اگرچه در نیمه دوم سال ۲۰۲۱، برخی از شرکت‌های خودروسازی اشاره کردند که مشکل کمبود تراشه در سال ۲۰۲۲ بهبود خواهد یافت، اما تولیدکنندگان اصلی تجهیزات (OEM) خریدهای خود را افزایش داده‌اند و ذهنیت بازی با یکدیگر را در پیش گرفته‌اند، همراه با عرضه ظرفیت تولید تراشه‌های بالغ در سطح خودرو. کسب‌وکارها هنوز در مرحله گسترش ظرفیت تولید هستند و بازار جهانی فعلی هنوز به طور جدی تحت تأثیر کمبود هسته‌ها قرار دارد.
همزمان، با شتاب گرفتن تحول صنعت خودرو به سمت الکتریکی‌سازی و هوشمندسازی، زنجیره صنعتی تأمین تراشه نیز دستخوش تغییرات چشمگیری خواهد شد.
۱. مشکل MCU به دلیل فقدان هسته
اکنون با نگاهی به کمبود هسته‌ها که از پایان سال ۲۰۲۰ آغاز شد، بدون شک شیوع بیماری عامل اصلی عدم تعادل بین عرضه و تقاضای تراشه‌های خودرو است. اگرچه تجزیه و تحلیل تقریبی ساختار کاربرد تراشه‌های جهانی MCU (میکروکنترلر) نشان می‌دهد که از سال ۲۰۱۹ تا ۲۰۲۰، توزیع MCUها در کاربردهای الکترونیک خودرو ۳۳ درصد از بازار کاربردهای پایین‌دستی را اشغال خواهد کرد، اما در مقایسه با دفاتر آنلاین از راه دور، تا آنجا که به طراحان تراشه‌های بالادستی مربوط می‌شود، ریخته‌گری‌های تراشه و شرکت‌های بسته‌بندی و آزمایش به طور جدی تحت تأثیر مسائلی مانند تعطیلی همه‌گیری قرار گرفته‌اند.
کارخانه‌های تولید تراشه متعلق به صنایع کاربر، در سال ۲۰۲۰ از کمبود شدید نیروی انسانی و گردش مالی ضعیف سرمایه رنج خواهند برد. پس از آنکه طراحی تراشه‌های بالادستی به نیازهای شرکت‌های خودروسازی تبدیل شد، نتوانسته‌اند تولید را به طور کامل برنامه‌ریزی کنند و این امر تحویل تراشه‌ها به ظرفیت کامل را دشوار می‌کند. در کارخانه‌های خودروسازی، وضعیت ظرفیت ناکافی تولید خودرو پدیدار می‌شود.
در ماه اوت سال گذشته، کارخانه موآر شرکت STMicroelectronics در موآر مالزی به دلیل تأثیر همه‌گیری کرونا مجبور به تعطیلی برخی از کارخانه‌ها شد و این تعطیلی مستقیماً منجر به قطع طولانی مدت تأمین تراشه‌های Bosch ESP/IPB، VCU، TCU و سایر سیستم‌ها شد.
علاوه بر این، در سال ۲۰۲۱، بلایای طبیعی همراه مانند زلزله و آتش‌سوزی نیز باعث خواهد شد که برخی از تولیدکنندگان در کوتاه‌مدت قادر به تولید نباشند. در فوریه سال گذشته، زلزله خسارات شدیدی به شرکت Renesas Electronics ژاپن، یکی از تأمین‌کنندگان اصلی تراشه در جهان، وارد کرد.
ارزیابی نادرست شرکت‌های خودروسازی از تقاضا برای تراشه‌های درون خودرویی، همراه با این واقعیت که کارخانه‌های بالادستی، ظرفیت تولید تراشه‌های درون خودرویی را به تراشه‌های مصرفی تبدیل کرده‌اند تا هزینه مواد را تضمین کنند، منجر به این شده است که MCU و CIS که بیشترین همپوشانی را بین تراشه‌های خودرو و محصولات الکترونیکی رایج دارند (حسگر تصویر CMOS) با کمبود جدی مواجه شوند.
