Автомобильная промышленность переживает очередной кризис. Глобальная нехватка чипов вынудила автогигантов замедлить производство. За последние 18 месяцев автомобильной промышленности пришлось пережить неопределенность, связанную с глобальной пандемией, но наступил кризис, который, похоже, приобрел затяжной характер – это глобальная нехватка микросхем
Дефицит автомобильных интегральных схем
По мнению аналитиков рынка, сложившийся дефицит автомобильных полупроводников не исчезнет в ближайшее время. COVID-19 нанес серьезный ущерб всемирной цепочке поставок, особенно в автоиндустрии. Когда производители автомобилей отменили заказы микросхем в течение 2-месячного простоя, то, спустя время, стало ясно, что они не скоро пополнят критически важные запасы.
- Кризис, вызванный пандемией, усугубился массивным ледяным штормом в Техасе, который остановил завод микросхем в Остине, крупным пожаром на заводе по производству пластин Renesas Electronics в Нака (Япония), и продолжающейся засухой на Тайване. Все эти события серьезно повлияли на инвентаризацию автомобильных ИС (интегральных схем).
Прогнозы доступности автомобильных чипов – стали самым трендовым исследованием на сегодняшний день. Причем ожидания конца дефицита у всех участников рынка свои и исходят не только из текущей ситуации, но и инвестиционного потенциала полупроводниковой и автомобильной отраслей. Самый оптимистичный прогноз окончания кризиса – это конец 2021 года. Но, по мнению аналитиков, кризис автомобильных микросхем, скорее всего, продлится до 2022-го или даже до 2023 года, когда TMSC, Intel и другие компании смогут подключить дополнительные мощности.
- Существенный отказ от заказов интегральных схем (ИС) со стороны основных производителей автомобилей оказался чрезвычайно дорогостоящим шагом для отрасли, затормаживая процесс длинной и сложной цепочки поставов. Нехватка чипов затронула почти всех: от Детройтской тройки General Motors, Ford и Stellantis (ранее Fiat Chrysler) до большинства крупных европейских, японских и корейских автомобилестроительных компаний.
Почти все игроки автопрома объявили о периодических или полных остановках заводов. Среди наиболее пострадавших оказался Ford. Компании пришлось прибегнуть к созданию своего самого популярного пикапа F-150 – без микросхем, чтобы парковать грузовики на стоянках, пока не прибудут ИС, а затем их оперативно реализовать. Ранее Ford объявлял, что, если дефицит полупроводников продлится до первой половины 2021 года, это повлияет на скорректированную прибыль до вычета процентов и налогов от $ 1,0 до $ 2,5 млрд. За первый квартал 2021 года 28 апреля компания сообщила о чистой прибыли в размере $ 3,3 млрд при выручке в размере $ 36,2 млрд, отметив, что расходы выросли на $ 2,5 млрд в годовом исчислении из-за глобального дефицита полупроводников и высоких цен на сырье.
Что вызвало дефицит автомобильных интегральных систем?
Проблемы с чипами в автомобильной промышленности можно связать, в первую очередь, с отказом OEM-производителей из-за восьминедельного простоя автопрома принимать заказы. Взрыв спроса произошел во всех секторах электроники, когда надомные работники проявили непредвиденный спрос на микросхемы в электронных устройствах всех типов, включая ПК, ноутбуки, планшеты, маршрутизаторы и др. В то же время запуск двух новых игровых консолей – PlayStation 5 и Xbox Series S/X усилил потребность чипов. По оценкам Sony, запущенные консоли принесут еще немало хлопот автопрому, поскольку только в прошлом году было продано 4,5 млн единиц. А это, безусловно, зеркально отражается на рынках, обслуживающих автомобильный сектор.
