Os semicondutores automotivos podem ser divididos em três categorias principais: chips funcionais (MCU - Unidade Microcontroladora), semicondutores de potência (IGBT, MOSFET, etc.) e sensores. O MCU desempenha um papel fundamental nos aspectos essenciais de segurança e condução, controle de sistemas de direção autônoma (ou assistência ao condutor), exibição e processamento de dados em sistemas de controle central, controle do motor, chassi e carroceria, entre outros.

Os microcontroladores (MCUs) representam cerca de 30% de todos os dispositivos semicondutores presentes em um carro. Em média, cada carro utiliza mais de 70 chips de MCU. Além disso, os carros evoluíram de "máquinas funcionais" para "máquinas inteligentes" e de "eletrônica automotiva" para "direção autônoma", o que impulsionou ainda mais o mercado de MCUs automotivos. De acordo com dados da empresa de pesquisa de mercado Gartner, na demanda por chips eletrônicos automotivos, os chips de computação e controle e os chips semicondutores de potência são atualmente as duas maiores categorias de demanda de mercado, representando 26.2% e 29.7% da demanda total por chips automotivos, respectivamente. O volume combinado das duas categorias atingiu US$ 22.9 bilhões, representando mais de 55% de todo o mercado de semicondutores automotivos.

Legenda: Estrutura e participação de mercado de produtos semicondutores automotivos

Por exemplo, o Google Waymo utiliza uma solução com CPU Intel + FPGA Altera e MCU Infineon como interface de comunicação; o Baidu Apollo utiliza uma solução com MCU NXP/Infineon/Resas + FPGA Xilinx/GPU NVIDIA; a Audi utiliza uma solução integrada com múltiplos chips: ASIC Mobileye, GPU NVIDIA, FPGA Altera + MCU Infineon, etc. Aplicações automotivas como veículos autônomos, comunicações inteligentes veiculares e entretenimento a bordo exigem grande capacidade de processamento de informações dos MCUs de 32 bits. A tendência futura será a integração multifuncional e o baixo consumo de energia, e o número de aplicações poderá continuar a aumentar.

Além disso, pode-se observar, a partir das linhas de produtos de microcontroladores automotivos de 32 bits fornecidas pelos principais fabricantes de microcontroladores automotivos, como Renesas, NXP, Texas Instruments, Infineon, Microchip, Cypress, STMicroelectronics e Toshiba, que quase todos os fabricantes possuem projetos de microcontroladores com ARM Cortex-M ou ARM Cortex-R como núcleo da CPU e estão se esforçando para expandir a linha de produtos de microcontroladores para mais aplicações automotivas.

É previsível que a adoção de núcleos de CPU dos principais fabricantes de propriedade intelectual acelere o desenvolvimento de microcontroladores automotivos.

Segundo dados da ICVTanK, o mercado global de chips funcionais automotivos deverá crescer de forma constante, passando de US$ 7 bilhões em 2019 para US$ 7.5 bilhões em 2021.

No entanto, o mercado global de semicondutores automotivos é atualmente dominado por grandes empresas da Europa, dos Estados Unidos, do Japão e de outros países.

Quem são os principais participantes no mercado de microcontroladores automotivos?

De acordo com dados da empresa de pesquisa de mercado Gartner, o valor da produção de semicondutores automotivos na Europa em 2019 representou 36.79% do valor total da produção global de semicondutores automotivos, de US$ 15.088 bilhões, ocupando o primeiro lugar mundial em participação de mercado; os Estados Unidos ficaram em segundo lugar, com uma participação de mercado global de 32.64%; seguidos pelo Japão, com 26.03% da participação de mercado global. A receita de vendas de semicondutores automotivos da China continental em 2019 foi de apenas cerca de US$ 1 bilhão, representando menos de 3%. Comparado com a Europa, os Estados Unidos e o Japão, há uma grande disparidade.