از نظر فنی، حداقل ۴۰ نوع دستگاه نیمه‌هادی سنتی خودرو وجود دارد و تعداد کل دوچرخه‌های مورد استفاده ۵۰۰ تا ۶۰۰ دستگاه است که عمدتاً شامل MCU، نیمه‌هادی‌های قدرت (IGBT، MOSFET و غیره)، حسگرها و دستگاه‌های آنالوگ مختلف می‌شود. در خودروهای خودران همچنین از مجموعه‌ای از محصولات مانند تراشه‌های کمکی ADAS، CIS، پردازنده‌های هوش مصنوعی، لیدارها، رادارهای موج میلی‌متری و MEMS استفاده خواهد شد.
با توجه به تعداد تقاضای خودرو، بیشترین تأثیر در این بحران کمبود اصلی این است که یک ماشین سنتی به بیش از 70 تراشه MCU نیاز دارد و MCU خودرو ESP (سیستم برنامه پایداری الکترونیکی) و ECU (اجزای اصلی تراشه کنترل اصلی خودرو) است. گریت وال با اشاره به دلیل اصلی کاهش فروش هاوال H6 که از سال گذشته بارها توسط گریت وال ارائه شده است، اعلام کرد که کاهش شدید فروش H6 در بسیاری از ماه‌ها به دلیل عرضه ناکافی ESP بوش مورد استفاده در آن بوده است. همچنین، خودروهای محبوب قبلی Euler Black Cat و White Cat در ماه مارس امسال به دلیل مسائلی مانند کاهش عرضه ESP و افزایش قیمت تراشه، تعلیق موقت تولید را اعلام کردند.
شرم‌آور است که اگرچه کارخانه‌های تراشه خودرو در حال ساخت و راه‌اندازی خطوط تولید ویفر جدید در سال ۲۰۲۱ هستند و تلاش می‌کنند فرآیند تراشه‌های خودرو را به خط تولید قدیمی و خط تولید جدید ۱۲ اینچی در آینده منتقل کنند تا ظرفیت تولید را افزایش داده و به مقیاس اقتصادی دست یابند، اما چرخه تحویل تجهیزات نیمه‌هادی اغلب بیش از شش ماه است. علاوه بر این، تنظیم خط تولید، تأیید محصول و بهبود ظرفیت تولید زمان زیادی می‌برد، که باعث می‌شود ظرفیت تولید جدید احتمالاً در سال‌های ۲۰۲۳-۲۰۲۴ مؤثر باشد.
شایان ذکر است که اگرچه این فشار مدت زیادی ادامه داشته است، شرکت‌های خودروسازی هنوز نسبت به بازار خوش‌بین هستند و ظرفیت جدید تولید تراشه قرار است در آینده بزرگترین بحران فعلی ظرفیت تولید تراشه را حل کند.
۲. میدان نبرد جدید تحت نظارت هوش الکتریکی
با این حال، برای صنعت خودرو، حل بحران فعلی تراشه‌ها ممکن است تنها نیاز فوری عدم تقارن عرضه و تقاضای بازار فعلی را برطرف کند. در مواجهه با تحول صنایع الکتریکی و هوشمند، فشار عرضه تراشه‌های خودرو در آینده تنها به صورت تصاعدی افزایش خواهد یافت.
با افزایش تقاضا برای کنترل یکپارچه خودرو برای محصولات الکتریکی، و در حال حاضر ارتقاء FOTA و رانندگی خودکار، تعداد تراشه‌های خودروهای انرژی نو از ۵۰۰ تا ۶۰۰ عدد در دوران خودروهای سوختی به ۱۰۰۰ تا ۱۲۰۰ عدد ارتقا یافته است. تعداد گونه‌ها نیز از ۴۰ به ۱۵۰ عدد افزایش یافته است.
برخی از کارشناسان صنعت خودرو گفتند که در زمینه خودروهای برقی هوشمند پیشرفته در آینده، تعداد تراشه‌های تک‌خودرویی چندین برابر افزایش یافته و به بیش از ۳۰۰۰ قطعه خواهد رسید و سهم نیمه‌رساناهای خودرو در هزینه مواد کل خودرو از ۴٪ در سال ۲۰۱۹ به ۱۲٪ در سال ۲۰۲۵ افزایش خواهد یافت. ٪، و ممکن است تا سال ۲۰۳۰ به ۲۰٪ افزایش یابد. این نه تنها به این معنی است که در عصر هوش الکتریکی، تقاضا برای تراشه برای خودروها در حال افزایش است، بلکه نشان دهنده افزایش سریع دشواری فنی و هزینه تراشه‌های مورد نیاز برای خودروها نیز می‌باشد.