«Чтобы понять проблемы дисбаланса спроса и предложения, нужно сделать шаг назад и посмотреть, как мы пришли к такой ситуации, – рассуждает Камаль Хоури, вице-президент GlobalFoundries. – Крошечные вычислительные чипы пошли по одному пути, а многофункциональные, улучшающие пользовательский опыт сенсорных экранов, обнаружения слепых зон, связи и интеллектуальной оплаты – по другому. Исследования, разработки и инвестиции были сосредоточены на мелких микросхемах, а многофункциональные – незаметно стали движущей силой технологического и экономического роста».
Сегодняшний беспрецедентный спрос на полупроводники обусловлен сочетанием ускорения цифровой трансформации, увеличением числа рабочих мест/учебы на дому, запуском суперцикла 5G. В первые месяцы пандемии COVID продажи автомобилей снизились, и последствия распространились по всей цепочке поставок.
«В то же время, когда работающие в цепочках поставок ноутбуков, планшетов, Wi-Fi и потоковой передачи компании испытали всплеск спроса, – признается Хoури. – Автомобильная промышленность находилась не в лучшей своей форме. И когда спустя время автопроизводители попытались активировать цепочки поставок, то оказалось, что большая часть производственных мощностей полупроводников уже зарезервирована другими клиентами».
- Более того, автомобильные чипы требуют более высоких стандартов производства (к примеру, широкого температурного диапазона), так как стремятся к долгому сроку службы и низким уровнем неисправности в экстремальных условиях.
- Большинство дефицитных автомобильных ИС – это микроконтроллеры (MCU), которые производятся на зрелых технологических узлах больших фабрик 200 и 300 мм.
- Для большей части автопромышленников время выполнения автоматической ИС составляет 26 и более недель, в зависимости от типа задействованных микроконтроллеров и полупроводниковых технологических узлов.
- Отдел технологий IHS Markit, отслеживающий нехватку микросхем с апреля 2020 года, причиной ограничений назвал «результат растущего спроса со стороны OEM-производителей и ограниченного предложения полупроводников».
«Проблема не будет решена, пока обе стороны не найдут баланс, – прокомментировал Фил Амсруд, старший аналитик IHS Markit. – Если бы причиной было стихийное бедствие, то цепочка поставок отреагировала бы соответствующими планами восстановления, даже если на его осуществление потребовались бы месяцы или кварталы. Мы наблюдаем случай уравновешивания спроса и предложения. И поскольку время выполнения заказа микроконтроллеров (MCU) составляет более 26 недель, ограничения поставок сохранятся как минимум до третьего квартала этого года».
Проблему усиливает растущее количество полупроводников в автомобилях. Сегодня каждый автомобиль, даже не самого последнего поколения, максимально напичкан электроникой. И несмотря на то, что эта тенденция расширялась и укреплялась в течение последних двух десятилетий, бум произошел сравнительно недавно, благодаря появлению передовых систем помощи водителю (ADAS), ориентаций на электрические и гибридные транспортные средства и т. д.
Почему литейные заводы стали для автомобилестроения главным приоритетом?
В автомобильной промышленности на интегральные системы приходится как минимум одна из пяти ее составляющих: корпус, возможность подключения, синтез/безопасность, информационно-развлекательная система и силовая передача.
Текущий дефицит влияет на каждый из этих доменов.
Большая часть ограничений связана с микроконтроллерами, органами управления двигателем, трансмиссией, рулевым управлением, подушками безопасности, радио, некоторыми ADAS-радарами, камерами переднего обзора. И основная причина кроется в том, что микроконтроллеры расположены буквально повсюду в машине, и если ранее они производились на технологических узлах размером 45, 90, 100, 130 дюймов, реже – в диапазоне 28 нм (нанометров)., то теперь заводам приходится инвестировать в новое 8-ти и 12-ти дюймовое оборудование.
