Los semiconductores para automoción se pueden dividir en tres categorías principales: microcontroladores (MCU), semiconductores de potencia (IGBT, MOSFET, etc.) y sensores. Los microcontroladores desempeñan un papel fundamental en aspectos clave como la seguridad y la conducción, el control de sistemas de asistencia a la conducción, la visualización y el cálculo de sistemas de control central, el control del motor, el chasis y la carrocería, entre otros.

Las MCU representan aproximadamente el 30 % de todos los dispositivos semiconductores instalados en un automóvil. En promedio, cada automóvil utiliza más de 70 chips MCU. Además, los automóviles han evolucionado de "máquinas funcionales" a "máquinas inteligentes" y de "electrónica automotriz" a "conducción autónoma", lo que ha incrementado aún más el tamaño del mercado de las MCU para automóviles. Según datos de la firma de investigación de mercado Gartner, en la demanda de chips electrónicos para automóviles, los chips de computación y control, y los chips semiconductores de potencia son actualmente las dos categorías más grandes del mercado, representando cada una el 26.2 % y el 29.7 % de la demanda total de chips para automóviles. El volumen combinado de ambas categorías ha alcanzado los 22.9 millones de dólares estadounidenses, lo que representa más del 55 % de todo el mercado de semiconductores para automóviles.

Leyenda: Estructura de productos semiconductores para el sector automotriz y cuota de mercado.

Por ejemplo, Google Waymo utiliza una solución Intel CPU+Altera FPGA y un microcontrolador Infineon como interfaz de comunicación; Baidu Apollo utiliza una solución NXP/Infineon/Resas MCU+Xilinx FPGA/NVIDIA GPU; Audi utiliza una solución de integración multichip Mobileye ASIC NVIDIA GPU+Altera FPGA+Infineon MCU, etc. Las aplicaciones automotrices, como los vehículos autónomos, las comunicaciones inteligentes a bordo y el entretenimiento en el habitáculo, requieren una gran capacidad de procesamiento de información de los microcontroladores de 32 bits. La tendencia futura apunta hacia la integración multifuncional y un bajo consumo energético, y es probable que el número de aplicaciones siga aumentando.

Además, se puede observar en las líneas de productos de microcontroladores (MCU) de 32 bits para el sector automotriz que ofrecen los principales fabricantes de MCU para automóviles, como Renesas, NXP, Texas Instruments, Infineon, Microchip, Cypress, STMicroelectronics y Toshiba, que casi la mayoría de los fabricantes tienen diseños de MCU con ARM Cortex-M o ARM Cortex-R como núcleo de CPU, y se esfuerzan por ampliar la línea de productos de MCU a más aplicaciones para el sector automotriz.

Es previsible que la adopción de núcleos de CPU de los principales fabricantes de propiedad intelectual acelere el desarrollo de los microcontroladores para el sector automotriz.

Según datos de ICVTanK, se espera que el mercado mundial de chips funcionales para automóviles aumente de forma constante, pasando de 7 millones de dólares en 2019 a 7.5 millones de dólares en 2021.

Sin embargo, el mercado mundial de semiconductores para la industria automotriz está actualmente dominado por empresas gigantes de Europa, Estados Unidos, Japón y otros países.

¿Quiénes son los principales actores en el mercado de los microcontroladores para automóviles?

Según datos de la empresa de investigación de mercado Gartner, la producción europea de semiconductores para automóviles en 2019 representó el 36.79% del valor total de la producción mundial de semiconductores para automóviles, que ascendió a 15.088 millones de dólares, ocupando el primer lugar a nivel mundial en cuota de mercado. Estados Unidos se situó en segundo lugar con una cuota de mercado global del 32.64%, seguido de Japón con el 26.03%. Los ingresos por ventas de semiconductores para automóviles en China continental en 2019 fueron de tan solo unos 1 millones de dólares, lo que representa menos del 3%. En comparación con Europa, Estados Unidos y Japón, existe una gran diferencia.

