Le deuxième trimestre est la période la plus critique en matière de pénurie de puces automobiles. Après un mois de mai difficile, les constructeurs automobiles s'apprêtent à affronter un mois de juin tout aussi difficile. La pénurie de puces semble sans fin. Face à la plus grande pénurie de composants essentiels jamais enregistrée dans l'industrie automobile, presque tous sont prêts à croire que nous sommes au plus bas avant l'aube d'une amélioration.

Le 10 juin, Murat Aksel, responsable des achats chez Volkswagen, a lancé un avertissement : « Les problèmes d'approvisionnement ont atteint un point critique et nous allons traverser six semaines difficiles. »

Dans les avions qui traversent le pays jusqu'au delta du Yangtsé, dans les courriels échangés depuis Hsinchu (Taïwan), dans les usines d'assemblage automobile de Détroit et à la table des négociations de la Maison-Blanche, les batailles autour des puces électroniques se poursuivent.

A small chip worth one dollar can shut down several factories of a car company for several days. These giants wave their huge fists, but there is nothing they can do with these small things. It is like a heavy punch hitting a small nail. It is not fatal, but it is very painful.

Les constructeurs automobiles sont très amers face à la pénurie de puces électroniques. Ils affirment que sans cette pénurie, la production et les ventes exploseraient, et qu'un modèle en particulier ferait sensation sur le marché.

Dans cette bataille pour la défense des puces, chaque entreprise a tout donné. Certaines entreprises automobiles ont même commencé à déléguer le pouvoir de fixation des prix d'achat des puces à leurs services d'approvisionnement. Face à des augmentations de prix pouvant atteindre plusieurs dizaines de fois, ces services peuvent prendre leurs propres décisions pour remporter des approvisionnements sur ce marché ultra-concurrentiel.

Elon Musk even compared the battle for chips to "people grabbing toilet paper."

L'ensemble du secteur automobile est entré dans une période particulière, marquée par des suspensions de production, des réductions de distribution, des hausses de prix et même des augmentations de prix devenues monnaie courante.

Bien que la pénurie de carburant ait causé beaucoup de souffrances à court terme, dans une perspective à plus long terme, une situation catastrophique s'est formée.

Premièrement, la transformation numérique de l'ensemble du secteur automobile va s'accélérer.

L'électrification intelligente a contraint les constructeurs automobiles traditionnels à entreprendre une transformation numérique et à internaliser davantage de compétences clés. Les constructeurs traditionnels, trop dépendants de leurs fournisseurs, s'adaptent, mais trop lentement. La pénurie de compétences clés a accéléré l'effondrement du modèle pyramidal traditionnel de la chaîne d'approvisionnement et a également exercé une pression suffisante pour impulser la transformation des constructeurs automobiles.

Deuxièmement, la substitution nationale des semi-conducteurs automobiles pourrait constituer un autre avantage important suite à cette crise. Le taux d'autosuffisance de la Chine en matière de puces automobiles est inférieur à 5 %, ce qui est très faible. Les acteurs du secteur estiment que cette crise accélérera la substitution nationale pendant au moins un an.

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La principale conséquence de la pénurie de composants essentiels sur l'industrie automobile est la réduction de la production. Depuis le début de l'année, les informations concernant les réductions de production chez les constructeurs automobiles se succèdent, et les médias ont fini par anesthésier la population.

Les dernières données publiées par l'Association chinoise des constructeurs automobiles montrent qu'au début du mois de juin, 11 entreprises clés ont produit 434 000 véhicules, soit une baisse de 36.6 % par rapport à la même période de l'année précédente. D'après le China Times, citant l'Association chinoise de l'automobile, le stock de voitures particulières en Chine à la fin du mois de mai n'était que de 509 000 véhicules, alors que le niveau normal se situe autour d'un million. Certains médias prévoient une baisse de la production automobile chinoise de plus de 25 % au deuxième trimestre.

