На апрельской выставке электроники в Шанхае китайские производители полупроводников активно рекламировали комплексные отечественные решения. Однако за патриотической риторикой скрывается структурная зависимость: Китай по-прежнему нуждается в американских микросхемах, особенно в секторе автопрома и промышленной автоматизации. Эти компоненты, несмотря на стратегическую значимость, остались незаменимыми для целого ряда критических производственных цепочек.

Источник изображения: citexpo.org

Уязвимость Китая стала очевидной, когда в конце апреля Пекин освободил восемь категорий американских микросхем от импортных пошлин в размере 125 %, введённых в рамках торговой войны с США. Как сообщили источники в отрасли, это решение стало результатом давления со стороны китайских автопроизводителей, испытывающих дефицит важнейших импортных чипов. В список вошли компоненты, без которых современные автомобильные системы невозможны — в частности, микроконтроллеры и аналоговые полупроводники.

Торговая война между США и Китаем выявила взаимные критические зависимости. Администрация Дональда Трампа (Donald Trump) освободила от пошлин продукцию, включая iPhone и другую электронику, собираемую преимущественно в Китае. В ответ Пекин ограничил экспорт редкоземельных элементов, критически необходимых для американского высокотехнологичного производства. При этом США сохраняют контроль над определёнными сегментами рынка чипов, включая микроэлектронику, применяемую в автотранспорте, где доминируют американские и европейские производители.

Хотя американские микросхемы составляют лишь небольшую часть китайского импорта чипов, они включают ключевые компоненты для автопрома — микроконтроллерные блоки, сравнимые с мини-компьютерами, и аналоговые чипы, обрабатывающие сигналы. Эти позиции были включены в список исключений, утверждённый Пекином. В результате пошлины были отменены более чем для 90 % чипов, импортируемых Китаем из США.

По данным китайской таможенной службы, в 2024 году объём импорта полупроводников достиг $412 млрд, что на 10 % выше показателя предыдущего года. Несмотря на многолетние усилия по наращиванию внутреннего производства, зависимость от импорта продолжает расти. Особенно ярко это проявляется в автомобильной отрасли, где спрос на микросхемы увеличивается вслед за расширением функциональности — от цифровых дисплеев и голосового управления до систем автономного вождения. Эти функции требуют более сложных микропроцессоров, поставки которых Китай пока не способен обеспечить полностью.

В 2024 году импорт чипов составил $412 млрд, что подтверждает сохраняющуюся зависимость Китая от зарубежных поставок. Источник изображения: China's General Administration of Customs

Традиционно рынок автомобильных микросхем контролируется западными производителями. Texas Instruments, Infineon, NXP, STMicroelectronics и Renesas обеспечивают основные поставки компонентов, отвечающих за управление электроникой в транспортных средствах. В отличие от процессоров для смартфонов или ИИ, эти чипы менее технологичны, но критичны, ведь без них невозможно функционирование современных автомобилей.

Китайские власти, по словам источников, проинформировали автопроизводителей о необходимости с 2025 года использовать в автомобилях не менее 25 % чипов отечественного производства. Однако к концу 2024 года эта доля составляла лишь около 15 %. Рост показателя тормозится сложностью разработки: полный цикл проектирования микросхем занимает до двух лет, а для автомобильных чипов требуется ещё два-три года на тестирование и сертификацию. Высокие требования к надёжности делают производителей крайне осторожными при выборе новых поставщиков.

Как сообщили источники, недавно прошли переговоры с компаниями Texas Instruments и NXP о возможном расширении производства чипов на территории Китая. На автосалоне в Шанхае Китайский альянс автомобильных чипов (China Automotive Chip Alliance — CACA) продемонстрировал отечественные решения с пометкой «100 % внутренний контроль». Тем не менее, большая часть этих решений пока не обеспечивает стабильных объёмов и надёжности, необходимой для массового применения.

