فبراير من العام الماضي، تسبب الزلزال في أضرار جسيمة لشركة رينيساس للإلكترونيات اليابانية، وهي إحدى الشركات الرئيسية الموردة للرقائق في العالم.
إن سوء تقدير الطلب على الرقائق الموجودة في المركبات من قبل شركات السيارات، إلى جانب حقيقة أن المصانع الأولية قد حولت القدرة الإنتاجية للرقائق الموجودة في المركبات إلى رقائق استهلاكية من أجل ضمان تكلفة المواد، قد أدى إلى MCU و رابطة الدول المستقلة التي لديها أعلى تداخل بين رقائق السيارات والمنتجات الإلكترونية السائدة. (مستشعر الصور CMOS) في نقص خطير.
من الناحية الفنية، هناك ما لا يقل عن 40 نوعًا من أجهزة أشباه الموصلات التقليدية للسيارات، ويبلغ إجمالي عدد الدراجات المستخدمة 500-600، والتي تشمل بشكل أساسي MCU، وأشباه موصلات الطاقة (IGBT، MOSFET، وما إلى ذلك)، وأجهزة الاستشعار ومختلف الأجهزة. الأجهزة التناظرية. سيتم أيضًا استخدام المركبات ذاتية القيادة، مثل شرائح ADAS المساعدة، وCIS، ومعالجات الذكاء الاصطناعي، وأجهزة الليدار، ورادارات الموجات المليمترية، وMEMS.
وفقًا لعدد الطلب على المركبات، فإن الأكثر تضرراً في أزمة النقص الأساسية هذه هو أن السيارة التقليدية تحتاج إلى أكثر من 70 شريحة MCU، ووحدة MCU الخاصة بالسيارات هي ESP (نظام برنامج الاستقرار الإلكتروني) وECU (المكونات الرئيسية لرقاقة التحكم الرئيسية في السيارة ). بأخذ السبب الرئيسي لتراجع Haval H6 الذي قدمته شركة Great Wall عدة مرات منذ العام الماضي كمثال، قالت شركة Great Wall أن الانخفاض الخطير في مبيعات H6 في عدة أشهر كان بسبب عدم كفاية المعروض من Bosch ESP الذي استخدمته. كما أعلنت شركة Euler Black Cat وWhite Cat الشهيرة سابقًا عن تعليق مؤقت للإنتاج في مارس من هذا العام بسبب مشكلات مثل تخفيضات إمدادات ESP وزيادة أسعار الرقائق.
ومن المحرج أنه على الرغم من أن مصانع رقائق السيارات تقوم ببناء وتمكين خطوط إنتاج جديدة لرقائق الويفر في عام 2021، ومحاولة نقل عملية رقائق السيارات إلى خط الإنتاج القديم وخط الإنتاج الجديد 12 بوصة في المستقبل، وذلك لزيادة الطاقة الإنتاجية و تحقيق وفورات الحجم، ومع ذلك، فإن دورة تسليم معدات أشباه الموصلات غالبا ما تكون أكثر من نصف عام. بالإضافة إلى ذلك، يستغرق تعديل خط الإنتاج والتحقق من المنتج وتحسين الطاقة الإنتاجية وقتًا طويلاً، مما يجعل القدرة الإنتاجية الجديدة من المرجح أن تكون فعالة في الفترة 2023-2024. .
ومن الجدير بالذكر أنه على الرغم من استمرار الضغط لفترة طويلة، إلا أن شركات السيارات لا تزال متفائلة بالسوق. ومن المقرر أن تحل الطاقة الإنتاجية الجديدة للرقائق أكبر أزمة طاقة إنتاجية حالية في المستقبل.
2. ساحة معركة جديدة تحت الذكاء الكهربائي
ومع ذلك، بالنسبة لصناعة السيارات، فإن حل أزمة الرقائق الحالية قد يحل فقط الحاجة الملحة لعدم تناسق العرض والطلب الحالي في السوق. في مواجهة التحول في الصناعات الكهربائية والذكية، فإن ضغط العرض من رقائق السيارات سيزداد بشكل كبير في المستقبل.
ومع تزايد الطلب على التحكم المتكامل في المركبات للمنتجات المكهربة، وفي لحظة ترقية FOTA والقيادة الأوتوماتيكية، تمت ترقية عدد شرائح مركبات الطاقة الجديدة من 500-600 في عصر مركبات الوقود إلى 1000 إلى 1200. كما زاد عدد الأنواع من 40 إلى 150.