En Amérique du Nord, les données recueillies par la société d'études de marché AutoForecast Solutions montrent que les constructeurs automobiles nord-américains ont été contraints de réduire la production de plus de 1.2 million de véhicules en raison de pénuries de puces, principalement dans des domaines tels que les systèmes de sécurité, les freins et les moteurs.

Selon les données compilées par le cabinet d'études Wards Intelligence, à la fin du mois d'avril, les stocks des concessionnaires aux États-Unis étaient inférieurs à 2 millions de véhicules, soit environ la moitié du nombre normal et le niveau le plus bas depuis plus de 30 ans.

Dans le sud et le Midwest des États-Unis, certains véhicules sont placés sur des parkings, dans des carrières, sur des circuits automobiles et autres zones de stationnement temporaires après leur sortie d'usine, en attendant l'installation des puces électroniques.

Les dernières prévisions concernant la pénurie de puces dans l'industrie automobile proviennent du cabinet d'études AlixPartners. L'entreprise a publié en mai des données montrant que cette pénurie entraînera une réduction de 3.9 millions de véhicules dans la production automobile mondiale en 2021, et que les pertes de revenus pour le secteur atteindront 110 milliards de dollars américains.

The company initially predicted in late January that the global auto industry would reduce global vehicle production by 2.2 million vehicles in 2021, resulting in a revenue loss of US$60.6 billion.

Cela signifie qu'en seulement quatre mois, cet institut de recherche a doublé les pertes prévues dues aux pénuries de composants essentiels pour l'industrie automobile.

Sur le marché de l'occasion, les avantages fiscaux liés à l'achat de voitures se réduisent, et certains modèles populaires deviennent introuvables, même à prix majoré. Les commandes pour les nouveaux modèles phares sont complètes jusqu'à la Fête nationale.

Le Wall Street Journal décrit l'histoire d'un acheteur de voiture américain typique.

Le rapport indique qu'un client s'est rendu chez un concessionnaire Stellantis pour examiner des véhicules et a constaté que le pick-up RAM n'était pas équipé d'un système de surveillance des angles morts en raison d'un problème de noyau. Mécontent qu'un véhicule d'une valeur de 60 000 $ ne soit pas doté de cette fonctionnalité, le client a quitté le magasin. Cependant, il est revenu quelques heures plus tard, car aucun autre concessionnaire n'avait de pick-up en stock.

Une étude de Goldman Sachs a montré que, outre le secteur automobile, 169 industries à travers le monde ont été touchées par des pénuries de matières premières, et même la production de savon a été impactée.

Le problème, c'est que le manque de secteurs d'activité clés a poussé toutes les industries à se regrouper et à se faire concurrence.

Le média américain spécialisé en technologie « The Verge » utilise une métaphore saisissante : pour le consommateur, acheter un produit électronique aujourd’hui revient à se battre contre tous. Parmi les produits en lice dans cette compétition, on peut citer la Sony PS5, la Nvidia RTX 3090, le Mac Apple M1, les téléphones portables équipés de puces Qualcomm, et même les pick-ups Ford.

Pour pallier la pénurie de semi-conducteurs, les fabricants de plaquettes ont annoncé successivement, depuis le second semestre de l'année dernière, divers plans d'expansion de leurs capacités de production, ce qui a généré une avalanche de commandes pour les fabricants d'équipements de production de semi-conducteurs. Les puces utilisées dans ces équipements étant en partie identiques à celles utilisées dans l'automobile, les fabricants d'équipements pour semi-conducteurs et les constructeurs automobiles se disputent ces composants.

Attention, ceci n'est pas une blague, c'est la dure réalité due à la pénurie de cœurs de serveur. Il faut faire face à la concurrence.

Alors que tous les secteurs industriels se disputent les capacités de production, rivalisant pour proposer l'offre la plus élevée et payer d'avance afin de bloquer ces capacités, les enchères de capacités de production sont devenues un véritable phénomène.

Dans le secteur de l'électronique automobile, la concurrence avec l'électronique grand public est forte pour les capacités de production. Les puces pour téléphones portables et consoles de jeux vidéo sont très rentables et produites à grande échelle, tandis que les puces automobiles sont petites, peu coûteuses et soumises à des exigences élevées. Les fabricants de puces sont donc naturellement plus enclins à répondre aux besoins de l'électronique grand public.

