O que se espera do mercado de semicondutores de aplicação automotiva em 2023
A indústria automotiva global está se tornando case, impulsionando a forte demanda por semicondutores, de acordo com estudo da TrendForce. Os fornecedores de semicondutores automotivos são basicamente divididos em duas categorias: IDM, ou integrated device manufacturer, e Fabless. Como fornecedores tradicionais de chips automotivos, os IDMs oferecem uma seleção bastante completa de várias electronic control units (ECUs) e evoluíram gradualmente de uma arquitetura distribuída tradicional para as arquiteturas de Unidade de Controle de Domínio (DCU) e Unidade de Controle de Zona (ZCU).
As Fabless, empresas que projetam microchips, mas contratam a produção em vez de possuir sua própria fábrica, por outro lado, continuam a se concentrar no campo da computação de alto desempenho para veículos e desenvolvem sistemas de telemática em veículos e systems-on-a-chip (SoCs) para computação autônoma. Devido à complexidade das funções automotivas, a ECU do tipo microcontroller unit (MCU) de 32 bits tornou-se a principal especificação do mercado. Em 2023, sua taxa de penetração será superior a 60% com um valor de mercado de US$ 7,4 bilhões e se desenvolverá para processos abaixo de 28nm (inclusive). Além disso, os carros autônomos exigem SoCs de inteligência artificial de computação de alto desempenho e continuam a se desenvolver para processos avançados abaixo de 5 nm (inclusive), com poder de computação atingindo 1.000 TOPS (Tera Operations per Second) e, juntamente com MCUs, esses produtos acelerarão a atualização da indústria automotiva global.
Com o rápido aumento dos sistemas de acionamento elétrico automotivo de 800 V, estações de carregamento de alta tensão CC e data centers verdes de alta eficiência, os componentes de energia SiC e GaN entraram em um estágio de veloz desenvolvimento. A TrendForce prevê que, de 2022 a 2026, a taxa de crescimento anual composta do mercado de dispositivos de energia SiC e GaN atingirá 35% e 61%, respectivamente. À medida que a demanda por carregamento rápido e melhor desempenho dinâmico em veículos elétricos se torna mais premente, espera-se que outras empresas de automóveis introduzam a tecnologia SiC nos principais inversores antes de 2023, entre os quais o SiC MOSFET altamente confiável, de alto desempenho e baixo custo. Esse será um ponto focal competitivo. O GaN entrou no mercado para aplicativos de eletrônicos de consumo de baixa potência e a Samsung lançou seu primeiro carregador rápido de 45W GaN em 2022, aumentando novamente o entusiasmo do mercado.
Conforme a tecnologia e as cadeias de suprimentos continuam a amadurecer e os custos caem, os componentes de energia GaN estão se expandindo para armazenamento de energia de média e alta potências, data centers, microinversores domésticos, estações base de comunicação e automóveis. Tendo como pano de fundo os requisitos de eficiência energética da União Europeia e o plano de data center Leste-Oeste da China – que pretende impulsionar os data centers nas regiões ocidentais economicamente mais pobres, mas ricas em energia -, os fabricantes de fontes de alimentação e servidores de data center entenderam claramente a importância da tecnologia GaN. Espera-se que os componentes de energia GaN sejam lançados em larga escala em 2023.
DIREÇÃO ASSISTIDA – Atualmente, os sistemas avançados de assistência ao motorista (Adas) estão gradualmente se tornando um recurso padrão em carros novos. L1/L2 é o nível de configuração primário no mercado neste estágio, utilizando aproximadamente 1.800~2.200 MLCCs (Multi-Layer Chip Capacitor) automotivos. Conforme as integrated devices manufacturerers (IDMs) de semicondutores desenvolvem MCUs específicos para ADAS, ICs de sensores etc. tornam-se cada vez mais maduras, os sistemas ADAS de nível L3 se tornarão uma atualização central procurada por muitos fabricantes para seus modelos de carros de ponta a partir de 2023, levando o consumo de MLCC a saltar para 3000~3500 unidades. Entre os MLCCs, o tamanho 0402 atende apenas ao espaço limitado de um módulo de monitoramento lateral do veículo e se tornou a principal especificação de tamanho de aplicação.
O núcleo de potência do veículo elétrico tornou-se uma das principais prioridades de pesquisa e desenvolvimento de vários fabricantes de automóveis em resposta à demanda dos consumidores por maior vida útil da bateria, bem como para otimizar a eficiência de carga e descarga e sistemas de recuperação de energia. O inversor, o sistema de gerenciamento de bateria e o conversor de energia CC são três subsistemas que compõem a alma do veículo, utilizando aproximadamente 2.000 ~ 2.500 MLCCs automotivos de alta capacidade (acima de 10u) e alta temperatura (X7S/R). O fabricante japonês Murata produziu oficialmente em massa novos produtos automotivos de alta capacitância e alta tensão de tamanho 1206, que podem atingir 22u 16V no início de 2022. Empresas como TDK, Taiyo Yuden, Samsung e Yageo também estão buscando o mercado.
VEÍCULOS ELÉTRICOS – O custo de várias matérias-primas necessárias para a fabricação de automóveis aumentou após o início da guerra russo-ucraniana. Em particular, os custos de materiais relacionados à bateria aumentaram muito e foram rapidamente repassados aos preços de tabela de automóveis.
Junto com a escassez de dois anos de semicondutores automotivos, o fortalecimento da resistência, elasticidade e estabilidade da cadeia de suprimentos tornou-se uma das principais prioridades dos fabricantes de automóveis. As montadoras esperam encurtar a cadeia de suprimentos de baterias para evitar dissociações da cadeia de suprimentos.
Os países estão promovendo ativamente a localização de cadeias de suprimentos de baterias devido a considerações políticas. Por um lado, propõem condições preferenciais de investimento e, ao mesmo tempo, exigem também a localização de uma parte dos componentes do veículo, como forma de incentivo para atrair fábricas de baterias para investir em todo o mundo. Conforme vários países começam reduzir ou cancelar os subsídios à compra de carros elétricos, a questão dos custos ressurgiu. Como é necessário produzir modelos com custo competitivo, levando em consideração a segurança e o desempenho, o desenvolvimento de baterias é inevitável e espera-se que evolua para a unidade, diversificação e integração.
A unificação do conjunto de baterias fortalece o gerenciamento da produção de baterias e melhora a uniformidade. O uso de diferentes tipos de baterias de acordo com as classes do veículo diversifica o risco de fornecimento e reduz o custo. A integração de projetos por meio de cell-to-pack (CTP), cell-to-chassis (CTC) e outros métodos altamente consolidados melhoram a modularidade da bateria e do chassi.
Por outro lado, impulsionada pela meta global de emissões líquidas zero de carbono, a demanda por baterias de energia como o coração dos veículos elétricos cresceu rapidamente, incitando empresas relevantes a acelerar a expansão da capacidade. Em 2023, a capacidade global de produção de baterias de energia excederá o limite de TWh (Terawatt-hora, um milhão de megawatts-hora) e o valor da produção será próximo a US$ 120 bilhões. Atualmente, a rápida expansão da cadeia da indústria de baterias de energia é limitada pelo ciclo de expansão de recursos minerais de vanguarda, como lítio, cobalto e níquel, resultando no aumento do custo de fabricação de baterias de energia nos últimos anos. Com sua vantagem econômica, espera-se que a participação de mercado global das baterias de fosfato de ferro e lítio exceda a das baterias ternárias em 2023. (Franco Tanio)