Leyenda: Fuente de datos: Gartner, gráfico elaborado por Xinwen Road (n.º 1).

Entre los 20 principales fabricantes de semiconductores para automóviles del mundo, nueve son estadounidenses, cinco europeos y cinco japoneses. Sin embargo, la competitividad general de las empresas europeas de semiconductores para automóviles es superior, y tres de ellas figuran entre las cinco primeras a nivel mundial. Nexperia, de China continental, es una empresa de semiconductores para automóviles fundada por una compañía china que adquirió el negocio original de componentes estándar de NXP. Actualmente, es el mayor fabricante de semiconductores para automóviles de China, con una trayectoria de mayor nivel.

Entre las principales empresas representativas de microcontroladores (MCU) para el sector automotriz se encuentran Renesas, NXP, Infineon, Texas Instruments y Nvidia. En los últimos años, China también ha incursionado activamente en el campo de la electrónica automotriz. Por ejemplo, empresas nacionales de MCU como Saiteng Micro han entrado en este sector. Hasta mayo de 2020, Saiteng Micro había distribuido millones de unidades de MCU para automoción.

BYD Semiconductor incursionó en el campo de los microcontroladores (MCU) en 2007, y el primer producto que comenzó a desarrollar fueron microcontroladores de grado industrial. Tras 13 años de desarrollo, BYD cuenta con chips MCU de uso general de grado industrial, chips MCU tres en uno de grado industrial, chips MCU táctiles de grado automotriz, chips MCU de uso general de grado automotriz y chips MCU para la gestión de baterías. Esto representa otro avance importante para BYD, además de su incursión en los dispositivos de potencia.

En marzo de 2020, AutoChips, filial de NavInfo, anunció que su línea de microcontroladores (MCU) AC7801X para automoción es el primer chip MCU Cortex-M0+ de 32 bits de fabricación nacional. El AC7801X está diseñado principalmente para la electrónica de carrocería y tiene amplias aplicaciones en techos solares, ventanas, asientos, luces LED, ETC, radares de marcha atrás, sensores de lluvia y otros productos. Jiefa Technology, gracias a su ventaja en el mercado de repuestos, complementa a NavInfo, líder del sector en el mercado de sistemas de carga frontal, para potenciar la competitividad de ambas empresas en los mercados de sistemas de carga frontal y posterior.

En septiembre de 2020, Shanghai Xinwang Microelectronics Technology Co., Ltd. recibió 100 millones de yuanes en financiación de Serie A, liderada por Silicon Harbor Capital, seguida de SAIC Hengxu, SMIC Juyuan, Beyond Moore, Fed Securities y Jucheng Investment. Se sabe que Xinwang Micro ha desarrollado microcontroladores de 8 bits y procesadores de señal digital (DSP) de 32 bits de alta fiabilidad y calidad, basados ​​en su arquitectura de núcleo IP independiente KungFu. Además de contar con un núcleo y una arquitectura de microcontrolador independientes, Xinwang Micro también ha desarrollado una serie de herramientas de desarrollo que permiten la investigación y el desarrollo independientes, incluyendo entornos de desarrollo integrados, compiladores C y emuladores, logrando una autonomía total desde los chips hasta las cadenas de herramientas.

La industria manufacturera china aún tiene dificultades para ponerse al día, principalmente debido al largo ciclo de desarrollo de los microcontroladores (MCU) para automoción, los altos requisitos de diseño y la gran inversión de capital necesaria. Actualmente, los microcontroladores nacionales se utilizan principalmente en diversos tipos de faros delanteros y traseros, así como en sistemas periféricos de control de confort, como la elevación de ventanillas y la carga inalámbrica.

Desde la capacidad de producción inicial hasta la adquisición en las terminales, las razones de la escasez de MCU para automóviles en 2021.