На шанхайской выставке компания Geehy Semiconductor представила микроконтроллер, который, по словам инженера Ян Чао (Yang Chao), может заменить аналоги Texas Instruments и других зарубежных компаний. Он отметил, что во время глобального дефицита микросхем в 2021 году спрос на китайскую продукцию резко вырос, поскольку покупатели были вынуждены искать альтернативы. По его словам, стратегия локализации уже привела к росту числа заказчиков — как в Китае, так и в некоторых европейских странах. Компания делает ставку на технологическую зрелость и конкурентоспособную цену, хотя пока остаётся нишевым игроком.

Отечественные автопроизводители столкнулись с нехваткой электронных компонентов после ухода зарубежных поставщиков с российского рынка. Снизить зависимость от импорта в этой сфере призвана новая инициатива, которая возлагает на российский холдинг GS Group, чьей дочерней структуре предстоит наладить выпуск автомобильных полупроводниковых компонентов.

Источник изображения: "АвтоВАЗ"

По словам генерального директора компании GS Nanotech Сергея Пластинина, на которого ссылаются «Ведомости», данное предприятие уже отгрузило первую партию автомобильных микросхем собственного производства одному из клиентов. Его имя, как и величина партии, не раскрываются. По крайней мере, GS Nanotech предстоит заняться операциями по упаковке микросхем, которые найдут применение в российском автопроме. Клиентами GS Group станут производители разного рода электронных блоков типа той же «Итэлмы», чья продукция устанавливается в транспортные средства «АвтоВАЗа». Сертификаты, подтверждающие соответствие продукции GS Nanotech отраслевым требованиям, уже получены.

В марте прошлого года российское правительство обновило требования к автомобильному транспорту, закупаемую для государственных нужд по федеральному закону 44-ФЗ. Подобная продукция должна обеспечивать определённый уровень локализации, который оценивается в условных баллах. Этот уровень локализации постепенно будет увеличиваться. С января следующего года легковые машины должны будут набирать не менее 5500 баллов, а грузовые — не менее 5800 баллов. Подчеркнём, что речь идёт только о технике, закупаемой для государственных нужд.

GS Group российский рынок электронных компонентов оценивает в 14–16 млрд рублей и считает весьма перспективным. Потребности «АвтоВАЗа» в микросхемах, например, компания готова закрыть на 80 %. Если в текущем году этот автопроизводитель собирается выпустить 500 000 машин, то потребность «АвтоВАЗа» в микросхемах может достичь 175 млн штук в год, исходя из расчёта по 350 чипов на одну машину.

Доля отечественной компонентной продукции в автопроме РФ сейчас не превышает 15–25 %, поэтому в плане локализации выпуска чипов участникам рынка есть куда стремиться. По оценкам руководства Mains Lab, доля импортных комплектующих в составе систем управления, торможения и климат-контроля в составе отечественных автомобилей достигает 50 %. При этом доля электронных блоков российского производства в российских машинах достигает 80 %, поэтому нужно заниматься локализацией более мелких полупроводниковых элементов. Многие из электронных систем, непосредственно влияющих на безопасность транспортного средства, импортируются едва ли не полностью.

GS Group не станет монополистом в указанном сегменте рынка, поскольку предприятие «Микрон» получило сертификат соответствия продукции международным стандартам качества и безопасности несколько раньше. Компания уже предлагает приличный ассортимент полупроводниковых компонентов для различных бортовых систем автомобилей. В прошлом году была запущена новая линия «Микрон» по упаковке микросхем в пластиковые корпуса. До 2022 года отечественные производители транспортных средств полагались преимущественно на зарубежных поставщиков. Конкуренцию российским поставщикам сейчас готовы составить китайские и белорусские компании.

Стоимость отечественных электронных компонентов окажется ниже западных, но выше китайских, поскольку ограничен не только рынок сбыта, но и сами производственные мощности, которые сейчас в приоритетном порядке удовлетворяют потребности оборонной промышленности. По оценкам сторонних аналитиков, упаковка чипов в России будет дороже зарубежной на 20–50 %, а по сложным вариантам разница может достигать и 100 %. Логистика во многом определяет подобные затраты, как и происхождение самих кремниевых пластин с чипами. В первую очередь российские полупроводниковые компоненты будут использовать в бюджетной линейке отечественных автомобилей.

