למרות שבמחצית השנייה של 2021, כמה חברות רכב ציינו כי בעיית המחסור בשבבים בשנת 2022 תשתפר, יצרני הציוד המקורי (OEM) הגדילו את הרכישות וניהלו מנטליות משחק זה עם זה, יחד עם אספקת כושר ייצור שבבים בוגר ברמת רכב, עסקים עדיין נמצאים בשלב של הרחבת כושר הייצור, והשוק העולמי הנוכחי עדיין מושפע קשות מחוסר בליבות.
במקביל, עם השינוי המואץ של תעשיית הרכב לכיוון חשמול ואינטליגנציה, גם שרשרת אספקת השבבים התעשייתית תעבור שינויים דרמטיים.
1. הכאב של MCU תחת חוסר ליבה
כעת, במבט לאחור על המחסור בליבות שהחל בסוף 2020, ההתפרצות היא ללא ספק הגורם העיקרי לחוסר האיזון בין היצע לביקוש של שבבי רכב. למרות שניתוח גס של מבנה היישומים של שבבי מיקרו-בקר (MCU) עולמיים מראה כי בין השנים 2019 ל-2020, תפוצת המיקרו-בקרים ביישומי אלקטרוניקה לרכב תתפוס 33% משוק היישומים במורד הזרם, אך בהשוואה למשרד מקוון מרוחק. מבחינת מעצבי שבבים במעלה הזרם, בתי יציקה של שבבים וחברות אריזה ובדיקה נפגעו קשות מבעיות כמו השבתת המגיפה.
מפעלי ייצור שבבים השייכים לתעשיות עתירות עבודה יסבלו ממחסור חמור בכוח אדם ותחלופת הון נמוכה בשנת 2020. לאחר שתכנון השבבים במעלה הזרם עבר תהליך עיצוב לצורכי חברות הרכב, הן לא הצליחו לתזמן את הייצור במלואו, מה שמקשה על אספקת השבבים במלוא התפוקה. בידי מפעלי הרכב, נוצר מצב של כושר ייצור רכב לא מספק.
באוגוסט בשנה שעברה, מפעל Muar של STMicroelectronics במואר, מלזיה, נאלץ לסגור כמה מפעלים עקב השפעת מגפת הקורונה החדשה, והסגירה הובילה ישירות להפסקת אספקת שבבים עבור Bosch ESP/IPB, VCU, TCU ומערכות אחרות למשך זמן רב.
בנוסף, בשנת 2021, אסונות הטבע הנלווים, כגון רעידות אדמה ושריפות, יגרמו גם הם לחלק מהיצרנים לא להיות מסוגלים לייצר בטווח הקצר. בפברואר בשנה שעברה, רעידת האדמה גרמה נזק קשה לחברת Renesas Electronics היפנית, אחת מספקיות השבבים הגדולות בעולם.
הערכת הביקוש לשבבים לרכבים על ידי יצרניות רכב בצורה שגויה, יחד עם העובדה שמפעלי המעלה המירו את כושר הייצור של שבבים לרכבים לשבבים לצרכן על מנת להבטיח את עלות החומרים, הביאה לכך ש-MCU ו-CIS, בעלי החפיפה הגבוהה ביותר בין שבבי רכב למוצרים אלקטרוניים מיינסטרים (חיישן תמונה CMOS), נמצאים במחסור חמור.
מנקודת מבט טכנית, ישנם לפחות 40 סוגים של התקני מוליכים למחצה מסורתיים לרכב, והמספר הכולל של אופניים בשימוש הוא 500-600, הכוללים בעיקר מיקרו-בקרים, מוליכים למחצה להספק (IGBT, MOSFET וכו'), חיישנים והתקנים אנלוגיים שונים. כמו כן, כלי רכב אוטונומיים ישמשו סדרה של מוצרים כגון שבבי עזר ADAS, CIS, מעבדי בינה מלאכותית, לידרים, מכ"מים של גל מילימטר ו-MEMS.
לפי מספר הביקוש לרכבים, הנפגע ביותר ממשבר המחסור הליבה הזה הוא שמכונית מסורתית זקוקה ליותר מ-70 שבבי MCU, וה-MCU של הרכב הוא ESP (מערכת תוכנית יציבות אלקטרונית) ו-ECU (רכיבים עיקריים של שבב הבקרה הראשי של הרכב). אם ניקח כדוגמה את הסיבה העיקרית לירידה במכירות Haval H6, כפי שניתנה על ידי גרייט וול פעמים רבות מאז השנה שעברה, אמרה גרייט וול כי הירידה החמורה במכירות H6 בחודשים רבים נבעה מהיצע לא מספק של מערכת ה-ESP של בוש שבה השתמשה. גם מערכות Euler Black Cat ו-White Cat הפופולריות בעבר הודיעו על השעיה זמנית של הייצור במרץ השנה עקב בעיות כמו קיצוץ באספקת ESP ועליית מחירי השבבים.