Les constructeurs automobiles sont aujourd'hui comme des éléphants sur un fil. Pour traverser cette période sans encombre, ils doivent faire preuve d'une agilité extrême.

Les constructeurs automobiles ont mis en place des cellules d'approvisionnement opérationnelles jour et nuit pour pallier la pénurie de puces. Afin de mobiliser les capacités de production, des équipes spéciales, dirigées par ces mêmes dirigeants, se rendent aux abords des fonderies et des usines d'assemblage et de test pour bloquer leur fonctionnement.

In order to ensure supply, car companies are fighting for a chip in the market that has increased 600 times. New power car companies can accept such abnormal quotations, but traditional companies will only find it incredible. Even if they want to follow up, after layers of approvals, the chip has already been won by a friend.

There is even a new power car company that went to the warehouse of a joint venture car company to pick up a chip in short supply at a high price. Of course, this joint venture car company does not lack the chip, otherwise it would not let it go.

Les constructeurs automobiles traditionnels sont habitués à une époque où les ventes étaient stables. Face à la situation actuelle, marquée par la perturbation des prévisions d'offre et de demande, ils doivent apprendre à réagir rapidement.

Yang Dongsheng, directeur de l'Institut de planification des produits et de recherche sur les nouvelles technologies automobiles de BYD, a déclaré lors d'un événement que, par le passé, les responsables des achats se concentraient uniquement sur les puces, mais que désormais, les techniciens doivent également surveiller les relations avec les fournisseurs. En cas de pénurie, ils doivent rapidement élaborer un plan d'action. « Le remplacement des puces a pris trois ans et a été achevé en six mois. Tout a été fait dans la précipitation, il n'y avait pas d'autre solution. »

Cette année est épuisante pour les passionnés d'automobile.

Il y a quelque temps, Chen Yudong, président de Bosch Chine, a retweeté un article expliquant comment les dirigeants de l'industrie automobile gèrent leur stress. Il a ajouté, avec émotion, le mot « tellement fatigué », exprimant ainsi le sentiment de tous les professionnels de l'automobile exaspérés par les puces électroniques.

There are more than 1,000 chips of various types in an ordinary car. The shortage of any one component is enough to stop the car's production line. What keeps car people busy is precisely some inconspicuous peripheral IC chips.

Lors de la conférence de presse suivant la cérémonie de lancement des 100 000 véhicules produits par NIO, Li Bin a indiqué que la plupart des puces automobiles concernées par les déséquilibres entre l'offre et la demande sont des puces de base. Une pénurie de puces d'une valeur de 1 dollar américain a exercé une pression importante sur la chaîne d'approvisionnement de NIO au deuxième trimestre. Une amélioration est attendue au troisième trimestre. En raison de cette pénurie, l'usine de Weilai a déjà connu de brèves interruptions de production.

Le Taiwan Economic Daily a indiqué que, bien que les constructeurs automobiles crient à la rupture de stock, la pénurie concerne en réalité principalement les circuits intégrés périphériques, et que certains stocks de puces essentielles se sont progressivement constitués depuis au moins un trimestre.

This phenomenon is called long-short material in industries such as mobile phones. The problem with long-short material is that although some core chips are in sufficient supply, Tier 1 and OEMs cannot get MCU and other chips, domain controllers cannot be made, and cars cannot be produced. This in turn affects all upstream suppliers, and no one can sneak away.

Une pénurie de puces perturbe la chaîne d'approvisionnement de tous les secteurs et impacte les professionnels de tous horizons. Presque tout le monde espère que cette crise prendra fin au plus vite. Plusieurs entreprises ont formulé des prévisions. Selon une perspective optimiste, la pénurie de puces devrait se prolonger jusqu'au premier trimestre 2022, tandis que selon une perspective pessimiste, elle pourrait durer jusqu'en 2023.

Deux 

L'épidémie est le point de départ de cette tempête, et elle représente également la plus grande incertitude au cœur de cette pénurie.