С использованием такого большого количества автоматических микросхем, отсутствие только одного компонента может разрушить сборочную линию. «Мы уже видели это ранее в автомобилестроении, когда простой диод, конденсатор или двухполюсное устройство, отключают производственные линии, – отмечает Амсруд. – И даже если бы вы могли предположить, что не можете получить микроконтроллер от поставщика А, но приобретете его у производителя Б, то его программное обеспечение будет несовместимо с вашим. Независимо от того, имеем мы в виду долларовую или копеечную деталь, в среднестатистический автомобиль входит около 1200 полупроводников: от диода, до устройства памяти. Это значит, что на каждом транспортном средстве есть 1200 механизмов, где при недостаче даже одного, автомобиль не сможет быть выпущен в продажу».
Как реагируют на дефицит сами автогиганты
- Ford – в ожидании чипов, General Motors – сократила производство, Honda и Nissan заявили, что в этом году построят на 250 000 автомобилей меньше.
- Volkswagen – признался, что кризис компьютерных чипов мешает их работе в США.
- Toyota – объявила, что собирается периодически сокращать смены производственной линии.
- Зак Киркхорн, финансовый директор Tesla, заявил, что компания «продолжит работать в условиях нестабильности глобальной цепочки поставок, особенно в отношении полупроводников и портовых мощностей». А генеральный директор Tesla Илон Маск описал первый квартал 2021 года, как “самый проблематичный из-за поставок, с которыми они когда-либо сталкивались”.
- Материнская компания Mercedes Daimler сократила количество рабочих часов 18 500 сотрудников на заводах в Бремене и Раштатте до 30 апреля.
- Stellantis, супергруппа, в которую входят Citroën, Peugeot, Jeep и Chrysler, также пострадала от нехватки чипов и начала заменять детали на некоторых моделях. Так, группа объявила, что с мая начнет замену цифровых спидометров моделей 308-х на традиционные аналоговые.
- Renault отказалась делать какие-либо прогнозы на следующие несколько месяцев. Главный финансовый директор Клотильда Дельбос заявила: «Мы пока не готовы давать оценки, которые могут оказаться неверными. Два месяца назад мы говорили, что пик будет во втором квартале, но теперь мы думаем, что эффект продлится и на третий, если не дольше. Ясность ухудшается».
- Генеральный директор VW Герберт Дисс в марте заявлял, что бренд не смог построить 100000 автомобилей из-за нехватки чипов в 2020 году, но это число не будет увеличено в 2021 году. А несколько недель спустя босс VW описал корпорацию, как находящуюся в «кризисном режиме», и предсказал, что нехватка полупроводников серьезно повлияет на прибыль во втором квартале 2021 года.
«В среднесрочной перспективе мы решаем проблему несоответствия спроса и предложения и, безусловно, предоставим клиентам необходимые им микросхемы. Долгосрочная перспектива очень яркая, и производители автомобилей не позволят этому повториться. Мы уже создаем новые прямые партнерские отношения с поставщиками автомобилей первого уровня для обеспечения производственных мощностей, и стремимся к более тесному и стратегическому партнерству с литейными предприятиями»,- заявил Хоури из GlobalFoundries.
Важность непосредственной связи с полупроводниковыми производителями будет только усиливаться, поскольку содержание кремния в автомобилях продолжает расти – как из-за перехода на электромобили, так и за счет расширенных функций.
На данный момент сложная отраслевая цепочка поставок автомобильных микросхем включает в себя поставщиков и дистрибьюторов, а не прямых производителей микросхем.
Точка зрения лидирующего игрока полупроводниковой отрасли
«Дефицит продлится до конца 2021 года или даже до 2022 года. Он зависит от спроса в следующем году. В этом году, если вы спросите любого производителя полупроводников, он скажет, что ему очень жаль, но мощности полностью забронированы другими клиентами», – объяснил ситуацию Ай-Вен Хуанг, вице-президент компании Winbond Electronics.