برخلاف تولیدکنندگان اصلی تجهیزات (OEM) سنتی، که در آن ۷۰٪ تراشه‌های خودروهای سوختی ۴۰-۴۵ نانومتر و ۲۵٪ تراشه‌های با مشخصات پایین و بالاتر از ۴۵ نانومتر هستند، نسبت تراشه‌های با فرآیند ۴۰-۴۵ نانومتر برای خودروهای برقی رایج و رده بالا در بازار به ۲۵٪ کاهش یافته است. ۴۵٪، در حالی که نسبت تراشه‌های بالای فرآیند ۴۵ نانومتر تنها ۵٪ است. از نظر فنی، تراشه‌های با فرآیند پیشرفته و بالغ زیر ۴۰ نانومتر و تراشه‌های پیشرفته‌تر ۱۰ نانومتر و ۷ نانومتر بدون شک حوزه‌های رقابتی جدیدی در عصر جدید صنعت خودرو هستند.
طبق گزارش نظرسنجی منتشر شده توسط Hushan Capital در سال ۲۰۱۹، نسبت نیمه‌هادی‌های قدرت در کل خودرو به سرعت از ۲۱ درصد در دوران خودروهای سوختی به ۵۵ درصد افزایش یافته است، در حالی که تراشه‌های MCU از ۲۳ درصد به ۱۱ درصد کاهش یافته‌اند.
با این حال، ظرفیت رو به رشد تولید تراشه که توسط تولیدکنندگان مختلف فاش شده است، هنوز عمدتاً محدود به تراشه‌های سنتی MCU است که در حال حاضر مسئول کنترل موتور/شاسی/بدنه هستند.
برای خودروهای هوشمند برقی، تراشه‌های هوش مصنوعی که مسئول درک و ادغام رانندگی خودکار هستند؛ ماژول‌های قدرت مانند IGBT (ترانزیستور دوگانه با گیت عایق) که مسئول تبدیل قدرت هستند؛ تراشه‌های حسگر برای نظارت راداری رانندگی خودکار، تقاضا را به میزان زیادی افزایش داده‌اند. به احتمال زیاد، این به دور جدیدی از مشکلات "کمبود هسته" تبدیل خواهد شد که شرکت‌های خودروسازی در مرحله بعدی با آن مواجه خواهند شد.
با این حال، در مرحله جدید، آنچه مانع شرکت‌های خودروسازی می‌شود، مشکل ظرفیت تولید ناشی از عوامل خارجی نیست، بلکه «گیر کردن» تراشه است که توسط بخش فنی محدود شده است.
با در نظر گرفتن تقاضا برای تراشه‌های هوش مصنوعی که به دلیل هوش ایجاد شده است، به عنوان مثال، حجم محاسبات نرم‌افزارهای رانندگی خودران در حال حاضر به سطح دو رقمی TOPS (تریلیون عملیات در ثانیه) رسیده است و قدرت محاسباتی MCU های سنتی خودرو به سختی می‌تواند نیازهای محاسباتی خودروهای خودران را برآورده کند. تراشه‌های هوش مصنوعی مانند GPUها، FPGAها و ASICها وارد بازار خودرو شده‌اند.
در نیمه اول سال گذشته، هورایزن رسماً اعلام کرد که نسل سوم محصول خود برای خودرو، یعنی تراشه‌های سری Journey 5، رسماً عرضه شده است. طبق داده‌های رسمی، تراشه‌های سری Journey 5 دارای قدرت محاسباتی 96TOPS، مصرف برق 20 وات و نسبت بهره‌وری انرژی 4.8TOPS/W هستند. در مقایسه با فناوری فرآیند 16 نانومتری تراشه FSD (عملکرد رانندگی کاملاً خودران) که توسط تسلا در سال 2019 عرضه شد، پارامترهای یک تراشه واحد با قدرت محاسباتی 72TOPS، مصرف برق 36 وات و نسبت بهره‌وری انرژی 2TOPS/W بسیار بهبود یافته است. این دستاورد همچنین مورد توجه و همکاری بسیاری از شرکت‌های خودروسازی از جمله SAIC، BYD، Great Wall Motor، Chery و Ideal قرار گرفته است.