La réaction en chaîne provoquée par l'épidémie

Au premier trimestre 2020, l'épidémie a durement frappé le marché automobile chinois, et les ventes y ont été divisées par deux. Au deuxième trimestre, d'autres marchés mondiaux ont commencé à être touchés, et les ventes à l'échelle internationale, hors Chine, ont de nouveau été réduites de moitié.

La production et les ventes mondiales d'automobiles ont diminué de plus de 10 millions d'unités en 2020. Cette baisse de production, supérieure à 10 millions d'unités, s'est principalement produite au premier semestre. La chute brutale de la demande a engendré un fort pessimisme chez les constructeurs automobiles, les équipementiers de premier rang et les fabricants de puces automobiles quant aux perspectives d'avenir, et a conduit à l'annulation d'un grand nombre de commandes de puces.

Au début de l'épidémie, le confinement a stimulé la demande en matière de télétravail, de collaboration en ligne, d'enseignement à distance, de divertissement électronique, etc. Le marché des consoles de jeux, des PC, des téléphones portables et des services cloud a connu un essor considérable, compensant ainsi la baisse de capacité de production des puces automobiles.

Les réductions de commandes des constructeurs automobiles se reflètent également dans les états financiers de TSMC. Au cours des deuxième et troisième trimestres de l'année dernière, le chiffre d'affaires de l'activité automobile de TSMC a continué de baisser. Au troisième trimestre, il est tombé à 240 millions de dollars américains, et sa part dans le chiffre d'affaires total est tombée à moins de 2 %.

Du point de vue de la demande, les gouvernements de divers pays ont mis en œuvre d'importantes mesures de relance économique en réponse au ralentissement économique potentiel causé par l'épidémie, et la demande s'est redressée plus rapidement que prévu.

Le marché automobile chinois a amorcé sa reprise au deuxième trimestre 2020, avec un recul d'environ 500 000 unités seulement par rapport à la même période de l'année précédente. Les autres marchés mondiaux ont également connu une reprise au troisième trimestre.

La reprise rapide de la demande a semé la confusion chez les constructeurs automobiles.

Le cycle de production des semi-conducteurs est long, le processus est complexe et le taux d'utilisation des capacités est élevé. Le calendrier de production est aussi serré qu'une ligne ferroviaire à grande vitesse. Une fois interrompue, la reprise est difficile. En temps normal, les fournisseurs de premier rang doivent passer commande auprès des fournisseurs de rang inférieur 12 semaines à l'avance, et selon le type de puce, il faut généralement compter entre 14 et 24 semaines pour constituer les stocks.

L'arrêt des commandes n'est que la première étape vers la pénurie de cœurs pour les puces automobiles. En temps normal, il faudrait six mois pour corriger cette décision.

Le déséquilibre entre l'offre et la demande causé par l'épidémie est à l'origine de l'impasse et de la plus grande incertitude concernant la pénurie de base.

L'industrie des semi-conducteurs est cyclique. Du point de vue de l'offre et de la demande, l'offre évolue lentement et reste globalement stable à court terme, tandis que les fluctuations de la demande sont très marquées. Le marché des semi-conducteurs connaît généralement une période de forte croissance de 3 à 4 ans, ce qui explique les fréquentes variations de prix, à la hausse comme à la baisse, dictées par le cycle de l'offre et de la demande.

Mais l'épidémie a rompu ce rapport régulier entre l'offre et la demande.

Du point de vue de la demande, les marchés des PC, du cloud computing, de la 5G et des véhicules à énergies nouvelles sont extrêmement dynamiques. L'épidémie n'a absolument pas freiné cette demande. À en juger par les excellents résultats publiés par divers fabricants de semi-conducteurs au premier trimestre, l'épidémie a même considérablement amplifié la demande.

Du point de vue de l'approvisionnement, l'industrie des semi-conducteurs est caractérisée par une division du travail à l'échelle mondiale et une forte interdépendance. Si un maillon est bloqué, l'approvisionnement global est perturbé. La situation épidémique actuelle à travers le monde accentue cette situation, et la chaîne d'approvisionnement, déjà très fragile, peut être facilement rompue, entraînant une paralysie générale de la production de puces.