Государственная статистика показывает, что китайская автомобильная промышленность менее чем на 10 % обеспечена полупроводниковыми компонентами местной разработки, и продолжает сильно зависеть от импорта. По некоторым оценкам, степень этой зависимости достигает даже 95 %, что для крупнейшего в мире рынка автомобилей не очень хорошо.

Источник изображения: BYD

Представители Development Research Centre, на прошлогодние заявления которых ссылается ресурс South China Morning Post, подчёркивают, что в сфере управляющей электроники и средств вычислений на транспорте китайская промышленность способна себя обеспечить менее чем на 1 %, а по силовой электронике и микросхемам памяти суверенитет оценивается в 8 %. Весной прошлого года политическое руководство КНР поставило перед китайскими автопроизводителями цель довести долю локально выпускаемых полупроводниковых компонентов до 25 % уже к концу наступившего года.

Объёмы выпуска электромобилей в КНР растут стремительно, дополнительно усиливая потребность в полупроводниковых компонентах. Если традиционные машины с ДВС требуют от 600 до 700 чипов на каждый автомобиль, то в случае с электромобилем это количество возрастает до 1600 штук. Наличие функций типа автопилота увеличивает показатель до 3000 чипов. По итогам первых 11 месяцев прошлого года в Китае было выпущено 11,49 млн электромобилей, что на 37,5 % больше показателей аналогичного периода 2023 года. Электромобили составили 40,8 % всех легковых машин, выпущенных на территории Китая.

Удельный вес чипов в себестоимости автомобиля также возрастает. Если в 2019 году они претендовали лишь на 4 % стоимости машины, то к 2030 году доля может вырасти до 20 %. При этом даже выпускаемые на территории Китая автомобильные чипы преимущественно произведены зарубежными компаниями Infineon, NXP, STMicroelectronics, Texas Instruments и Renesas Electronics. Если говорить о продвинутой электронике, которая участвует в управлении транспортным средством, то доля иностранных производителей на китайском рынке ещё выше. Процессоры Nvidia Orin X и Tesla FSD с января по сентябрь прошлого года занимали на нём 37,8 и 26,7 % соответственно. Американская Qualcomm почти безраздельно доминирует в сегменте чипов для бортовых информационно-развлекательных систем. Власти КНР в начале декабря предостерегли местных автопроизводителей от чрезмерной зависимости от чипов американского происхождения.

Китайские производители чипов при этом могут предложить альтернативы преимущественно в сфере аналоговых решений, силовой электроники и некоторых видов датчиков. Наладить же выпуск передовой электроники в условиях санкций проблематично. При этом компании Nio и XPeng объявили о завершении разработки собственных процессоров для автопилота. В дальнейшем для рынка было бы полезным появление неких единых для всей китайской промышленности решений, поскольку унификация и большие объёмы производства позволили бы сократить затраты на выпуск и покупку этих компонентов.

К автомобильной электронике, которая в наши дни проникает в самые разные системы в составе транспортных средств, предъявляются особые требования по надёжности и устойчивости к экстремальным температурам, а также вибрации. Компания Samsung недавно сообщила, что смогла сертифицировать свою память LPDDR4X на соответствие требованиям Snapdragon Digital Chassis компании Qualcomm.

Источник изображения: Samsung Electronics

По сути, это означает, что Qualcomm доверяет Samsung с точки зрения использования микросхем LPDDR4X в составе мультимедийных систем автомобилей и систем активной помощи водителю, которые оснащает собственными процессорами семейства Snapdragon. Как отмечается, Samsung также разрабатывает память LPDDR5 для использования в автомобильном сегменте, образцы соответствующих микросхем она начнёт поставлять клиентам в четвёртом квартале текущего года. Эти чипы обеспечат высочайшую скоростью передачи информации до 9,6 гигабит в секунду даже в условиях экстремальных температур.

