En 2025, el mercado automotriz se posiciona para una transformación significativa impulsada por los rápidos avances tecnológicos, los cambios en las preferencias de los consumidores y las demandas regulatorias. Se espera que la adopción de vehículos eléctricos (VE) siga aumentando, con la proyección de que aproximadamente el 25 % de todas las ventas de vehículos nuevos sean VE. Es probable que este crecimiento se traduzca en un aumento global del 60 % de la demanda de dispositivos de potencia de carburo de silicio (SiC) y nitruro de galio (GaN), que son fundamentales para mejorar la eficiencia energética y ampliar la autonomía de los vehículos eléctricos.
La creciente demanda de la industria automotriz de sofisticados sistemas de infoentretenimiento a bordo, funciones de seguridad avanzadas y sistemas de vehículos autónomos también hará que aumente el uso de semiconductores en los automóviles. Phil Amsrud, analista principal sénior del Equipo de proveedores y componentes de movilidad global de S&P, estima que el valor promedio de los semiconductores en los vehículos era de 500 dólares por automóvil en 2020 y se espera que alcance los 1,400 dólares por automóvil en 2028. 2
Por ejemplo, se espera que la automatización de vehículos de Nivel 2 (L2) se convierta en algo común, con más del 70 % de los vehículos nuevos equipados con sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS). Esto generará una fuerte demanda de procesadores, dispositivos de memoria y sensores de alto rendimiento, ya que los fabricantes de automóviles buscan mejorar las características de seguridad y comodidad. Al mismo tiempo, la integración de la electrónica en los automóviles también está impulsando la demanda de semiconductores automotrices, ya que los controladores de dominio y las computadoras centrales sustituyen a las tradicionales unidades de control electrónico (ECU). Este cambio permite el uso de dispositivos de sistema en chip (SoC) más avanzados y memoria discreta, que se fabrican utilizando nodos de proceso más avanzados. La mayor parte de la inversión se concentra aquí. Aunque el cambio a controladores de dominio y computadoras centrales puede reducir el número de módulos por vehículo y alterar la combinación de semiconductores, no disminuirá el número total de semiconductores. Los dispositivos analógicos, discretos y de potencia verán poco o ningún beneficio al pasar a nodos de proceso avanzados. Por lo tanto, la inversión y la capacidad de los nodos se deben supervisar cuidadosamente para anticipar posibles crisis.
Las alteraciones de los aranceles también están complicando las cadenas de suministro globales. Aunque los semiconductores han sido excluidos específicamente, no ocurre lo mismo con las materias primas y los ensamblajes. Deshacer las inversiones establecidas es poco realista a corto plazo, por lo que el sufrimiento a corto y mediano plazo puede ser inevitable. La incertidumbre en torno a los incentivos fiscales federales para los VE y los posibles cambios regulatorios podrían afectar la demanda general de automóviles en el futuro.
Desde la perspectiva de la industria automotriz, las lecciones aprendidas de la escasez durante la pandemia, especialmente en lo que respecta al equilibrio a largo plazo de los nodos de proceso maduros y avanzados, son fundamentales. Las tendencias de electrificación y conducción autónoma influirán en las arquitecturas de los vehículos, lo que, a su vez, afectará la combinación y el número de semiconductores utilizados. Puede que la industria haya sobrevivido a la crisis de asignación de semiconductores, pero eso no significa que esté fuera de peligro.
La escasez ha desaparecido por el momento, pero persiste la incertidumbre sobre el suministro
Los modelos de cadena de suministro Just-in-Time utilizados por el sector automotriz carecen de seguridad integrada de manera inherente. Los clientes automotrices globales fueron los primeros en experimentar de 12 a 18 meses de paros y retrasos en la producción durante el periodo de asignación.
Un periodo de demanda excepcional, que supera la capacidad de oferta, siempre impulsa a la cadena de suministro a concentrar sus recursos limitados en los productos más rentables. A medida que el mercado regresa, con el tiempo, a un estado de exceso de oferta, se eliminan las líneas menos rentables. Los ensambladores y las fábricas de terceros realizan sus propios cálculos de ganancias y pérdidas y añaden un nodo de discontinuación fuera del control directo de los fabricantes originales de componentes (OCM).