On se souvient que par le passé, les inondations, les tremblements de terre, les incendies, etc., dans certaines régions, entraînaient des pénuries de puces, provoquant ainsi des hausses de prix. Face aux turbulences mondiales actuelles et à la forte demande de produits électroniques divers, on comprend aisément la plus grande pénurie de cœurs jamais observée dans l'histoire des semi-conducteurs.

8 pouces de sommeil

Selon les statistiques pertinentes, la demande de plaquettes de 8 pouces représente 79 % de la demande de semi-conducteurs automobiles, tandis que la demande de plaquettes de 12 pouces ne représente que 12 %.

La pénurie de puces automobiles concerne principalement les plaquettes de 8 pouces. Ces dernières sont en rupture de stock depuis le second semestre 2019. Face à la demande croissante liée à la 5G, aux maisons connectées, etc., la situation est critique et le moindre incident pourrait engendrer des conséquences désastreuses.

Les principales applications des plaquettes de 8 pouces sont les circuits intégrés de gestion de l'alimentation, les capteurs d'image CMOS (CIS), les dispositifs de puissance, les commutateurs RF (radiofréquence), les microcontrôleurs et les circuits intégrés de commande d'affichage, ainsi que les capteurs MEMS.

En termes de produits finaux, ces puces connaissent une forte demande.

Prenons l'exemple des téléphones mobiles 5G : Lu Weibing, président du groupe Xiaomi en Chine, a déclaré un jour que les téléphones mobiles 5G contenaient deux fois plus de puces que les téléphones mobiles 4G.

Au niveau de la puce, l'utilisation de puces radiofréquences, de puces de gestion de l'alimentation, de puces CIS à faible résolution (2M/5M et moins), etc., est pratiquement doublée sur les téléphones mobiles 5G, et ces puces sont principalement produites sur des plaquettes de 8 pouces.

Selon notre compréhension intuitive, les téléphones mobiles 5G reposent davantage sur des puces à processus avancé, mais dans les applications réelles, l'utilisation de téléphones mobiles 5G sur des processus matures et des plaquettes de 8 pouces a explosé.

Du côté de l'offre de plaquettes de 8 pouces, l'expansion de la production se heurte à des difficultés. La principale raison ? Ce secteur n'est pas rentable. Malgré une demande croissante en aval, le prix des plaquettes de 8 pouces est en baisse. Par ailleurs, le coût d'une extension de la production de plaquettes de 8 pouces demeure élevé.

L'expansion de la production de machines de 8 pouces se heurte à des problèmes d'équipement. Les principaux fabricants d'équipements ont depuis longtemps cessé la production de machines de cette taille. L'expansion de la production ne peut se faire qu'à partir d'équipements d'occasion, ce qui est non seulement coûteux, mais aussi difficile à trouver.

La demande ne cesse de croître tandis que les capacités de production suivent à peine. De ce fait, les puces automobiles, trop dépendantes des plaquettes de 8 pouces, sont particulièrement vulnérables. En clair, la plaquette de 8 pouces est l'équivalent des « sept pouces » pour les puces automobiles.

Une brève prolongation est nécessaire ici, car les puces automobiles ne sont pas seulement limitées par 8 pouces, mais aussi par des procédés de fabrication matures.

Il existe une frontière floue entre les plaquettes de 8 pouces et celles de 12 pouces dans le processus de fabrication. Généralement, la finesse de gravure des plaquettes de 8 pouces est de 0.11 micron et plus. Certains fabricants ont toutefois atteint une finesse de gravure de 90 nm, voire 65 nm, tandis que les procédés inférieurs à 65 nm sont principalement réalisés sur des plaquettes de 12 pouces.

L'industrie considère généralement que 28 nm marque la limite entre les procédés de fabrication matures et les procédés avancés. Même si les puces automobiles utilisent des plaquettes de 12 pouces, la plupart d'entre elles reposent sur des procédés matures supérieurs à 28 nm.