Соответствующая требованиям стандарта AEC-Q100 память LPDDR4X компании Samsung способна работать стабильно при температурах от минус 40 до плюс 105 градусов по шкале Цельсия. Для использования в составе автомобильных мультимедийных систем предназначены микросхемы памяти объёмом до 32 Гбайт. Свою первую память для автомобильной отрасли Samsung выпустила в 2017 году, предложив микросхемы eUFS раньше, чем это сделали конкуренты. В прошлом году был освоен выпуск памяти UFS 3.1 для автомобильного сегмента. По данным HIS, компания Samsung удерживает 32 % рынка памяти для автомобильных систем, уступая только Micron с её 44 %. Как считают эксперты Omdia, мировой рынок автомобильной электроники в период с 2023 по 2028 годы будет в среднем расти на 8 % ежегодно, а сегмент специализированной DRAM будет прибавлять по 16 % в год. К 2027 году его оборот превысит $100 млрд.

Сегодня ПАО «Элемент» и АО «Кама» подписали соглашение о сотрудничестве, в рамках которого «Элемент» будет поставлять для электромобиля «Атом» силовую электронику на основе карбида кремния: транзисторы, силовые диоды, модули и преобразователи. Эти устройства используются в управлении электродвигателем и зарядной инфраструктуре.

Источник изображения: «Атом»

Карбид кремния отличается высокой температурной стабильностью, электропроводностью, прочностью и механической стойкостью. По словам представителя «Элемента» «проектная мощность нового предприятия в Зеленограде составит 100 000 пластин на кремнии и 40 000 пластин на карбиде кремния в год». Производство новых компонентов силовой электроники должно стартовать уже в 2025 году.

Компания «Элемент» была создана в 2019 году на базе активов АФК «Система» и «Ростеха». В её состав вошли: крупнейший российский производитель чипов «Микрон», НИИ электронной техники, НИИ электронной и микроэлектронной аппаратуры «Прогресс», Завод полупроводниковых приборов, Воронежский завод полупроводниковых приборов и другие компании. Предприятия «Элемента» занимаются производством интегральных микросхем, полупроводниковых приборов, силовой электроники, модулей, корпусов для микросхем и контактирующих устройств, а также радиоэлектронной аппаратуры.

Источник изображений: «Элемент»

В конце марта группа «Элемент» сообщила о планах инвестиций в производство автомобильной электроники в размере ₽20 млрд. По данным компании, в период с 2018 по 2022 год объём потребления силовой электроники в России рос в среднем на 10 % в год и к концу 2022 году составил ₽23,7 млрд, причём в этот период спрос на российском рынке удовлетворялся преимущественно за счёт импортных поставок. По прогнозам, в ближайшие годы потребление автомобильных электронных силовых компонентов будет расти в среднем на 4 % в год.

«Идёт поэтапный переход на российские компоненты, и в отечественных блоках уже можно найти российские резисторы, печатные платы, конденсаторы, а в ближайшие месяцы должны начаться серийные поставки активных компонентов и модулей», — прокомментировал ситуацию на рынке автомобильных электронных компонентов директор «Консорциума предприятий в сфере автомобильных электронных приборов и телематики» Дмитрий Корначев. Среди ключевых поставщиков электронных блоков он назвал НПП «ИТЭЛМА», «Автоэлектронику», «Новые решения драйва» и другие предприятия.

«После 2022 года отрасль перешла на санкционно стойкую компонентную базу, и сейчас ведётся работа по углублению компетенций и уровня локализации изделий, – отметил Корначев. – В связи с ростом доли автомобилей китайских брендов на российском рынке значительная доля компонентов для них закупается в Китае. Но мы видим потенциал кратного роста внутреннего рынка автоэлектроники за счёт локализации данных машин, а также создания новых российских автомобилей, в том числе электромобилей».

