La grande image: Il est rare de voir des reportages grand public sur les défis liés à l’industrie des semi-conducteurs, mais lorsque certaines usines de fabrication automobile aux États-Unis ont récemment été fermées en raison d’une pénurie de puces, tout le monde a soudainement voulu comprendre pourquoi. Les reportages qui ont suivi ces histoires ont fini par mettre en lumière des domaines d’activité peu compris, tels que les chaînes d’approvisionnement de l’industrie automobile et technologique, ainsi que des entreprises peu connues, notamment le fabricant de puces basé aux États-Unis GlobalFoundries.
En cours de route, les médias et les politiciens ont pris une conscience aiguë des défis auxquels est confrontée la fabrication de semi-conducteurs aux États-Unis, ainsi que de la dépendance des industries, même en apparence traditionnelles, à l’égard des puces et des technologies numériques.
Bon nombre d’entre eux ont découvert que GlobalFoundries était un fournisseur essentiel de nombreuses entreprises automobiles. Ce que beaucoup n’ont pas vraiment compris, cependant, c’est exactement pourquoi c’est le cas. Cela s’explique en partie par le fait que la connexion est complexe qui, pour bien comprendre, nécessite d’approfondir les détails sur la manière et la raison pour laquelle ces chaînes d’approvisionnement de la technologie automobile existent dans leur état actuel, ainsi que sur le fonctionnement de certaines technologies de traitement de puces clés. Ce n’est pas quelque chose qui va plaire à un public grand public.
Ce qui est encore plus intéressant que ces éléments essentiels, cependant, est de voir comment ces relations commerciales continuent d’évoluer et ce que ces changements disent sur l’évolution de l’ensemble de l’industrie automobile.
Un exemple typique est un nouvellement annoncé traiter avec le fournisseur de niveau 1 Bosch travaillant directement avec GlobalFoundries (GF) pour développer une nouvelle puce radar axée sur les applications ADAS (Advanced Driver Assistance Systems). Bosch a conçu un SoC (System on Chip) utilisant la technologie des ondes millimétriques – oui, similaire à ce qui est utilisé pour la 5G – qui sera construit en utilisant le processus de fabrication 22FDX RF de GlobalFoundries.
Un peu de contexte supplémentaire expliquera pourquoi cette annonce apparemment basique est beaucoup plus importante qu’elle n’y paraît au départ. Premièrement, cela aide à comprendre que les chaînes d’approvisionnement automobiles d’aujourd’hui sont extrêmement complexes.
Il existe plusieurs couches, ou «niveaux», de fournisseurs qui contribuent à différents sous-systèmes d’une voiture (tels que le système d’infodivertissement, les commandes de climatisation, les fonctions de conduite assistée ou autonome, etc.) que les constructeurs automobiles regroupent ensuite en différentes marques de voitures, certains éléments pouvant être utilisés sur plusieurs marques, tandis que d’autres restent uniques à une marque particulière.
Sous les niveaux 1, se trouvent les fournisseurs de niveau 2 et 3 qui vendent des composants qui entrent dans ces sous-systèmes de niveau supérieur. Certains de ces fournisseurs de niveau 2 et 3 sont des fabricants de semi-conducteurs, comme NXP et Renesas, qui fabriquent des puces pour les différents calculateurs (unités de contrôle électronique) qui, comme leur nom l’indique, «contrôlent» ces différents sous-systèmes. Beaucoup de voitures les plus avancées d’aujourd’hui ont plus de 100 ECU (certaines peuvent être aussi simples que de contrôler les fenêtres et les rétroviseurs) et même les voitures bas de gamme en ont généralement 30 à 40, ce qui rend les voitures beaucoup plus tributaires des puces que la plupart des gens ne le pensent.
Dans le cas des récentes pénuries qui ont conduit à des arrêts de production, le problème était que lorsque les commandes de voitures ont chuté immédiatement après le déclenchement de la pandémie, les constructeurs automobiles ont considérablement réduit leurs commandes. Quand ils ont fait cela, les fournisseurs de puces ont déplacé leur capacité de fabrication vers des composants pour tous les autres appareils de haute technologie dont les ventes ont explosé pendant la pandémie. Ensuite, les ventes de voitures ont commencé à augmenter et les constructeurs automobiles sont retournés vers ces fournisseurs de puces (dont beaucoup n’avaient jamais eu de relations directes avec les constructeurs automobiles, mais plutôt avec des fournisseurs de niveaux 2 et 1) et ont demandé plus. Malheureusement, les pièces automobiles avaient été déplacées à l’arrière de la ligne prioritaire, en particulier parce que certaines de ces puces automobiles étaient à faible marge, et ce n’est pas un processus rapide pour revenir en arrière.
L’industrie automobile a enfin commencé à subir l’impact de la consolidation technologique, un peu comme les premiers jours du smartphone.
