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.

semicondutores
Fonte:(https://ipesi.com.br)

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.  Para saber mais sobre o mercado de baterias e semicondutores acesse o site.

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Marcus Figueiredo

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