Корначев сообщил, что на долю электротранспорта в России сейчас приходится около 3 % от общего спроса на автоэлектронику. Но он полагает, что к 2035 году электротранспорт будет потреблять «до половины спроса». Согласно стратегии развития автомобильной промышленности России, к 2035 году производство электромобилей в России должно составить 289 000 штук.

По данным Минпромторга, в России на различных этапах внедрения находится более 20 ключевых видов электронных компонентов и более 100 других типономиналов. Отечественная промышленность производит пассивные компоненты, в частности резисторы, конденсаторы и печатные платы. На данный момент полностью закрыта потребность в основных электронных блоках управления для автотранспорта, а к 2025 г. при поддержке Минпромторга на рынке серийно появятся российские разъёмы.

Серийное производство основанного на отечественной модульной платформе компактного электромобиля «Атом» должно начаться в 2025 году на столичном заводе «Москвич». Электрокар разработан Российским стартапом «Кама», ключевой инвестор проекта — дочерняя структура «Росатома» «Рэнера» – отраслевой интегратор в области систем накопления энергии. В настоящий момент ведутся испытания функциональных прототипов. Будущие объёмы производства электрокаров представитель «Камы» не раскрывает.

Intel объявила на выставке CES 2024 о намерении выпустить автомобильные версии своих новейших процессоров с поддержкой искусственного интеллекта и тем самым отвоевать доли Qualcomm и NVIDIA, которые уже активно осваивают транспортную отрасль.

Источник изображения: Rubaitul Azad / unsplash.com

Компания также сообщила, что поглотит Silicon Mobility — французский стартап, разрабатывающий процессоры и ПО для управления двигателями электромобилей и бортовыми системами зарядки. Стоимость сделки не уточняется. Первым покупателем ИИ-систем Intel станет китайский производитель электромобилей Zeekr — его машины получат полный комплект передовых решений, включая поддержку видеоконференций и голосовых помощников. В автомобильных системах на чипе Intel будет адаптированная версия технологии AI PC, учитывающая требования к долговечности и производительности транспортных средств.

Intel и ранее поставляла автопроизводителям чипы для информационно-развлекательных систем — её процессоры работали на 50 млн автомобилей, но инициативу компании перехватили NVIDIA и Qualcomm, предложившие свои решения для технологий автопилота и информационно-развлекательных систем. Глава автомобильного подразделения Intel Джек Уист (Jack Weast) посетовал, что компания приложила недостаточно усилий, чтобы донести информацию о своих успехах в этой отрасли до потребителя, но теперь она намерена это исправить.

Уист также отметил, что решения конкурентов зачастую являются слишком мощными и дорогими для реальных потребностей автопрома, а масштабированию они не подлежат. Он явно имел в виду NVIDIA, которой в минувшем году пришлось заручиться поддержкой MediaTek — лидирующего поставщика решений для информационно-развлекательных систем, используемых в недорогих автомобилях. Альянс поможет NVIDIA предлагать клиентам более простую и менее дорогую продукцию.

Intel также пообещала не предъявлять к своим потенциальным клиентам завышенных требований — они смогут использовать любые платформы автопилота, в том числе отличные от ранее входившей в Intel компании Mobileye и другие решения от поставщиков на свой выбор. Это поможет автопроизводителям экономить средства, внедряя системы Intel только там, где в них есть фактическая потребность.

Во второй половине этого года доля выручки LG Electronics, получаемая в автомобильном сегменте, должна составить 14 % от совокупных денежных поступлений южнокорейского производителя. К концу десятилетия, по мнению генерального директора Уилльяма Чо (William Cho), решения для транспортной инфраструктуры будут формировать до $17 млрд выручки, что соответствует доле в 20 %.