L’industrie automobile a enfin commencé à subir l’impact de la consolidation technologique, un peu comme les premiers jours du smartphone. À l’époque où Nokia était le roi du monde des téléphones portables, ils agissaient également en tant que consolidateurs de plusieurs composants individuels différents – dans leur cas, une unité radio, un processeur principal, une puce audio, un contrôleur d’affichage, des convertisseurs analogique-numérique, etc. —Typiquement avec deux ou trois fournisseurs différents de chaque élément. Cependant, lorsque la plupart de tous ces composants ont été regroupés dans un seul SoC – comme ce que Qualcomm a fait avec sa gamme Snapdragon – l’ensemble du secteur a été bouleversé.
En conséquence, nous nous sommes retrouvés avec des smartphones modernes et un tout nouveau groupe de fabricants de smartphones. Poussé par des entreprises comme Tesla, qui pouvaient commencer leurs conceptions à partir de zéro avec des composants plus avancés et, tout aussi important mais beaucoup moins compris, n’avaient pas la structure d’entreprise qui encourageait les conceptions automobiles basées sur l’assemblage de différents composants, la voiture et L’industrie du camion connaît des innovations perturbatrices conceptuellement similaires.
Pour en revenir à l’annonce de Bosch-GF, l’un des nombreux aspects intéressants de l’accord est que Bosch a essentiellement court-circuité la chaîne d’approvisionnement à plusieurs niveaux et a confié sa propre conception directement à un partenaire de fabrication de puces de GlobalFoundries. Tout comme les fournisseurs de smartphones innovants l’ont découvert, la seule façon pour les fournisseurs automobiles tournés vers l’avenir d’avoir un impact significatif est de disposer de technologies uniques et de leur propre propriété intellectuelle (PI) de base. La simple intégration des technologies d’autres personnes ne suffit plus, c’est pourquoi Bosch a choisi de donner vie à sa propre adresse IP avec ce nouveau design.
Du point de vue de GlobalFoundries, le fait que Bosch ait choisi de les accompagner par rapport à d’autres fournisseurs avec des nœuds de processus plus avancés (lecture, plus petits) témoigne non seulement de la diversité croissante des fournisseurs de puces, mais aussi de la nécessité d’une spécialisation accrue dans les semi-conducteurs.
GloFo a pris une décision stratégique, mais quelque peu controversée, il y a près de trois ans, d’arrêter de fabriquer des puces plus petites et de se concentrer à la place sur des techniques plus spécialisées, telles que FD-SOI (silicium entièrement appauvri sur isolant), qui dépendent beaucoup moins de la taille du transistor.
Pour une industrie apparemment obsédée par l’idée de réduire la taille des transistors depuis ses débuts, l’idée de s’arrêter à 12 nm a semblé presque hérétique à certains. Ce que beaucoup n’ont pas réalisé, cependant, c’est que des techniques comme FD-SOI – qui intègre une fine couche de matériau isolant juste sous le transistor en silicium, ce qui signifie que le silicium est presque sur l’isolant – sont parfaitement adaptées à un certain nombre de différents et maintenant applications très populaires, telles que RF (radiofréquence) et autres conceptions analogiques, y compris les radars automobiles.
Les bases raison d’être pour FD-SOI est de réduire la quantité de fuite d’électrons qui se produit généralement sur les puces grand public car elles sont réduites en taille, tout en réduisant la consommation d’énergie. L’un des avantages critiques dans le monde réel de la structure de la puce est qu’elle permet aux composants analogiques intégrés dans la conception de générer des signaux plus propres et plus puissants – deux caractéristiques parfaitement adaptées à la transmission (et à la réception) de signaux analogiques comme les ondes radio utilisées. avec les smartphones et les systèmes radar.
L’industrie automobile traverse des transformations spectaculaires dues au changement fondamental dans la conception des voitures.
Le 22FDX de GF est leur interprétation unique de la technologie FD-SOI, produite dans un nœud de processus de 22 nm dans leur usine de Dresde, en Allemagne, qui semble répondre assez bien aux exigences du radar Bosch à 70 GHz mmWave. Apparemment, un autre aspect de l’accord est que GF est le seul fabricant de puces à disposer de capacités de test mmWave sur site, que ce soit pour la plage 24-39 GHz utilisée pour les téléphones 5G mmWave, ou la plage supérieure 70+ GHz utilisée pour le radar. Les tests sur site facilitent la vérification des puces, ce qui devrait rendre le processus de production en cours plus rapide et plus efficace.
L’industrie automobile traverse des transformations spectaculaires, non seulement impulsées par la pandémie, mais aussi par le changement fondamental dans la conception des voitures. Ceci, à son tour, conduit à repenser et à refondre les relations entre les constructeurs automobiles et leurs fournisseurs technologiques, comme l’illustre ce récent accord GF / Bosch. En regardant encore plus loin, cependant, il est clair que nous ne sommes qu’au début de ce qui promet d’être un bouleversement long et mouvementé dans le monde de la technologie automobile. Ça va être amusant à regarder.
Bob O’Donnell est le fondateur et analyste en chef de TECHnalysis Research, LLC une société de conseil en technologie qui fournit des services de conseil stratégique et d’études de marché à l’industrie technologique et à la communauté financière professionnelle. Vous pouvez le suivre sur Twitter @bobodtech.