למרבה המבוכה, למרות שמפעלי שבבים אוטומטיים בונים ומאפשרים קווי ייצור חדשים של פרוסות ופלים בשנת 2021, ומנסים להעביר את תהליך ייצור השבבים האוטומטיים לקו הייצור הישן ולקו הייצור החדש בגודל 12 אינץ' בעתיד, על מנת להגדיל את כושר הייצור ולהשיג יתרונות לגודל, מחזור האספקה של ציוד מוליכים למחצה הוא לעתים קרובות יותר מחצי שנה. בנוסף, נדרש זמן רב להתאמת קו הייצור, אימות המוצר ושיפור כושר הייצור, מה שהופך את כושר הייצור החדש ככל הנראה לתוקף בשנים 2023-2024.
ראוי לציין שלמרות שהלחץ נמשך זמן רב, יצרניות הרכב עדיין אופטימיות לגבי השוק. ויכולת ייצור השבבים החדשה נועדה לפתור את משבר כושר ייצור השבבים הגדול ביותר כיום בעתיד.
2. שדה קרב חדש תחת מודיעין חשמלי
עם זאת, עבור תעשיית הרכב, פתרון משבר השבבים הנוכחי עשוי רק לפתור את הצורך הדחוף של אסימטריה של היצע וביקוש בשוק הנוכחי. לנוכח השינוי בתעשיות החשמל והחכמות, לחץ ההיצע של שבבי רכב רק יגדל באופן אקספוננציאלי בעתיד.
עם הביקוש הגובר לבקרה משולבת של מוצרים חשמליים, וברגע שדרוג FOTA ונהיגה אוטומטית, מספר השבבים עבור כלי רכב אנרגטיים חדשים שודרג מ-500-600 בעידן כלי הרכב המונעים בדלק ל-1,000 ל-1,200. מספר המינים גדל גם הוא מ-40 ל-150.
כמה מומחים בתעשיית הרכב אמרו שבתחום כלי הרכב החשמליים החכמים והמתקדמים בעתיד, מספר השבבים לרכב בודד יגדל פי כמה ליותר מ-3,000 יחידות, ושיעור מוליכים למחצה לרכב בעלות החומר של הרכב כולו יגדל מ-4% בשנת 2019 ל-12% בשנת 2025, ועשוי לעלות ל-20% עד 2030. משמעות הדבר היא לא רק שבעידן האינטליגנציה החשמלית, הביקוש לשבבים לרכבים הולך וגדל, אלא גם משקף את העלייה המהירה בקושי הטכני ובעלות השבבים הנדרשים לרכבים.
בניגוד ליצרני ציוד מקורי מסורתיים, שבהם 70% מהשבבים עבור כלי רכב המונעים דלק הם בתהליך 40-45 ננומטר ו-25% הם שבבים בעלי מפרט נמוך מעל 45 ננומטר, שיעור השבבים בתהליך 40-45 ננומטר עבור כלי רכב חשמליים מיינסטרים ויוקרתיים בשוק ירד ל-25%. 45%, בעוד ששיעור השבבים מעל 45 ננומטר הוא רק 5%. מבחינה טכנית, שבבי תהליך מתקדמים בוגרים מתחת ל-40 ננומטר ושבבי תהליך מתקדמים יותר של 10 ננומטר ו-7 ננומטר הם ללא ספק אזורי תחרות חדשים בעידן החדש של תעשיית הרכב.
על פי דו"ח סקר שפרסמה Hushan Capital בשנת 2019, חלקם של מוליכים למחצה להספק בכלי הרכב גדל במהירות מ-21% בעידן כלי הרכב המונעים בדלק ל-55%, בעוד ששבבי MCU ירדו מ-23% ל-11%.
עם זאת, כושר ייצור השבבים ההולך וגדל שנחשף על ידי יצרנים שונים עדיין מוגבל ברובה לשבבי המיקרו-בקר המסורתיים האחראים כיום על בקרת המנוע/שלדה/גוף.
עבור כלי רכב חשמליים חכמים, שבבי בינה מלאכותית האחראים לתפיסה ואיחוד של נהיגה אוטונומית; מודולי כוח כגון IGBT (טרנזיסטור כפול מבודד) האחראים להמרת כוח; שבבי חיישנים לניטור מכ"ם נהיגה אוטונומית הגדילו מאוד את הביקוש. סביר להניח שזה יהווה סבב חדש של בעיות "חוסר ליבה" שייתקלו בהן יצרניות רכב בשלב הבא.
עם זאת, בשלב החדש, מה שמעכב את יצרניות הרכב עשוי לא להיות בעיית כושר הייצור המופרעת על ידי גורמים חיצוניים, אלא "הצוואר התקוע" של השבב המוגבל על ידי הצד הטכני.