با تکیه بر هوش، تحول این صنعت بسیار سریع بوده است. با شروع از FSD تسلا، توسعه تراشه‌های کنترل اصلی هوش مصنوعی مانند باز کردن جعبه پاندورا است. اندکی پس از Journey 5، انویدیا به سرعت تراشه Orin را که تک تراشه‌ای خواهد بود، منتشر کرد. قدرت محاسباتی آن به 254TOPS افزایش یافته است. از نظر ذخایر فنی، انویدیا حتی سال گذشته یک تراشه Atlan SoC با قدرت محاسباتی واحد تا 1000TOPS را برای عموم پیش‌نمایش کرد. در حال حاضر، انویدیا قاطعانه موقعیت انحصاری را در بازار GPU تراشه‌های کنترل اصلی خودرو اشغال کرده و سهم بازار 70 درصدی را در تمام طول سال حفظ می‌کند.
اگرچه ورود غول تلفن همراه، هواوی، به صنعت خودرو، موجی از رقابت را در صنعت تراشه خودرو به راه انداخته است، اما به خوبی مشخص است که تحت تأثیر عوامل خارجی، هواوی تجربه غنی در طراحی SoC با فرآیند 7 نانومتری دارد، اما نمی‌تواند به تولیدکنندگان برتر تراشه در ارتقای بازار کمک کند.
موسسات تحقیقاتی حدس می‌زنند که ارزش دوچرخه‌های مجهز به تراشه هوش مصنوعی به سرعت از ۱۰۰ دلار آمریکا در سال ۲۰۱۹ به ۱۰۰۰ دلار یا بیشتر تا سال ۲۰۲۵ افزایش می‌یابد؛ در عین حال، بازار داخلی تراشه‌های هوش مصنوعی خودرو نیز از ۹۰۰ میلیون دلار آمریکا در سال ۲۰۱۹ به ۹۱ میلیون دلار آمریکا در سال ۲۰۲۵ افزایش خواهد یافت. رشد سریع تقاضای بازار و انحصار فناوری تراشه‌های با استاندارد بالا، بدون شک توسعه هوشمند آینده شرکت‌های خودروسازی را دشوارتر خواهد کرد.
مشابه تقاضا در بازار تراشه‌های هوش مصنوعی، IGBT به عنوان یک جزء مهم نیمه‌هادی (شامل تراشه‌ها، زیرلایه‌های عایق، ترمینال‌ها و سایر مواد) در خودروهای انرژی نو با نسبت هزینه تا 8 تا 10 درصد، تأثیر عمیقی بر توسعه آینده صنعت خودرو دارد. اگرچه شرکت‌های داخلی مانند BYD، Star Semiconductor و Silan Microelectronics شروع به تأمین IGBT برای شرکت‌های خودروسازی داخلی کرده‌اند، اما در حال حاضر، ظرفیت تولید IGBT شرکت‌های فوق‌الذکر هنوز به دلیل مقیاس شرکت‌ها محدود است و پوشش رشد سریع بازار منابع انرژی نو داخلی را دشوار می‌کند.
خبر خوب این است که در مواجهه با مرحله بعدی جایگزینی SiC با IGBT، شرکت‌های چینی در این طرح عقب نمانده‌اند و انتظار می‌رود گسترش هرچه سریع‌تر قابلیت‌های طراحی و تولید SiC بر اساس قابلیت‌های تحقیق و توسعه IGBT به شرکت‌ها و فناوری‌های خودروسازی کمک کند تا تولیدکنندگان در مرحله بعدی رقابت، برتری پیدا کنند.
۳. شرکت نیمه‌رسانای Yunyi، تولیدکننده‌ی هوشمند هسته‌ای
با توجه به کمبود تراشه در صنعت خودرو، Yunyi متعهد به حل مشکل تامین مواد نیمه‌هادی برای مشتریان در صنعت خودرو است. اگر می‌خواهید در مورد لوازم جانبی Yunyi Semiconductor اطلاعات کسب کنید و درخواست خود را ثبت کنید، لطفاً روی لینک کلیک کنید:https://www.yunyi-china.net/semiconductor/.
زمان ارسال: ۲۵ مارس ۲۰۲۲