Provocările pieței semiconductorilor în industria auto – Revoluția vehiculelor electrice

Provocările pieței semiconductorilor în industria auto – Revoluția vehiculelor electrice

Industria auto trece printr-o transformare profundă a lanțului de aprovizionare. În acest context, Rochester Electronics analizează principalele provocări cu care se confruntă piața semiconductorilor destinați sectorului auto, pe fondul tranziției accelerate către vehiculele electrice (EV). Articolul evidențiază importanța creșterii rezilienței în lanțul de aprovizionare și a asigurării unui suport autorizat pe termen lung, atât pentru a gestiona uzura morală a componentelor, cât și pentru a garanta continuitatea producției și întreținerii.

Impactul asupra pieței post-vânzare și al lanțului de aprovizionare:

• Creșterea contribuției semiconductorilor în costul total al vehiculului. Potrivit Allied Market Research, valoarea globală a pieței semiconductorilor auto a fost estimată la aproximativ 38 miliarde USD în 2020 și se preconizează că va atinge 114 miliarde USD până în 2030 – o creștere anuală compusă de 11,8%, în mare parte datorită tranziției către vehiculele electrice. Spre exemplu, sistemul de propulsie al unui vehicul cu motor cu ardere internă implică un cost de aproximativ 100 USD pentru semiconductori, în timp ce echivalentul său electric depășește 1.000 USD/vehicul (sursa: McKinsey).
• Suport pentru piața post-vânzare. Se estimează că valoarea totală a pieței post-vânzare auto va crește cu 33% până în 2030, de la aproximativ 900 miliarde USD, în prezent. Tranziția la vehiculele electrice va necesita noi competențe, structuri și modele de operare în sectorul pieselor de schimb, ceea ce va conduce la o redistribuire a marjelor de profit de-a lungul întregului lanț valoric. În plus, în numeroase țări, legislația privind “dreptul la reparații” (Right to Repair) va influența semnificativ modul în care sunt proiectate subsistemele vehiculelor.
• Echilibrarea lanțurilor de aprovizionare în perioada tranziției. Managementul eficient al duratei de viață a componentelor și al uzurii morale a semiconductorilor, pentru a susține până la 10 ani de producție activă și încă 15 ani de suport post-vânzare, este esențial pentru succesul pe termen lung al industriei auto.

Factorii care determină expirarea duratei de viață a semiconductorilor auto

Conform legii lui Moore, numărul de tranzistoare de pe un microcip sau un procesor se dublează aproximativ la fiecare doi ani, ceea ce determină și o scădere a costului per tranzistor. Această predicție, formulată în 1975, s-a menținut valabilă până în prezent. Pe fondul evoluției tehnologice continue și al creșterii exponențiale a costurilor pentru construcția de noi fabrici, tehnologiile mai vechi și mai puțin eficiente sunt treptat abandonate din lipsă de investiții.

Pe măsură ce nodurile de proces devin tot mai mici, permițând obținerea unui număr mai mare de matrițe (die) dintr-o singură plachetă de siliciu (wafer), cresc atât performanța și viteza dispozitivelor, cât și eficiența economică a producției. În același timp, fabricile bazate pe tehnologii vechi sunt închise, iar resursele producătorilor de componente originale (Original Component Manufacturers – OCM) sunt redirecționate către procese mai avansate. Întrucât fabricile terțe joacă un rol esențial în lanțul global de aprovizionare cu semiconductori, decizia de a întrerupe un anumit proces de fabricație nu aparține întotdeauna producătorilor OCM.

Reducerea dimensiunilor matrițelor

Reducerea dimensiunilor matrițelor și investițiile considerabile în infrastructura de producție conduc la majorarea cantităților minime de comandă (MOQ – Minimum Order Quantities) necesare pentru a justifica lansarea în fabricație. Astfel, doar cei mai mari producători OEM și aplicațiile de larg consum vor putea influența durata de viață a unui proces tehnologic. În prezent, electronica de consum reprezintă aproximativ 80% din piața globală a semiconductorilor, în timp ce sectorul auto deține doar 8%.