Legenda: Fonte dos dados: Gartner, com base no gráfico da No. 1 Xinwen Road

Entre os 20 maiores fabricantes de semicondutores automotivos do mundo, nove são empresas americanas, enquanto cinco são europeias e cinco japonesas. No entanto, a competitividade geral das empresas europeias de semicondutores automotivos é mais forte, e três dessas cinco empresas figuram entre as cinco maiores do mundo. A Nexperia, da China continental, é uma empresa de semicondutores automotivos fundada por uma empresa chinesa que adquiriu a divisão de componentes padrão da NXP. Atualmente, é a maior e mais importante fabricante de semicondutores automotivos da China.

As principais empresas representantes de microcontroladores automotivos incluem Renesas, NXP, Infineon, Texas Instruments, Nvidia, entre outras. Nos últimos anos, a China também tem investido ativamente no setor de eletrônica automotiva. Por exemplo, empresas nacionais de microcontroladores, como a Saiteng Micro, entraram inicialmente no mercado automotivo. Até maio de 2020, milhões de unidades de microcontroladores automotivos da Saiteng Micro já haviam sido comercializadas.

A BYD Semiconductor entrou no mercado de microcontroladores (MCUs) em 2007, e o primeiro produto que começou a desenvolver foram microcontroladores de nível industrial. Após 13 anos de desenvolvimento, a BYD possui microcontroladores de uso geral de nível industrial, microcontroladores três-em-um de nível industrial, microcontroladores com tela sensível ao toque para o setor automotivo, microcontroladores de uso geral para o setor automotivo e microcontroladores para gerenciamento de baterias. Essa é mais uma inovação da BYD, além dos dispositivos de potência.

Em março de 2020, a AutoChips, subsidiária integral da NavInfo, anunciou que sua linha de microcontroladores automotivos AC7801X é o primeiro microcontrolador automotivo de 32 bits Cortex-M0+ produzido no país. O AC7801X é voltado principalmente para eletrônica automotiva e pode ser amplamente utilizado em tetos solares, janelas, bancos, luzes de LED, etc., radares de ré, sensores de chuva e outros produtos. A Jiefa Technology, com sua vantagem no mercado de reposição, complementa a NavInfo, líder do setor de sistemas de carregamento frontal, fortalecendo a competitividade de ambas as empresas nos mercados de carregamento frontal e de reposição.

Em setembro de 2020, a Shanghai Xinwang Microelectronics Technology Co., Ltd. recebeu um aporte de 100 milhões de yuans em uma rodada de financiamento Série A, liderada pela Silicon Harbor Capital, com participação da SAIC Hengxu, SMIC Juyuan, Beyond Moore, Fed Securities e Jucheng Investment. A Xinwang Micro desenvolveu microcontroladores (MCUs) de 8 bits e microcontroladores e processadores de sinal digital (DSPs) de 32 bits altamente confiáveis ​​e de alta qualidade, baseados em sua arquitetura de núcleo IP independente KungFu. Além de possuir um núcleo e arquitetura de MCU independentes, a Xinwang Micro também desenvolveu uma série de ferramentas de desenvolvimento que permitem pesquisa e desenvolvimento independentes, incluindo ambientes de desenvolvimento integrados, compiladores C e emuladores, alcançando total autonomia desde os chips até as cadeias de ferramentas.

A indústria manufatureira chinesa ainda enfrenta dificuldades para alcançar o nível de produção, principalmente devido ao longo ciclo de desenvolvimento de microcontroladores (MCUs) para o setor automotivo, às altas exigências de projeto e ao grande investimento de capital. Atualmente, os MCUs nacionais são utilizados principalmente em diversos tipos de faróis automotivos, sistemas de controle de lanternas traseiras e controles periféricos de conforto, como acionamento de vidros elétricos, carregamento sem fio, etc.

Desde a capacidade de produção a montante até a aquisição final, as razões para a escassez de MCUs automotivos em 2021.