À l'échelle mondiale, les plaquettes de 12 pouces sont principalement produites par des fonderies. Ces dernières années, les fonderies, menées par TSMC, se sont surtout concentrées sur les procédés avancés et ont continuellement favorisé le développement de la loi de Moore. Cependant, les procédés matures, exception faite d'UMC, ne bénéficient pas d'une attention suffisante.

En bref, pour résumer, les puces automobiles n'étaient pas très populaires dans les fonderies par le passé.

Les catastrophes naturelles se poursuivent

Une grande partie des puces automobiles est fournie par IDM. Depuis le début de l'année, entre tempêtes de neige et incendies, IDM subit des incidents constants et ne peut produire à pleine capacité, ce qui aggrave la pénurie de puces automobiles.

En février, le Texas, aux États-Unis, a été frappé par une tempête de neige extrême, entraînant la fermeture des usines NXP et Infineon à Austin. Le PDG d'Infineon prévoit que la production à Austin ne retrouvera pas son niveau d'avant la tempête avant juin.

Le 19 mars, un incendie a détruit 11 machines de l'usine de semi-conducteurs Renesas de Naka, dans le nord-est du Japon. La ligne de production de plaquettes de 300 mm (12 pouces) « Bâtiment N3 » a été interrompue, sa production, dont environ les deux tiers étaient destinés à la fabrication de puces automobiles. Le 3 juin, on apprenait que la capacité de production de l'usine avait été rétablie à 88 % et qu'un retour aux niveaux d'avant la catastrophe n'était pas prévu avant juillet.

En mai, Herbert Diess, PDG du groupe Volkswagen, a déclaré que deux incidents survenus aux États-Unis et au Japon avaient nui à Volkswagen.

Outre les problèmes liés à l'IDM, la province de Taïwan en Chine, zone centrale de la production mondiale de semi-conducteurs, a été confrontée à diverses difficultés telles que des pénuries d'eau, des coupures de courant et des épidémies.

En 2020, Taïwan a subi sa pire sécheresse en 56 ans, et l'alerte à la pénurie d'eau n'a été levée qu'en juin de cette année. Comme chacun sait, les usines de semi-conducteurs sont de grandes consommatrices d'eau. TSMC peut consommer en seulement deux ans une quantité d'eau équivalente à la capacité de stockage du barrage des Trois Gorges.

Le 14 avril 2021, l'usine Fab14 P7 de TSMC a subi une coupure de courant suite à des travaux d'excavation accidentels sur un chantier voisin. Cette usine comprend des lignes de production 45/40 nm et 16/12 nm. Les microcontrôleurs automobiles gravés en 45/40 nm constituent l'un de ses principaux produits. En temps normal, une coupure de courant dans une usine de semi-conducteurs nécessite entre deux et sept jours pour le recalibrage des équipements. En cas de panne de courant, la production est interrompue.

Depuis mai dernier, l'épidémie a refait surface à Taïwan. Le 15 mai, 180 nouveaux cas de transmission locale ont été recensés à Taïwan et en Chine. Les villes de Taipei et de New Taipei ont été placées en alerte de niveau 3 du 16 au 28 mai. Début juin, plus de 200 personnes ont été diagnostiquées positives à la COVID-19 parmi les travailleurs migrants de l'usine de Zhunan de KYEC, une importante entreprise taïwanaise d'emballage et de contrôle.

À ce jour, de nombreuses entreprises locales de semi-conducteurs à Taïwan, dont TSMC, Advanced Micro Devices, Nanya, Power Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. et Largan Optoelectronics, ont toutes eu des employés diagnostiqués avec la maladie.

Outre Taïwan et la Chine, la Malaisie a également commencé à se confiner à partir du 1er juin en raison de l'épidémie. La Malaisie est le premier pays producteur mondial de puces pour l'industrie automobile, et la situation est particulièrement critique pour ce secteur.

Après une série de N combinaisons, la puce de la voiture a été gravement endommagée.

Suite de « La guerre des puces automobiles (2) »

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