Pe măsură ce dimensiunea matrițelor scade, se reduc și dimensiunile circuitelor integrate, ceea ce contribuie la diminuarea costului unitar. Procesul de asamblare devine din ce în ce mai automatizat, iar componentele complexe – precum cadrele de conectare – pot fi înlocuite prin tehnologii de montare directă a matriței, cu impact pozitiv asupra performanței și costurilor. Capsulele mai vechi, precum PDIP, PLCC, TSSOP sau capsulele SO cu profil redus, sunt din ce în ce mai puțin viabile economic și sunt eliminate treptat din utilizare. Companiile de asamblare terțe controlează, de asemenea, o parte importantă a pieței de ambalare a semiconductorilor și, asemenea fabricilor subcontractate, dețin controlul asupra momentului în care o componentă ajunge la finalul ciclului de viață (EOL – End of Life).

Uzura morală a semiconductorilor – efectele post-alocare

Criza de alocare a semiconductorilor a avut un impact major asupra producătorilor auto. Pe fondul incertitudinilor generate de pandemia COVID-19, estimările privind cererea viitoare au fost revizuite în jos. Ca urmare, capacitatea de producție destinată industriei auto a fost realocată rapid către segmente cu cerere în creștere, precum echipamentele de lucru de acasă, electronicele de consum și comunicațiile.

Când cererea pentru automobile a revenit mai devreme decât se anticipase, capacitatea de producție era deja ocupată. Producătorii auto s-au confruntat brusc cu termene de livrare de peste 52 de săptămâni. În plus, modelul de aprovizionare “just-in-time”, adoptat la scară largă în industrie, a lăsat puțin loc pentru flexibilitate sau rezerve. Rezultatul: opriri și întârzieri în producția auto globală, timp de 12–18 luni.

În perioade de cerere excesivă, toate verigile lanțului de aprovizionare își concentrează resursele limitate asupra celor mai profitabile produse. Odată ce piața intră într-o fază de supraofertă, liniile mai puțin rentabile sunt rapid reduse. Firmele terțe de asamblare și fabricare iau propriile decizii economice, adesea adăugând puncte de discontinuitate în afara controlului direct al producătorilor de componente originale (OCM).

Conform datelor furnizate de Z2Data:

• A avut loc o creștere cu 30% a discontinuităților la nivel global, înainte și după perioada de alocare.
• Peste 30% dintre întreruperi nu sunt anunțate în prealabil, produsele trecând direct de la statut activ la “Last Time Buy” (LTB).
• Ferestrele LTB sunt din ce în ce mai scurte, ca urmare a deciziilor unilaterale ale firmelor terțe privind fabricarea waferelor și a întreruperilor bruște cauzate de defectarea echipamentelor de asamblare, care nu mai sunt înlocuite.

Această realiniere a capacităților de producție a coincis cu o transformare tehnologică majoră, determinată de adoptarea pe scară largă a vehiculelor electrice. Sistemele de acționare, încărcătoarele, convertoarele DC/DC, bateriile de înaltă tensiune, procesoarele centrale, motoarele, sistemele de conducere autonomă și infotainment sunt tot mai dependente de semiconductori. În paralel, electronica de putere necesită investiții semnificative în tehnologii moderne bazate pe siliciu (Si), carbură de siliciu (SiC) și nitrură de galiu (GaN), iar electronica de procesare solicită circuite mai rapide și mai eficiente energetic.

În același timp, persistă incertitudini privind cerințele platformelor tradiționale pe benzină și diesel, precum și ale tehnologiilor de semiconductori asociate acestora.

Prin urmare, asigurarea rezilienței și a longevității lanțului de aprovizionare cu semiconductori devine o condiție esențială pentru succesul oricărui producător auto și al furnizorilor săi.

Reducerea riscurilor pentru lanțurile de producție și post-vânzare prin schimbul de informații

Pentru a reduce riscurile din lanțul de aprovizionare auto și a atenua impactul eventualelor crize viitoare, este esențială o înțelegere completă a utilizării semiconductorilor la nivel de platformă, precum și investiții în stocuri de siguranță suplimentare în cadrul canalelor de distribuție. De asemenea, este vitală capacitatea de a apela rapid la surse autorizate de aprovizionare în perioade critice. Cu un stoc activ de peste cinci miliarde de dispozitive autorizate, Rochester Electronics oferă o sursă imediată de aprovizionare, fără riscuri de contrafacere, calitate scăzută sau software malițios din surse neautorizate.