La grave escasez de chips para automóviles en esta ocasión se refiere a los microcontroladores (MCU) utilizados en los sistemas ESP (sistema electrónico de estabilidad) y ECU (unidad de control electrónico).

Analizar las razones de la escasez de chips para automóviles, desde la capacidad de producción inicial hasta la adquisición en las terminales, con fines de aprendizaje y referencia:

En cuanto a la oferta, el pronóstico pesimista para el primer semestre de 2020 ha afectado, en cierta medida, la planificación de la capacidad de producción de chips para el sector automotriz en el segundo semestre. La falta de inventario, o incluso el inventario negativo, también influye considerablemente en esta escasez. Quienes antes no prestaban atención al almacenamiento de chips, ahora le otorgan gran importancia.

Por otro lado, la propagación de la epidemia mundial también ha impactado los chips y su cadena de suministro. La capacidad de producción de obleas de 8 pulgadas para chips MCU es limitada, las plantas de ensamblaje de chips del sudeste asiático han suspendido la producción y el gigante italiano de chips ST (STMicroelectronics) ha sufrido una huelga a gran escala, lo que agrava aún más la escasez de chips MCU. Según datos publicados por SUMCO, la capacidad de producción de obleas de 8 pulgadas en el sector automotriz representará aproximadamente el 33% en 2020, y la de obleas de 12 pulgadas, aproximadamente el 5%. Ante la escasez de capacidad de producción en la industria de semiconductores en general, la electrónica de consumo está acaparando aún más la capacidad de producción de chips.

Leyenda: Proporción de aplicación de la capacidad de producción de obleas de 8 pulgadas en 2020 Gráfico: Datos del negocio internacional de la electrónica Fuente: SUMCO

Leyenda: Proporción de aplicación de la capacidad de producción de obleas de 12 pulgadas en 2020 Gráfico: Situación del negocio electrónico internacional Fuente de datos: SUMCO

En cuanto a la demanda, la industria automotriz china continúa recuperándose, con un desempeño del mercado que supera las expectativas. El desarrollo de la electrónica y la inteligencia automotriz ha incrementado aún más la demanda de chips para vehículos. Debido a la escasez de estos chips, los plazos de entrega de los fabricantes de componentes se han alargado. El plazo de entrega del microcontrolador de 32 bits de Infineon es ahora de 15 a 24 semanas, y el del microcontrolador de ST se ha extendido a 24-35 semanas.

Esta ronda de electrónica automotriz carece principalmente de chips de los principales fabricantes internacionales, como empresas consolidadas como NXP, Infineon, ST y Bosch. Los precios de los microcontroladores (MCU) de algunos fabricantes han aumentado entre un 20 % y un 30 %. La tasa de autosuficiencia de chips para automóviles en China es inferior al 10 %, por lo que, en esencia, somos meros espectadores de esta escasez. Al fin y al cabo, los estrictos requisitos, como la certificación para vehículos, la fiabilidad y la certificación a largo plazo, representan obstáculos para que las empresas chinas de chips accedan a la cadena de suministro automotriz.

La escasez de chips para automóviles podría prolongarse durante medio año, y se prevé que la presión sobre el suministro de estos chips persista durante el primer semestre de 2021. Esta escasez ha generado mayor preocupación en la cadena de suministro de la industria automotriz nacional. Es una tendencia general que los microcontroladores nacionales se incorporen a la cadena de suministro automotriz. Por ejemplo, Great Wall Motors completó recientemente una inversión estratégica en Beijing Horizon Robotics Technology R&D Co., Ltd., lo que significa que Great Wall Motors ha entrado oficialmente en la industria de los chips. Geely también ha invertido en Xinqing Technology y Xinjuneng. El auge de los vehículos de nueva energía nacionales impulsará el crecimiento de las cadenas de suministro nacionales. Este proceso es similar al que se observa cuando el auge de las marcas nacionales de teléfonos móviles impulsa el crecimiento de las cadenas de suministro de telefonía móvil.

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