Проблемы с поставками новых машин и задержки выхода новинок стали реальностью 2021 года. Виной всему — острый дефицит микрочипов. В этом материале мы проведем детальное расследование причин и последствий этого глобального кризиса, который затронул каждого автолюбителя и всю индустрию в целом.
Мировая автомобильная промышленность столкнулась с беспрецедентной остановкой из-за нехватки полупроводниковых компонентов. Для многих стало откровением, насколько современный автомобиль зависит от высоких технологий, а не только от механики. Ситуация оказалась гораздо сложнее, чем просто увеличение сроков ожидания новой машины.
В чем корень проблемы? Как на дефицит повлиял майнинг криптовалют и IT-сектор? Кто в итоге понесет расходы? И есть ли надежда на скорое разрешение ситуации? Давайте разбираться по порядку.
Электронный мозг современного автомобиля: не два, а десятки компьютеров
Ошибочно думать, что в машине всего пара электронных блоков — для управления двигателем и мультимедиа. Казалось бы, обеспечить производство парой чипов на автомобиль — не проблема. Но реальность иная.
Диаграмма блока управления двигателем (ECU)
Внешняя простота обманчива. Даже в относительно доступных моделях, не говоря уже о премиальных Mercedes или Range Rover, количество микроконтроллеров исчисляется десятками. Каждому такому «мозгу» нужен не один чип — помимо процессора требуется целый набор вспомогательных микросхем для питания и связи с другими системами.
Микроконтроллер — это, по сути, специализированный мини-компьютер. В нем есть вычислительное ядро, память, модули ввода-вывода и другие блоки для конкретных задач. Он может быть выполнен как одна микросхема или как плата с набором чипов. В любом случае, это сложнейшая интегральная схема в миниатюрном корпусе.
Эти устройства управляют в автомобиле практически всем: от срабатывания подушек безопасности и преднатяжителей ремней до работы стеклоподъемников, зеркал, климат-контроля, приборной панели и иммобилайзера.
Фактически, любая электронная функция в машине контролируется тем или иным чипом. Иногда один контроллер отвечает за несколько операций, иногда каждый чип узкоспециализирован, но координируется более мощным центральным компьютером.
Блок управления двигателем (ECU) от Nissan Micra
Наиболее сложные и ответственные системы — управление двигателем, трансмиссией и тормозами (ABS, EBD и другие). Эти блоки в реальном времени обрабатывают данные с десятков датчиков и мгновенно корректируют работу узлов. Точное количество чипов в современном авто варьируется от производителя к производителю, но счет легко идет на десятки, а в некоторых случаях — и на сотни.
Блок управления двигателем
Технический прогресс: почему без электроники уже не обойтись
Кто-то может ностальгировать по простым машинам без «лишней» электроники. Однако нынешний кризис лишь подчеркивает, что эти системы — не прихоть, а необходимость. Без них мы вернулись бы к автомобилям с гигантским расходом топлива, отсутствием активной безопасности и постоянной ручной настройкой двигателя. Об экологических стандартах тоже пришлось бы забыть.
Главное преимущество цифровых систем — значительное удешевление автомобиля за счет упрощения электрической архитектуры. Цифровая шина данных заменяет десятки отдельных проводов, экономя вес, стоимость и повышая надежность.
Сбой в отлаженной системе: как пандемия обрушила производство
В обычных условиях автомобильный конвейер — образец эффективности. Новые машины сходят с линии каждые минуты. Но для этого нужен бесперебойный поток сотен электронных компонентов. Его обеспечивают долгосрочные контракты с фиксированными объемами поставок.
Проблема в том, что эта система плохо приспособлена к глобальным потрясениям. В 2020 году пандемия COVID-19 практически одновременно остановила промышленность по всему миру. Производители автомобилей и их поставщики оказались в параличе.
Спрос на новые машины рухнул. Отрасль замерла. В такой ситуации ведущие автоконцерны сделали, казалось бы, логичный вывод: кризис затянется. Они радикально сократили производство, а многие заводы и вовсе остановили. Контракты с поставщиками, включая чипмейкеров, были пересмотрены в сторону уменьшения объемов. Расчет был на то, что складских запасов хватит на период плавного восстановления.
Однако рынок начал восстанавливаться неожиданно быстро — уже осенью 2020 года. К его концу автопроизводители столкнулись с новой проблемой: спрос рос, а возобновить поставки ключевых компонентов в прежних объемах оказалось невозможно. И самыми «узкими» местами стали именно производители полупроводников.
Уникальность полупроводниковой индустрии: почему чипы нельзя сделать быстро
Производство микросхем — это не обычный заводской цех. Это высокотехнологичные «фабы» (фабрики) с чистейшими помещениями, где контролируется каждая пылинка. Таких гигантских предприятий в мире всего несколько десятков, и расположены они в считанных странах.