Angajamentele pe termen lung din piața post-vânzare auto sunt marcate de cerințe mici, intermitente și greu de anticipat. În acest context, OCM-urile colaborează din ce în ce mai des cu parteneri autorizați din zona after-market, precum Rochester Electronics, pentru a asigura o acoperire completă a ciclului de viață al componentelor. Un astfel de partener poate menține o rețea de aprovizionare de siguranță pentru produsele scoase din fabricație, facilitând o tranziție coerentă de la fabricație la aprovizionarea pe termen lung, direct de la placheta de siliciu. Rochester oferă inclusiv suport pe termen lung pentru platformele de testare și capsulele pentru semiconductori mai vechi, asigurând conformitate 100% cu specificațiile originale, într-un mediu certificat TS16949.

Astfel, OCM-urile pot garanta disponibilitatea continuă a componentelor, fără a-și bloca capitalul sau resursele interne, atât pentru producție activă, cât și pentru piața post-vânzare.

Prin planificare riguroasă și un parteneriat timpuriu cu Rochester Electronics, producătorii auto pot evita cele mai costisitoare riscuri, precum:

• stocarea pe termen lung, cu costuri ridicate;
• randamentul incert după ani de depozitare;
• prognoze LTB inflexibile într-un viitor tot mai nesigur;
• tentația, cu risc ridicat, de a apela la surse neautorizate (produse contrafăcute).

Prin schimbul de informații privind utilizarea componentelor, clienții din sectorul auto pot beneficia de:

• avertizări timpurii privind riscurile de aprovizionare;
• acces prioritar la stocuri de siguranță autorizate în perioade de criză;
• posibilitatea de a influența investițiile Rochester în materie de gestionare a uzurii morale, plachete de siliciu și capacitate de producție activă.

Ca în orice domeniu auto, calitatea, fiabilitatea și longevitatea sunt esențiale în selecția partenerilor din lanțul de aprovizionare. Rochester Electronics rămâne un furnizor dedicat de semiconductori, aliniat cerințelor industriei auto privind ciclul de viață extins și calitatea garantată.

Rochester deține un stoc autorizat 100% de dispozitive active și EOL, provenite de la peste 70 de producători de top. În calitate de producător autorizat, compania a fabricat peste 20.000 de tipuri de dispozitive și are în stoc peste 12 miliarde de matrițe, cu capacitatea de a fabrica mai mult de 70.000 de tipuri de componente.

Rochester Electronics este autorizată să producă dispozitive conforme cu reglementările ITAR (International Traffic in Arms Regulations) și deține certificările:

• ISO 9001,
• Automotive IATF 16949,
• AS9120,
• ISO 14001 (management de mediu),
• QML MIL-PRF-38535 pentru clasele Q și V (aplicații militare și aerospațiale de înaltă fiabilitate).

Soluția Rochester privind ciclul de viață al semiconductorilor – Semiconductor Lifecycle Solution™ – asigură continuitatea afacerilor.

Rochester Electronics
Contact România: Cristian Frățilă
Regional Sales Manager – Eastern Europe
Tel: 0738 693 255 –  e-mail: cfratila@rocelec.com

Termeni esențiali în industria semiconductorilor

• Just-in-time (JIT): Model de aprovizionare prin care componentele ajung exact atunci când sunt necesare, fără a menține stocuri mari. Este eficient, dar vulnerabil la întreruperi în lanțul de aprovizionare.
• LTB (Last Time Buy): Ultima oportunitate de a comanda un produs înainte ca acesta să fie scos din fabricație. După încheierea perioadei LTB, produsul devine indisponibil.
• EOL (End of Life): Momentul în care un produs (ex: un semiconductor) este declarat în afara ciclului de viață activ, nemaifiind produs sau susținut de producător.
• MOQ (Minimum Order Quantity): Cantitatea minimă care trebuie comandată pentru a justifica producția unui anumit lot de componente.
• OCM (Original Component Manufacturer): Producătorul original al unei componente electronice, responsabil de proiectare, fabricație și suport tehnic.
• Wafer: Plachetă de siliciu (plăcuță semiconductoare) pe care sunt realizate, prin procese fotolitografice, sute de circuite integrate individuale (die-uri/matrițe).
• Die (matriță): Unitate individuală de circuit integrat, decupată dintr-un wafer și ulterior încapsulată pentru a deveni un cip funcțional.