Desta vez, a grave escassez de chips automotivos reside nos microcontroladores (MCUs) utilizados nos sistemas ESP (sistema eletrônico de estabilidade) e ECU (unidade de controle eletrônico).

Analise as razões para a escassez de chips automotivos, desde a capacidade de produção a montante até o fornecimento ao consumidor final, para fins de aprendizado e referência:

Do lado da oferta, a previsão pessimista para o primeiro semestre de 2020, em certa medida, inibiu o planejamento da capacidade de produção de chips automotivos no segundo semestre do ano. Estoques zerados ou mesmo negativos também são um fator importante nessa escassez. Aqueles que antes não davam atenção ao estoque de chips agora passam a considerá-lo de grande importância.

Por outro lado, a disseminação da epidemia global também impactou os chips e a cadeia de suprimentos. A capacidade de produção de wafers de 8 polegadas para microcontroladores (MCUs) está limitada, as fábricas de montagem de chips no Sudeste Asiático suspenderam a produção e a gigante italiana de chips ST (STMicroelectronics) sofreu uma greve em larga escala, agravando ainda mais a escassez de MCUs. De acordo com dados divulgados pela SUMCO, a capacidade de produção de wafers de 8 polegadas no setor automotivo representará aproximadamente 33% em 2020, e a capacidade de produção de wafers de 12 polegadas, aproximadamente 5%. Em meio à escassez de capacidade produtiva na indústria de semicondutores como um todo, o setor de eletrônicos de consumo está absorvendo ainda mais a demanda por chips.

Legenda: Proporção de aplicação da capacidade de produção de wafers de 8 polegadas em 2020. Gráfico: Dados internacionais do setor eletrônico. Fonte: SUMCO

Legenda: Proporção de aplicação da capacidade de produção de wafers de 12 polegadas em 2020. Gráfico: Situação internacional do setor eletrônico. Fonte dos dados: SUMCO.

Do lado da demanda, a indústria automobilística chinesa continua a se recuperar, com o desempenho do mercado superando as expectativas. O desenvolvimento da eletrônica e da inteligência automotiva aumentou ainda mais a demanda por chips automotivos para um único veículo. Com a escassez de chips automotivos, o prazo de entrega dos fabricantes de componentes começou a se estender. O prazo de entrega do microcontrolador de 32 bits da Infineon agora é de 15 a 24 semanas, e o prazo de entrega do microcontrolador da ST foi estendido para 24 a 35 semanas.

Nesta rodada de eletrônicos automotivos, há uma grande carência de chips de grandes fabricantes internacionais, como as empresas consolidadas do setor automotivo NXP, Infineon, ST e Bosch. Os preços de alguns microcontroladores automotivos desses fabricantes aumentaram entre 20% e 30%. A taxa de autossuficiência em chips automotivos na China é inferior a 10%, o que significa que somos praticamente meros espectadores dessa escassez. Afinal, requisitos rigorosos, como certificação para uso automotivo, confiabilidade e certificações de longo prazo, são obstáculos para que as empresas chinesas de chips entrem na cadeia de suprimentos automotiva.

A escassez de chips automotivos pode durar até seis meses, e espera-se que ainda haja alguma pressão sobre o fornecimento desses chips no primeiro semestre de 2021. Essa escassez reforçou a preocupação da cadeia de suprimentos da indústria automotiva nacional. É uma tendência geral que fabricantes nacionais de microcontroladores (MCUs) entrem na cadeia de suprimentos automotiva. Por exemplo, a Great Wall Motors concluiu recentemente um investimento estratégico na Beijing Horizon Robotics Technology R&D Co., Ltd., o que significa que a Great Wall Motors entrou oficialmente no setor de chips. A Geely também investiu na Xinqing Technology e na Xinjuneng. O crescimento dos veículos de nova energia no mercado interno impulsionará o crescimento das cadeias de suprimentos nacionais. Esse processo é semelhante ao crescimento das marcas nacionais de celulares, que impulsionou o crescimento das cadeias de suprimentos de celulares.

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