По словам Хуанга, задержки частично связаны с нехваткой материала подложки. Winbond не производит пластины, поэтому опоздания с получением подложек для изготовления автомобильных микросхем, отразились на ее производстве. Другими факторами, влияющими на сроки выполнения заказа, является нехватка полупроводникового оборудования и очень длительная квалификация автомобильных ИС.
«Обычно, менее чем за год мы не можем квалифицировать устройство для использования в автомобиле, – сказал Хуанг, отметив, что такой строгий контроль над автомобильной электроникой обеспечивает безопасность. – Когда они заказывают у нас продукт, мы начинаем внедрять строго контролируемый процесс производства и качества, требующий большего объема времени. Заказчики автомобильной отрасли подробно описывают каждый шаг. И мы не можем использовать никакой другой заменяющий материал, потому что он не прошел квалификацию.
Единый источник автомобильных ИС делает невозможным взять чип, предназначенный для одного автомобильного приложения, и заменить его на аналогичное устройство другого автопроизводителя. У каждого есть свой дизайн, спецификация. Устройство Renesas ADAS может не совпадать, например, с устройством Intel, потому что аппаратное и программное обеспечение отличаются.
В автомобильной промышленности OEM-производители используют общие конструкции платформ только внутри каждого производителя. Скажем, Ford может иметь общий дизайн платформы для разных моделей, но матрица, которую они проектируют и разрабатывают, не может быть использована на автомобилях General Motors. Так что в этой отрасли нет ничего общего. Все настраивается по индивидуальному заказу, и это очень усложняет поставки».
Расширение мощностей литейного производства
Поскольку кризис автомобильных интегральных схем достиг критической точки в первой половине 2021 года, отрасль стала искать новые решения. Intel объявила о планах вернуться в литейный бизнес, TSMC заявила, что планирует потратить в общей сложности $ 100 млрд в течение следующих трех лет, а UMC объявила о планах по увеличению мощности своей 300-миллиметровой Fab 12A Phase 6 (P6) в тайваньском научном парке.
Кроме того, администрация Байдена пообещала заручиться поддержкой Конгресса для финансирования полупроводниковой отрасли на виртуальном глобальном саммите по микросхемам 12 апреля.
Заключение
- По прогнозам, объем рынка литейного производства составит $ 97,5 млрд в 2025 году.
- В 2025 году комбинация 16/14 нм с 10/7 нм и меньшими технологическими процессами (трехмерные структуры) составит 49,3% литейного рынка, при условии, что не будет значительного проникновения на рынок 14-нм и 10/7 нм FD SOI.
- Восстановление мощностей автомобильных ИС может занять намного больше времени, чем ожидается, и это может открыть новые возможности для альтернативных идей.
«Любые новые фабрики, которые строятся сейчас, скорее всего, не будут приносить эффективную прибыль в течение почти двух лет, но у TSMC уже есть несколько фабрик в Тайване, которые будут запущены в этом году, – отметила Эдриен Дауни, директор по исследованиям Semico. – Но если OEM-производители не смогут производить столько продукции, сколько требуется рынку, спрос скоро изменится».
Как скоро все вернется в норму? Это вопрос, которым задаются в эти дни все. Для полного понимания картины, стоит посмотреть на рынок консолей, так как это одна из самых чувствительных к чипам отраслей и первая, кто пострадает при отрицательном ответе.
По мнению аналитиков, PS5 и Xbox Series X будет просто купить только в конце 2021 – начале 2022 года. Этот ответ вполне может служить ориентиром для полупроводниковой отрасли в целом. Возможно, через несколько месяцев дефицит будет не такими острым, как сейчас, но вполне очевидно, что мы не увидим истинной стабилизации до следующего года. Отметим, что есть риски того, что при длительном отсутствии предложения на спрос автомобильного рынка – могут произойти серьезные трансформации.
Мы будем продолжать освещать тему полупроводников и автомобильных микрочипов в дальнейших постах по мере развития ситуации. Подписывайтесь на новости Megatrends и оставайтесь в центре полезных новостей.