وقال بعض الخبراء في صناعة السيارات، إنه في مجال السيارات الكهربائية الذكية المتطورة في المستقبل، سيزداد عدد شرائح السيارة الواحدة عدة مرات إلى أكثر من 3000 قطعة، كما سترتفع نسبة أشباه موصلات السيارات في التكلفة المادية للمركبة. سترتفع نسبة المركبات بأكملها من 4% عام 2019 إلى 12% عام 2025، وقد ترتفع إلى 20% بحلول عام 2030. وهذا لا يعني فقط أنه في عصر الذكاء الكهربائي، يتزايد الطلب على رقائق المركبات، ولكنه أيضًا يعكس الارتفاع السريع في الصعوبة التقنية وتكلفة الرقائق المطلوبة للمركبات.
على عكس مصنعي المعدات الأصلية التقليديين، حيث أن 70% من رقائق مركبات الوقود هي 40-45 نانومتر و25% عبارة عن شرائح منخفضة المواصفات أعلى من 45 نانومتر، فإن نسبة الرقائق في عملية 40-45 نانومتر للسيارات الكهربائية السائدة والمتطورة في السوق قد ارتفعت انخفضت إلى 25%. 45%، في حين أن نسبة الرقائق التي تزيد عن 45 نانومتر تبلغ 5% فقط. من وجهة نظر فنية، فإن رقائق المعالجة المتطورة الناضجة التي تقل عن 40 نانومتر ورقائق المعالجة الأكثر تقدمًا 10 نانومتر و7 نانومتر هي بلا شك مجالات منافسة جديدة في العصر الجديد لصناعة السيارات.
وفقًا لتقرير مسح أصدرته شركة Hushan Capital في عام 2019، ارتفعت نسبة أشباه موصلات الطاقة في السيارة بأكملها بسرعة من 21% في عصر مركبات الوقود إلى 55%، بينما انخفضت رقائق MCU من 23% إلى 11%.
ومع ذلك، فإن الطاقة الإنتاجية المتزايدة للرقائق التي كشفت عنها العديد من الشركات المصنعة لا تزال تقتصر في الغالب على رقائق MCU التقليدية المسؤولة حاليًا عن التحكم في المحرك/الهيكل/الجسم.
بالنسبة للمركبات الذكية الكهربائية، شرائح الذكاء الاصطناعي المسؤولة عن إدراك القيادة الذاتية والاندماج؛ وحدات الطاقة مثل IGBT (الترانزستور المزدوج ذو البوابة المعزولة) المسؤولة عن تحويل الطاقة؛ أدت رقائق الاستشعار لمراقبة رادار القيادة الذاتية إلى زيادة كبيرة في الطلب. ومن المرجح أن تصبح جولة جديدة من مشاكل "الافتقار إلى الجوهر" التي ستواجهها شركات السيارات في المرحلة التالية.
لكن في المرحلة الجديدة، قد لا يكون ما يعيق شركات السيارات هو مشكلة القدرة الإنتاجية التي تتدخل فيها عوامل خارجية، بل "الرقبة العالقة" للرقاقة المقيدة بالجانب الفني.
إذا أخذنا الطلب على رقائق الذكاء الاصطناعي التي جلبها الذكاء كمثال، فقد وصل حجم الحوسبة لبرامج القيادة الذاتية بالفعل إلى مستوى TOPS المكون من رقمين (تريليون عملية في الثانية)، ولا تستطيع القوة الحاسوبية لوحدات MCU التقليدية للسيارات تلبية متطلبات الحوسبة. من المركبات ذاتية القيادة. دخلت رقائق الذكاء الاصطناعي مثل وحدات معالجة الرسومات، وFPGAs، وASICs إلى سوق السيارات.
في النصف الأول من العام الماضي، أعلنت Horizon رسميًا عن إطلاق منتجها من الجيل الثالث من فئة المركبات، وهو شرائح سلسلة Journey 5، رسميًا. وفقًا للبيانات الرسمية، تتمتع شرائح سلسلة Journey 5 بقدرة حاسوبية تصل إلى 96TOPS، واستهلاك طاقة يبلغ 20W، ونسبة كفاءة طاقة تبلغ 4.8TOPS/W. . بالمقارنة مع تقنية المعالجة 16 نانومتر لشريحة FSD (وظيفة القيادة المستقلة بالكامل) التي أصدرتها Tesla في عام 2019، فإن معلمات شريحة واحدة ذات قوة حوسبة تبلغ 72TOPS، واستهلاك طاقة 36 واط ونسبة كفاءة في استخدام الطاقة تبلغ 2TOPS/W لديها تم تحسينها بشكل كبير. كما حاز هذا الإنجاز على تأييد وتعاون العديد من شركات السيارات بما في ذلك SAIC، BYD، Great Wall Motor، Chery، وIdeal.
