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Chips analógicos: ¿preparados para convertirse en la próxima gran amenaza para los fabricantes de automóviles?
Se espera que aumente la capacidad de los chips analógicos, pero es poco probable que sea suficiente para satisfacer la mayor demanda de chips en los automóviles; por lo tanto, la oferta puede volver a restringirse a fines de 2023.
La escasez de suministro de semiconductores para automóviles probablemente disminuirá en 2022 y en la primera mitad de 2023. Sin embargo, existe el riesgo de que se acumulen nuevamente puntos de presión a fines de 2023 o principios de 2024. Según el análisis de IHS Markit, están surgiendo nuevas preocupaciones sobre el suministro de chips analógicos. Después de los microcontroladores (MCU) en 2021, es probable que los chips analógicos se conviertan en la principal limitación para la producción de vehículos durante los próximos tres años.
Las dos principales categorías de chips que se han visto más afectadas por la escasez son los MCU y los chips analógicos. A principios de 2021, las MCU recibieron toda la atención. La naturaleza patentada de las MCU hizo prácticamente imposible tener fuentes duales de MCU para una unidad de control electrónico (ECU) debido a las diferencias mínimas de software y pinout. Los MCU se fabrican en nodos de proceso que normalmente superan los 40 nanómetros (nm), y algunos de ellos ahora comienzan a procesarse a 28 nm. A medida que la memoria y los sistemas en chips (SoC) capturaron una mayor participación en el mercado de semiconductores, la inversión se concentró más en los nodos avanzados para respaldar el crecimiento en esas áreas y se centró menos en los nodos de procesos maduros.
Hay una tendencia constante hacia la centralización de la arquitectura eléctrica/electrónica (E/E), y daría como resultado una cantidad menor de MCU por vehículo. Sin embargo, migrar a nuevas arquitecturas y nodos de proceso más pequeños no es beneficioso para todos los tipos de chips. Por ejemplo, la demanda de chips analógicos seguirá aumentando independientemente de las nuevas arquitecturas E/E, ya que son una parte esencial de muchos sistemas de vehículos. Se requieren cientos de chips analógicos por automóvil. Todo lo siguiente requiere chips analógicos: administración de energía de cada ECU y SoC, acondicionamiento de señales para sensores, transceptores de bus para cada ECU, controladores para cada motor eléctrico (hasta 100 en automóviles de lujo), lámparas LED, pantallas, transceptores de radar, alta sistemas de audio finales y extremos frontales de radiofrecuencia (RF).
Ahora que el suministro de MCU está en mejor forma, el suministro de chips analógicos está surgiendo como un problema. Los chips analógicos suelen utilizar procesos de chip maduros, por ejemplo, de 90 nm a 300 nm. Existen razones técnicas y comerciales por las que se seguirán produciendo en nodos de progreso maduros y no en nodos de proceso de vanguardia. Desafortunadamente, la demanda de chips analógicos también está aumentando para los teléfonos móviles: para el front-end de RF, el procesamiento del sensor, el audio de alta gama y el pago sin contacto, por nombrar algunos. Teniendo en cuenta el crecimiento en los segmentos de vehículos y la combinación de propulsión, se espera que la cantidad promedio de chips analógicos por automóvil aumente un 26 % en 2023 en comparación con 2021. Este crecimiento se puede atribuir principalmente a la tendencia de electrificación en curso.
Existe un déficit de capacidad inicial para los nodos de proceso maduros, ya que la mayor parte de la inversión se destina a nodos más avanzados. Según nuestro análisis, del gasto de capital total anunciado en 2021 y 2022, el 86% se dirige a tecnologías avanzadas que requieren solo unos pocos chips en el automóvil, mientras que solo el 12% es para el proceso maduro, que se utiliza para producir más de 90% de las fichas en el coche. Con el aumento de la demanda de chips analógicos, independientemente del cambio en las arquitecturas E/E, este desequilibrio en los gastos de capital anunciados podría causar cuellos de botella en el futuro para los chips analógicos y otros nodos heredados.