Кремниевая «вафля» с напечатанными на ней чипами
Процесс создания чипа сложен и капиталоемок. Он начинается с выращивания монокристалла кремния, который нарезается на тонкие диски — «вафли». На них с помощью фотолитографии наносится схема будущих микросхем. После травления и обработки на одной «вафле» оказываются десятки чипов, которые затем разделяют и упаковывают.
Цилиндры монокристаллического кремния разного диаметра с нарезанными «вафлями» рядом
Оборудование для этого стоит миллиарды долларов. Чтобы чипы были дешевыми, их производят в гигантских объемах на одних и тех же линиях.
Ключевая особенность — универсальность линий. Их можно перенастроить с выпуска одних чипов на другие, что и произошло в 2020 году.
Когда автопроизводители сократили заказы, фабы переориентировали мощности на выпуск продукции для других секторов. К зиме, когда спрос на автомобили неожиданно вырос, склады автоконцернов опустели, а вернуть себе производственные линии оказалось непросто — они были уже заняты. Полупроводниковая индустрия работает на пределе, и автомобилистам пришлось встать в очередь.
Совершенный шторм: биткоин, удаленка и всеобщий дефицит
В начале 2021 года ситуацию усугубил взлет криптовалют, особенно биткоина. Майнинг снова стал сверхприбыльным, что вызвало ажиотажный спрос на видеокарты и мощные процессоры. Это создало дополнительную нагрузку на и без того перегруженные фабы.
Может возникнуть вопрос: при чем здесь автомобильные чипы, если для майнинга нужна продвинутая электроника? Дело в косвенном влиянии. Автомобильная промышленность — не самый крупный и прибыльный заказчик для чипмейкеров.
Ферма майнинга биткоина
Крупнейшие производители чипов в приоритете выполняют заказы IT-гигантов вроде Apple, Samsung, NVIDIA и AMD. Их контракты объемнее и выгоднее. Если автопроизводителям нужны чипы, сделанные по современным техпроцессам, они проигрывают в конкуренции. А линии по выпуску более «старых» чипов, которые используются в авто, и так загружены под завязку.
Добавили проблем и локдауны, которые затронули сами фабы. При этом спрос на потребительскую электронику взлетел: мир перешел на удаленную работу, люди скупали ноутбуки и смартфоны, в том числе с поддержкой 5G, требующие больше чипов. Этот спрос только растет, вынуждая чипмейкеров работать в режиме аврала.
Итоги кризиса: главные причины сбоя
Задержки и отмены поставок новых автомобилей приобрели массовый характер. Сильнее всех, по данным на момент написания статьи, пострадал концерн Volkswagen, отправивший в вынужденный отпуск десятки тысяч сотрудников. Основные причины кризиса можно свести к нескольким ключевым пунктам:
- Общемировой дефицит полупроводников, подогретый бумом потребительской электроники и криптовалют.
- Низкая гибкость глобальных цепочек поставок, не способных быстро восстановиться после коллапса.
- Полная зависимость современных автомобилей от микроэлектроники.
- Стратегические просчеты автопроизводителей в прогнозировании выхода из пандемийного кризиса.
Конечный плательщик — покупатель
Как это часто бывает, основное бремя ляжет на плечи потребителей — покупателей автомобилей. В условиях острого дефицита цены неизбежно вырастут. Это уже происходит на рынке электроники, и автомобильный рынок не станет исключением.
В ближайшей перспективе у желающих купить новую машину будет непростой выбор: либо ждать своей очереди у дилера несколько месяцев, либо переплачивать за почти новый автомобиль на вторичном рынке. Быстро решить проблему не удастся. Оптимистичные прогнозы говорят о стабилизации поставок у крупных игроков (Volkswagen, GM, Toyota) к середине весны 2021 года и сокращении очередей к лету.
Пессимистичный сценарий предполагает, что перебои могут продлиться до конца года или даже дольше.
Есть ли свет в конце туннеля? Позитивные изменения
Как любой серьезный кризис, нынешний заставит отрасль меняться. Вероятно, усилится тенденция к унификации электронных компонентов среди разных автобрендов. Это повысит гибкость цепочек поставок в будущем. Также возможно создание отраслевых механизмов страхования рисков, например, совместных инвестиций в специализированные производства чипов.
Не стоит забывать и о расширении мощностей по выпуску полупроводников. В США новая администрация взяла вопрос на особый контроль, планируя резко нарастить внутреннее производство. Азиатские гиганты, лидеры рынка, также строят новые фабы в беспрецедентных масштабах. Эти меры, хоть и не дадут мгновенного эффекта, заложат основу для большей стабильности в будущем.
Фото взяты из открытых источников.
Это интересно: Неудобные факты об электромобилях или Пять курьёзов и опасностей «безбензинового» мира
Больше интересных статей здесь: Совет.
Источник статьи: Как дефицит чипов, биткоин и ошибочные прогнозы лишили нас автомобилей в 2021 году.