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半导体芯片(关于芯片，汽车厂商策略要变了)

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发布时间：2016-12-08加入收藏来源：互联网点击：

简介

该战略文件强调，汽车、工业产品或消费电子产品等产业需要根据它们最近面临的半导体供应链中断考虑模式转变。在过去，原始设备制造商和供应商没有充分关注半导体。随着COVID-19危机的开始和随之而来的封锁，这种看法发生了变化。所有行业都受到了影响，但汽车行业受到的打击尤其严重。在2021年封锁期间，汽车整车厂基于日益增长的出行需求取消了供应订单。与此同时，消费电子部门的需求特别高。当情况好转时，半导体生产企业的订单已经爆满。结果，汽车工业日益增长的需求无法得到满足。

展望未来，可以预测，特别是成熟技术节点的半导体，短缺将持续到2025年以后。这种情况凸显了所有行业的领先企业重新考虑其半导体活动和建立战略性半导体管理的必要性。为此，保时捷咨询公司概念化了一个由八个行动领域组成的框架，如下所述。

观点：

供应链透明度和深度风险管理成为最低标准

批量捆绑的复杂性管理对半导体行业至关重要

围绕组织构建协作生态系统是确保供应安全的决定性因素

直接采购是企业恢复能力和创造利润的关键

企业必须从确保供应向通过半导体设计产生竞争优势迈进

透明度和风险管理是半导体战略管理的必要条件。因此，必须开发和实施一个半导体数据库，包括所有应用的半导体和长期需求，以及技术规范和供应链信息。根据这些信息，可以持续进行数据驱动的风险管理评估，还可得出有效的缓解措施。为了预测未来可能出现的中断，有必要进行全球需求和产能分析。公司使用的技术节点是透明的，可以将市场发展与公司需求进行比较。获得的透明度可以进一步资本化，以确保长期供应，增加盈利能力，并获得未来的竞争优势。为了实现这三个目标，复杂性管理是减少变体和捆绑包数量的方法，是新业务模式和技术优势的重要推动因素。在与技术战略的合作中，考虑到未来的产品路线图和创新，可以推导出战略半导体组合。在半导体生态系统中取得成功的另一个关键是与供应商的直接合作，包括持续沟通需求预测、确保供应、技术和产品路线图的交流。协同管理，结合半导体产品组合和捆绑销量也实现了新的采购策略，如由OEM直接采购芯片。所有这些措施最终导致采购和产品开发的指导方针，从而在整个产品开发过程和产品生命周期中实现可持续和战略性的半导体管理——在路上、在空中、在水中或在客户的口袋里。

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介绍

在半导体生态系统中取得成功的挑战和方法

半导体器件，又称集成电路(IC)或微芯片，以下简称“半导体”，是任何电子设备的基础。通过将PCB上的多个半导体设备组合在一起，可以在最小的可用空间内执行广泛的复杂任务，例如，通过智能手表检测心率和血氧。在过去的70年里，半导体使电子设备变得更小、更快、更高效。

半导体复杂性上升

半导体对于创新动力的重要性可以从汽车部门看出。电动控制单元(ECU)的首次应用是在1978年的保时捷911 G系列车上，每辆车大约有8个半导体电容。电控单元的任务是控制内燃机的喷射次数。目前的型号有50-90个电控单元，分别包含5000 - 7000个半导体，如图1所示。这些ECU的功能各不相同，例如，座椅位置的调整到高度自动化驾驶。

图1：半导体是汽车产业的创新动力

半导体是一种固体，就其导电性而言，位于导体和非导体之间。它们的导电性与温度有很大的关系。在接近绝对零度时，半导体绝缘体是绝缘体。半导体元素有一个很大的优点：通过引入外来原子，可以向一个方向或另一个方向改变它们的电学性质。通过这样做——例如，通过施加电压——它们可以导电，也可以完全屏蔽电流。硅和锗是半导体常见的材料。

晶体管最著名的例子可能是电子开关(晶体管)。它是微控制器和处理器等复杂部件的基本部件，这些部件可能由数千个晶体管组成。它们在手机或笔记本电脑中很常见。

由于分散的电子架构与大量的传感器和执行器相结合，车辆控制单元的数量增加了。此外，汽车工业还面临着高度个性化的汽车配置，这增加了所应用的电气控制单元和半导体的变异性。

将智能手机与乘用车进行比较，可以看出两者在复杂性上的差异。智能手机是高度集成的计算机。每一部手机大约需要60个半导体，而每辆汽车需要5000 - 7000个半导体。

此外，应用的半导体在各个领域有显著差异，例如，智能手机具有高集成电平、高能源效率和低电压水平。因此，一般采用45纳米以下技术节点的半导体。在处理高达900 V的高电压的汽车和工业领域，通常使用的是>45 nm成熟技术节点的电力电子产品，最高可达250 nm。相比之下，一个Covid-19病毒粒子的直径为80-140纳米。

目前的市场情况和预测

2019新冠病毒的封锁和由此产生的需求波动等造成了半导体供应短缺。对2022年第一季度因半导体短缺导致的汽车生产损失进行进一步分析，可以发现分布不均，见图2。与高端品牌(如宝马)和电动汽车品牌(如特斯拉)相比，丰田或Stellantis等高销量品牌受短缺的影响要大得多。

图2：基于数据的汽车特定产能和需求预测显示，到2025年都将出现短缺。

技术节点(也称为工艺节点、工艺技术或简称节点)是指半导体制造流程及其设计规则。不同的节点意味着不同的电路代和架构。一般来说，技术节点越小，硅模上的特征尺寸就越小，从而产生更小的晶体管，速度更快，更节能。

由于较高的产品型号和较低的电子传输率，短缺的具体风险增加。此外，批量领域更高的成本压力促进了成熟技术节点的应用。

电动汽车制造商使用集中式电子架构，总半导体变异性较低。他们进一步受益于可管理的模型数量和ECU的高结转率。

使用基于数据的全球生产能力和全球半导体需求的方法，可以确认和预测明显的市场状况6。以汽车行业为例，根据技术节点和应用，目前的供应短缺状态如图2所示。

结果表明，到2025年，大于 28nm技术节点的都将不足。这些技术节点大多应用于稳压器、电源开关、通信、LED驱动器和成熟的微处理器。只有在<90纳米的节点上投入资金提高生产能力。因此，基于电动汽车数量的增加，节点>90 nm可能会遭遇供应短缺或需求增加。全球半导体市场的增长证实了这一点。虽然整个市场以8.2%的复合年增长率(CAGR)增长，但半导体市场中的汽车行业正在经历高于平均水平的增长，从2020年到2025年的复合年增长率为16.3%。

增加将由汽车行业不断增加的需求，将增加对28至90纳米节点的需求。预期<28 nm的节点供应会出现松弛。在这一点上，有必要提到的是，通过裸片尺寸从成熟节点转向前沿节点，主要是与新芯片开发有关。新的发展和工业化可能需要三到五年的时间，可能不是一个充分的解决办法。特别是对于处理高电压的设备类型，由于物理限制，裸片收缩通常是不可能的。

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