Perspectivas a corto plazo para la producción de vehículos ligeros
La esperada escasez en el suministro de chips analógicos tendrá un impacto negativo en la producción de vehículos ligeros. Sin embargo, en un escenario optimista, una disminución en la demanda de chips analógicos por parte de otras industrias podría resultar en una mejor asignación de capacidad de fundición para la industria automotriz. Bajo este escenario, también se supone que la producción de fábricas analógicas continuará aumentando a un ritmo similar en el primer trimestre de 2022 hasta el tercer trimestre de 2022 antes de desacelerarse. En tal escenario, la capacidad de producción de chips analógicos agregada por trimestre alcanzará su punto máximo en el cuarto trimestre de 2023.
La demanda constante de chips analógicos de otras industrias podría estabilizar la asignación de capacidad para la industria automotriz. Esto se considera un escenario conservador. Este escenario también anticipa que la producción de fábricas analógicas aumente a un ritmo normal desde principios de 2022. La cantidad de capacidad de producción analógica agregada por trimestre se estabilizará en el segundo trimestre de 2023. En el escenario mediano, el aumento interanual estimado en la producción de chips analógicos será del 18% en 2022 y del 13% en 2023.
Para analizar el impacto en la producción de automóviles, esta capacidad se convierte en el número máximo de automóviles que podrían fabricarse en 2022 y 2023. Esto muestra un techo potencial para la producción de automóviles de alrededor de 24 millones de unidades por trimestre a partir del tercer trimestre de 2022 en adelante y una disminución en la producción de automóviles desde finales de 2023 hasta principios de 2024. Principalmente, esto se puede atribuir al crecimiento esperado en la cantidad de chips por vehículo en los próximos años. En comparación con 2021, la cantidad promedio de chips analógicos por automóvil será mucho mayor en 2023. La capacidad adicional disponible es insuficiente para satisfacer el rápido aumento de chips analógicos en los automóviles, impulsado por las tendencias actuales, como la electrificación y un número mayor. de funciones de infoentretenimiento y sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS).
La capacidad de los chips semiconductores crecerá, pero no lo suficientemente rápido como para satisfacer la mayor demanda de chips analógicos en los automóviles. Después de las MCU en 2021, es probable que los chips analógicos se conviertan en la principal limitación para la producción de vehículos en los próximos tres años. La cantidad de chips analógicos por automóvil aumenta más rápido que las MCU, independientemente del tipo de propulsión, el segmento de ventas y la arquitectura E/E. Estos chips analógicos también tienen una gran demanda en muchas otras industrias, como las industrias de teléfonos inteligentes y electrónica de consumo.
El gasto de capital actual y la trayectoria de la capacidad muestran que las situaciones podrían mejorar para la industria automotriz en 2022 y principios de 2023. Es posible que se forme una escasez de oferta hacia fines de 2023 o principios de 2024. Esto depende de varios parámetros, como el crecimiento de la capacidad para nodos maduros. , la asignación de capacidad de fabricación analógica para la industria automotriz y la demanda de chips analógicos por parte de otras industrias. En los próximos años, considerando los esfuerzos de varios actores en el ecosistema automotriz, podría haber más inversiones para la expansión de la capacidad analógica para elevar el techo potencial para la producción de automóviles. Los fabricantes de automóviles están trabajando para establecer una mejor visibilidad de la cadena de suministro de semiconductores mediante la formación de relaciones más directas con las fundiciones. Esto podría resultar en una mejor asignación de capacidad para la industria automotriz y una mejor capacidad de producción de vehículos en 2023 y más allá.
Autores:
Jeremie Bouchaud - Director, Autonomía, E/E y Semiconductores, IHS Markit
Hrishikesh S - Analista de investigación, Automoción, IHS Markit
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