Z2Data3 informa lo siguiente:
Las ventanas de LTB más cortas también se están volviendo más frecuentes a medida que terceros toman decisiones independientes sobre la fabricación de obleas, y las fallas inesperadas en las herramientas de ensamblaje no se están reemplazando. Esto significa que la rotura de una sola herramienta de ensamblaje podría ser el único obstáculo entre un cliente y el impredecible fin de vida (EOL) de un semiconductor.
Las herramientas tradicionales de predicción del ciclo de vida, que se basan en algoritmos bien establecidos, son ahora menos precisas que nunca. Los clientes necesitan múltiples fuentes de datos del ciclo de vida para prever mejor el riesgo de fin de vida (EOL).
Equilibrar las cadenas de suministro de semiconductores durante la transición a los VE, mientras se mantiene la resiliencia de la cadena de suministro y la sostenibilidad a largo plazo (~10 años de producción y 15 años de soporte posventa), determinará el éxito futuro de los fabricantes de automóviles y los proveedores por niveles.
Factores que impulsan la obsolescencia de los semiconductores automotrices
Oblea/Chip
A medida que los nodos de proceso se reducen para maximizar el número de troqueles en una oblea y mejorar la velocidad, el rendimiento y el costo de los dispositivos, se cierran las geometrías de fabricación más antiguas y se reorientan los recursos de los OCM. La posición dominante de las fábricas de terceros en la cadena de suministro mundial de semiconductores significa que la decisión de detener un proceso de fabricación frecuentemente está fuera del control del OCM.
Los tamaños pequeños de los chips y las grandes inversiones de capital en las fábricas llevan a cantidades mínimas de pedido (MOQ) más altas. Esto significa que, en el futuro, solo los grandes fabricantes de equipos originales (OEM) y las aplicaciones más grandes influirán en la duración del proceso de fabricación. La electrónica de consumo representa aproximadamente el 80 % del mercado mundial de semiconductores. A pesar del crecimiento del contenido de semiconductores en las aplicaciones automotrices, el sector solo representa el 8 % de la demanda mundial.
Paquetes de semiconductores, estructuras de plomo y alambres de conexión/adhesión de troqueles
A medida que los tamaños de los chips se reducen, los tamaños generales de los paquetes de circuitos integrados también disminuyen, lo que reduce los costos unitarios. A medida que aumenta la automatización, las partes que requieren materiales e inversiones intensivas, como las estructuras de plomo, se pueden reemplazar por métodos de fijación directa de matrices, lo que mejora aún más el rendimiento y reduce los costos. Los estilos de empaquetado de semiconductores más antiguos, como PDIP, PLCC, TSSOP y los empaquetados SO de contorno pequeño, se están eliminando debido a sus costos más altos. Las casas de ensamblaje de terceros ahora dominan una gran parte del mercado de empaquetado de semiconductores y, al igual que las fábricas de terceros, a menudo, controlan la fecha de EOL de los componentes. Garantizar la resiliencia y la seguridad a largo plazo de la cadena de suministro de semiconductores será fundamental para los fabricantes de automóviles y los proveedores de niveles jerárquicos.
Obtenga más información sobre este cambio en la industria de fabricación de semiconductores
Cambio fundamental en la tecnología de semiconductores automotrices
La evolución del mercado de semiconductores automotrices, impulsada por el cambio hacia los vehículos eléctricos y tendencias más amplias como la IA, dará lugar a una oleada de discontinuidades impulsadas por la tecnología, lo que aumentará el riesgo futuro de la cadena de suministro. 1
El aumento del uso de semiconductores automotrices está impulsado por cambios tecnológicos clave en los VE.
Los procesadores electrónicos con tecnologías más rápidas y eficientes en el uso de energía impulsarán de forma significativa la mayoría de las nuevas inversiones en estos campos.
Estos cambios generarán una ola de discontinuaciones de tecnologías antiguas.