وكان تطور الصناعة، مدفوعًا بالذكاء، سريعًا للغاية. بدءًا من FSD الخاص بشركة Tesla، فإن تطوير رقائق التحكم الرئيسية للذكاء الاصطناعي يشبه فتح صندوق باندورا. بعد فترة وجيزة من Journey 5، أصدرت NVIDIA بسرعة شريحة Orin التي ستكون شريحة واحدة. زادت قوة الحوسبة إلى 254TOPS. فيما يتعلق بالاحتياطيات الفنية، قامت Nvidia بمعاينة شريحة Atlan SoC ذات قوة حوسبة واحدة تصل إلى 1000TOPS للجمهور في العام الماضي. في الوقت الحاضر، تحتل NVIDIA موقعًا احتكاريًا قويًا في سوق GPU لرقائق التحكم الرئيسية في السيارات، وتحافظ على حصة سوقية تبلغ 70% على مدار العام.
على الرغم من أن دخول شركة هواوي العملاقة للهواتف المحمولة في صناعة السيارات قد أطلق موجات من المنافسة في صناعة شرائح السيارات، فمن المعروف أنه في ظل تدخل العوامل الخارجية، تتمتع هواوي بخبرة تصميم غنية في عملية 7 نانومتر SoC، لكنها لا تستطيع ذلك مساعدة كبار الشركات المصنعة للرقائق. ترويج السوق.
وتتوقع المؤسسات البحثية أن قيمة الدراجات المزودة بشرائح الذكاء الاصطناعي ترتفع بسرعة من 100 دولار أمريكي في عام 2019 إلى أكثر من 1000 دولار أمريكي بحلول عام 2025؛ وفي الوقت نفسه، سيزداد سوق شرائح الذكاء الاصطناعي المحلي للسيارات أيضًا من 900 مليون دولار أمريكي في عام 2019 إلى 91 مليون دولار أمريكي في عام 2025. لا شك أن النمو السريع للطلب في السوق والاحتكار التكنولوجي للرقائق عالية الجودة سيجعل التطوير الذكي المستقبلي لشركات السيارات أكثر صعوبة.
على غرار الطلب في سوق شرائح الذكاء الاصطناعي، فإن IGBT، باعتباره مكونًا مهمًا لأشباه الموصلات (بما في ذلك الرقائق والركائز العازلة والمحطات الطرفية والمواد الأخرى) في مركبة الطاقة الجديدة بنسبة تكلفة تصل إلى 8-10٪، لديه أيضًا تأثير عميق على التطور المستقبلي لصناعة السيارات. على الرغم من أن الشركات المحلية مثل BYD وStar Semiconductor وSilan Microelectronics قد بدأت في توريد IGBTs لشركات السيارات المحلية، إلا أن القدرة الإنتاجية لـ IGBT للشركات المذكورة أعلاه لا تزال في الوقت الحالي محدودة بسبب حجم الشركات، مما يجعل من الصعب تغطية مصادر الطاقة الجديدة المحلية المتزايدة بسرعة. نمو السوق.
والخبر السار هو أنه في مواجهة المرحلة التالية من استبدال SiC لـ IGBTs، فإن الشركات الصينية ليست متخلفة كثيرًا في التخطيط، ومن المتوقع أن يساعد توسيع قدرات تصميم وإنتاج SiC بناءً على قدرات البحث والتطوير في IGBT في أقرب وقت ممكن شركات السيارات و التقنيات. يكتسب المصنعون ميزة في المرحلة التالية من المنافسة.
3. Yunyi لأشباه الموصلات، التصنيع الذكي الأساسي
في مواجهة النقص في الرقائق في صناعة السيارات، تلتزم شركة Yunyi بحل مشكلة توريد مواد أشباه الموصلات للعملاء في صناعة السيارات. إذا كنت تريد التعرف على ملحقات Yunyi Semiconductor وإجراء استفسار، يرجى النقر على الرابط:https://www.yunyi-china.net/semiconductor/.
وقت النشر: 25 مارس 2022