Источник изображения: Jean Chung, Bloomberg

Подобные прогнозы прозвучали из уст назначенного на соответствующий пост главы LG Electronics в недавнем интервью Bloomberg. В сегменте «мобильности», как поясняет генеральный директор компании, она должна стать одним из ведущих игроков. Корейский производитель намерен сконцентрироваться на выпуске тех продуктов, которые он умеет делать хорошо. Непосредственно выпускать электромобили LG Electronics не собирается, но открыта для сотрудничества как с существующими автопроизводителями, так и с будущими. Этот комментарий также относится и к получившим распространение слухам о готовности LG Electronics участвовать в выпуске электромобилей марки Apple, хотя напрямую такое взаимодействие между компаниями руководство первой обсуждать в публичной сфере не готово.

В июле LG Electronics опубликовала стратегический план, согласно которому собирается на развитие новых видов деятельности потратить около $37 млрд. Автомобильный сектор к тому моменту должен стать одним из самых активно растущих с точки зрения выручки. По сути, компания уже является крупным игроком рынка автомобильных компонентов, располагая заказами на сумму около $80 млрд. Часть этой суммы будет получена за поставки силовых установок для электромобилей. Большинство производителей Северной Америки и Европы получает соответствующую продукцию именно от LG Electronics.

Совместное предприятие с контрактным автопроизводителем Magna позволяет LG участвовать в разработке глубоко интегрированных программно-аппаратных комплексов для транспортных средств. Помимо информационно-развлекательных систем, LG Electronics участвует в создании систем активной помощи водителю.

В сфере бытовой электроники LG Electronics ощущает растущую конкуренцию со стороны китайских производителей, но надеется сохранить свои позиции как в верхнем ценовом диапазоне, так и в начальном, а также получать выручку от услуг, связанных с бытовой техникой. Компания нацелена на постоянное лидерство, как резюмировал её руководитель. Спешно переносить производство продукции за пределы Китая компания не собирается, но вынуждена пристально следить за развитием геополитической обстановки.

Полупроводниковая компания NXP Semiconductors сообщила о сотрудничестве с тайваньским контрактным производителем микросхем TSMC в сфере выпуска магниторезистивной оперативной памяти (MRAM) для применения в автомобилях, которая впервые в данной сфере будет построена на 16-нм техпроцессе FinFET.

Источник изображения: NXP Semiconductors

Поскольку автопроизводители активно наращивают выпуск программно-конфигурируемых моделей авто, существует необходимость в поддержке выпуска нескольких поколений программных обновлений для одной аппаратной платформы. В NXP Semiconductors считают, что их процессоры S32 в сочетании с быстрой высоконадёжной энергонезависимой оперативной памятью следующего поколения, производимой по 16-нм технологии FinFET, представляют собой идеальную аппаратную платформу для таких задач.

По словам NXP Semiconductors, память MRAM способна обновить 20 Мбайт программного кода примерно за 3 секунды. Для сравнения, флеш-памяти требуется порядка одной минуты для выполнения той же задачи. Таким образом, использование MRAM-памяти сводит к минимуму время простоя, связанное с обновлением программного обеспечения, и позволяет автопроизводителям устранять узкие места, возникающие из-за длительного времени программирования модулей. Кроме того, MRAM-память способна обеспечить до миллиона циклов перезаписи и её уровень надёжности в 10 раз выше, чем у флеш-памяти и других новых технологий памяти.

Программные OTA-обновления позволяют автопроизводителям расширять функциональность своих автомобильных линеек, повышая комфорт, безопасность и удобство их использования владельцами. Поскольку практика оснащения автомобилей программными функциями становится все более распространённой, частота выпуска обновлений этих функций будет только увеличиваться. На фоне этого скорость и надёжность памяти MRAM станут ещё более важными, отмечают в NXP Semiconductors.

Технология встраиваемой MRAM-памяти на основе 16-нм техпроцесса FinFET компании TSMC значительно превосходит все требования, диктуемые сферой автомобилестроения. Она поддерживает технологию пайки расплавлением дозированного припоя, выдерживает до миллиона циклов перезаписи, а также способна обеспечить сохранение записанных на неё данных в течение 20 лет при экстремальной температуре до 150 градусов Цельсия.