El mercado de memoria de semiconductores es un ejemplo actual. Recientemente, la inversión en memoria en toda la industria se ha centrado en HBM para respaldar las aplicaciones de IA. Como resultado, las tecnologías más antiguas se ven privadas de inversión, lo que provoca el cierre de las fábricas de obleas. A los pocos meses, tanto Samsung como Micron anunciaron planes para dejar de producir memoria DDR4 en 2025, y también se cancelaron algunos pedidos existentes. Las limitaciones de suministro a corto plazo de DDR4 siguen aumentando, especialmente porque otros proveedores tardan en cubrir las carencias. Aunque estos OEM reservarán parte del suministro de DDR4/LPDDR4 para clientes automotrices e industriales a largo plazo, esto es solo una solución temporal. Se espera que la incertidumbre en la cadena de suministro para esta categoría de productos siga aumentando.
¿Cómo están compensando los fabricantes de automóviles el riesgo futuro de los semiconductores?
Durante la crisis de asignación, muchos fabricantes de automóviles se vieron inesperadamente sorprendidos por la escasez en los diseños gestionados por sus proveedores de nivel inferior. Desde entonces, muchos han asumido personalmente la supervisión de los diseños de sistemas importantes con el fin de garantizar una mayor visibilidad e influencia sobre todas las elecciones de componentes. Utilizando estos datos, han podido concentrarse en los riesgos del ciclo de vida y la cadena de suministro de sus componentes clave en todas las plataformas.
Mitigar el impacto de futuras crisis de suministro implica lo siguiente:
Los OCM se asocian cada vez más con fabricantes de recambios autorizados, como Rochester Electronics, para ofrecer a sus clientes automotrices una cobertura completa del ciclo de vida y un suministro fiable de productos acabados descontinuados, que finalmente, pasan a fabricarse a largo plazo a partir de obleas. Rochester también ofrece soporte completamente autónomo a largo plazo para las plataformas de prueba relacionadas y los paquetes de semiconductores más antiguos, lo que garantiza un cumplimiento del 100 % con las especificaciones originales dentro de un entorno aprobado por TS16949.
Ventajas de un socio con certificación IATF 16949
Los OCM, como NXP Semiconductors, ofrecen a los clientes esta opción de transición posterior al EOL, además del proceso estándar de LTB.
Con una planificación cuidadosa y un compromiso temprano con los OCM y Rochester Electronics, los clientes del sector automotriz pueden evitar las incertidumbres asociadas con lo siguiente:
Explorar estrategias proactivas para la planificación de la obsolescencia de semiconductores
Al compartir información de uso con Rochester Electronics, los clientes automotrices obtienen una importante advertencia temprana sobre los riesgos de suministro, acceso a existencias de seguridad autorizadas y la capacidad de influir en las inversiones de Rochester en la gestión de obsolescencia de existencias, obleas y capacidad de producción continua.
Por ejemplo, un cliente automotriz se acercó a Rochester Electronics, solicitando soporte de ciclo de vida extendido para un CI de control de potencia automática de 4 canales de Infineon. Con el apoyo de Infineon, Rochester pudo ofrecer una solución utilizando existencias terminadas de EOL, que pasarán a fabricarse internamente a largo plazo. Rochester mantendrá internamente el empaquetado original "back-end" del SO-28, junto con el soporte completo de IP y de la plataforma de pruebas, durante el periodo de entrega ampliado.
Visite www.rocelec.mx.
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Referencias:
McKinsey* (1)
Aumento del valor de los semiconductores en el costo total del vehículo. Allied Market Research estimó que el mercado total de semiconductores automotrices se valoró en aproximadamente 38 mil millones de dólares en 2020. Se espera que crezca a $114 mil millones para finales de 2030, lo que implica una tasa de crecimiento anual compuesta del 11,8 %, en gran parte debido a la transición hacia los vehículos eléctricos (VE). Por ejemplo, el tren motriz de un automóvil de combustión interna utiliza aproximadamente $100 en semiconductores, mientras que su equivalente eléctrico utiliza más de $1000 por automóvil (McKinsey).
Phil Amsrud, analista principal sénior de S&P Global Mobility (2)
Seminario web sobre el informe de obsolescencia de Z2Data (3)