אם ניקח לדוגמה את הביקוש לשבבי בינה מלאכותית שמביאה האינטליגנציה, נפח המחשוב של תוכנות נהיגה אוטונומיות כבר הגיע לרמה דו-ספרתית של טריליון פעולות לשנייה, וכוח המחשוב של מיקרו-בקרים מסורתיים לרכב בקושי עומד בדרישות המחשוב של כלי רכב אוטונומיים. שבבי בינה מלאכותית כמו GPU, FPGA ו-ASIC נכנסו לשוק הרכב.
במחצית הראשונה של השנה שעברה, Horizon הכריזה רשמית על שוחרר רשמית מוצר הדור השלישי שלה לרכב, שבבי סדרת Journey 5. על פי נתונים רשמיים, לשבבי סדרת Journey 5 כוח מחשוב של 96TOPS, צריכת חשמל של 20W ויחס יעילות אנרגטית של 4.8TOPS/W. בהשוואה לטכנולוגיית התהליך של 16nm של שבב FSD (פונקציית נהיגה אוטונומית מלאה) שהוציאה טסלה בשנת 2019, הפרמטרים של שבב בודד עם כוח מחשוב של 72TOPS, צריכת חשמל של 36W ויחס יעילות אנרגטית של 2TOPS/W שופרו משמעותית. הישג זה זכה גם לתמיכה ולשיתוף פעולה של חברות רכב רבות, ביניהן SAIC, BYD, Great Wall Motor, Chery ו-Ideal.
בהשראת אינטליגנציה, ההתפתחות של התעשייה הייתה מהירה ביותר. החל מ-FSD של טסלה, פיתוח שבבי בקרה ראשיים מבוססי בינה מלאכותית הוא כמו פתיחת תיבת פנדורה. זמן קצר לאחר Journey 5, NVIDIA הוציאה במהירות את שבב Orin שיהיה שבב יחיד. כוח המחשוב גדל ל-254TOPS. מבחינת עתודות טכניות, Nvidia אף הציגה לציבור שבב SoC של Atlan עם כוח מחשוב יחיד של עד 1000TOPS בשנה שעברה. נכון לעכשיו, NVIDIA תופסת מעמד מונופול בשוק ה-GPU של שבבי בקרה ראשיים לרכב, ושומרת על נתח שוק של 70% לאורך כל השנה.
למרות שכניסתה של ענקית הטלפונים הניידים Huawei לתעשיית הרכב עוררה גלי תחרות בתעשיית השבבים לרכב, ידוע היטב שתחת התערבותם של גורמים חיצוניים, ל-Huawei ניסיון עשיר בתכנון של SoC בתהליך 7nm, אך היא אינה יכולה לסייע ליצרניות השבבים המובילות בקידום השוק.
מוסדות מחקר משערים כי שווי אופניים מבוססי שבב בינה מלאכותית עולה במהירות מ-100 דולר בשנת 2019 ל-1,000 דולר ויותר עד 2025; במקביל, שוק שבבי הבינה המלאכותית לרכב המקומי יגדל גם הוא מ-900 מיליון דולר בשנת 2019 ל-91 מיליון דולר בשנת 2025. מאה מיליון דולר. הצמיחה המהירה של הביקוש בשוק והמונופול הטכנולוגי של שבבים בסטנדרטים גבוהים יקשו ללא ספק על הפיתוח החכם העתידי של חברות רכב.
בדומה לביקוש בשוק שבבי הבינה המלאכותית, גם ל-IGBT, כרכיב מוליך למחצה חשוב (כולל שבבים, מצעים מבודדים, טרמינלים וחומרים אחרים) ברכבי אנרגיה חדשים עם יחס עלות של עד 8-10%, יש השפעה עמוקה על הפיתוח העתידי של תעשיית הרכב. למרות שחברות מקומיות כמו BYD, Star Semiconductor ו-Silan Microelectronics החלו לספק IGBTs לחברות רכב מקומיות, נכון לעכשיו, כושר הייצור של IGBT של החברות הנ"ל עדיין מוגבל על ידי היקף החברות, מה שמקשה על כיסוי צמיחת שוק מקורות האנרגיה החדשים המקומיים העולים במהירות.
החדשות הטובות הן שלנוכח השלב הבא של החלפת IGBTs על ידי SiC, חברות סיניות אינן מפגרות בהרבה מבחינת הפריסה, והרחבת יכולות התכנון והייצור של SiC בהתבסס על יכולות מחקר ופיתוח של IGBT בהקדם האפשרי צפויה לסייע לחברות וטכנולוגיות רכב. יצרנים צוברים יתרון בשלב הבא של התחרות.
3. Yunyi Semiconductor, ייצור אינטליגנטי ליבה
לנוכח המחסור בשבבים בתעשיית הרכב, Yunyi מחויבת לפתור את בעיית האספקה של חומרי מוליכים למחצה עבור לקוחות בתעשיית הרכב. אם ברצונכם לדעת על אביזרים של Yunyi Semiconductor ולבצע פנייה, אנא לחצו על הקישור:https://www.yunyi-china.net/semiconductor/.
זמן פרסום: 25 במרץ 2022