Pęknięte ogniwo. Mikroczipowy kryzys zmieni rynek motoryzacyjny [MOTO 2030]

Łukasz Kifer
Producenci nie wiedzą, co robić. Koncerny motoryzacyjne najpierw powstrzymał mikropasożyt, a teraz mikroprocesor. Gdy chcieli ruszyć ze zdwojoną siłą, by nadrobić zaległości i zaspokoić wygłodniały rynek, okazało się, że nie mają z czego produkować nowych aut. A to dopiero początek kłopotów.

MOTO 2030 to copiątkowy cykl Gazeta.pl, w którym poruszamy najważniejsze tematy dotyczące przyszłości motoryzacji, transportu i technologii. Nie zabraknie tu także ciekawych historii konstruktorów oraz opisu dziejów firm, których przeszłość ma wpływ na to, jak będzie wyglądała motoryzacja przyszłości. Samochody, drogi i miasta na naszych oczach bardzo dynamicznie się zmieniają. Co piątek dziennikarze Moto.pl będą o tych zmianach pisać. Tutaj znajdują się wszystkie artykuły z cyklu MOTO 2030.

Zobacz wideo Do Studia Biznes przyjechało kultowe Mini w najnowszej odsłonie

Szef Forda Jim Farley w kwietniu 2021 r. powiedział, że kryzys wywołany przez braki półprzewodników na rynku to największy szok dla motoryzacji, jakiego był świadkiem. Farley nie żartował. Światowy przemysł samochodowy może stracić aż 110 miliardów dolarów i wyprodukować miliony aut mniej, niż zamierzał.

Kolejne firmy zatrzymują linie produkcyjne, a na placach towarzyszących fabrykom rosną szeregi niekompletnych samochodów. Podobno nawet odporna na kryzys Tesla zgromadziła pod fabryką w Fremont 10 tys. samochodów. Zabrakło w nich małych, ale bardzo istotnych elementów: układów scalonych, które są mózgami nowoczesnych samochodów.

Nowoczesne samochodowe wskaźniki sterowane mikroprocesoremPęknięte ogniwo. Mikroczipowy kryzys zmieni rynek motoryzacyjny [MOTO 2030]

Wbrew pozorom nowy impas potrwa o wiele dłużej od "koronakryzysu" i może mieć od niego groźniejsze konsekwencje. Nie tylko zmniejszy możliwości produkcyjne koncernów, ale też opóźni transformację rynkową i po raz kolejny podniesie jej koszty. Jeśli ktoś myśli, że to dobrze, bo wizja motoryzacji XXI wieku go przeraża i cieszy się, że przebrzydli kapitaliści wreszcie dostali za swoje, jest w błędzie. Przez kryzys na rynku mikroczipów samochody staną się dobrem luksusowym, niedostępnym dla wielu grup społecznych. Żeby to zrozumieć, trzeba znaleźć odpowiedź na kilka prostych pytań.

Mikroczipy są niezbędne do rozwoju motoryzacjiMikroczipy są niezbędne do rozwoju motoryzacji fot. GM

Do czego autom są potrzebne mikroczipy?

Do wszystkiego. W obiegu krążą różne terminy: półprzewodniki, procesory, komputerowe czipy itp. Ogólnie chodzi o układy scalone do motoryzacji. To zminiaturyzowane urządzenia elektroniczne o wielkim stopniu integracji. Są tworzone z milionów tranzystorów na bazie krzemowych półprzewodników. Potrafią bardzo szybko liczyć. Chodzi o tzw. SOC (System On a Chip) integrujące na jednej płytce kompletny mikrokomputer: mikroprocesor, pamięć, układy zasilające itp.

We współczesnych samochodach mają bardzo szerokie zastosowanie. W najnowocześniejszych można znaleźć do 12 oddzielnych układów SOC. Zajmują się obsługą systemów elektronicznych czterech podstawowych kategorii: multimedia, układ napędowy i jezdny, systemy wspomagające kierowcę (tzw. ADAS - Advanced Driver Assistance Systems) oraz różne elektromechaniczne urządzenia.

Linda Jackson, dyrektor generalna PeugeotLinda Jackson: "W chaosie czuję się dobrze"

Są niezbędne do działania nowoczesnego auta. W tej chwili decydują nie tylko o pracy zestawu multimedialnego na pokładzie, ale sterują również silnikiem, pracą zawieszenia, układu kierowniczego, wszelkimi systemami podwyższającymi poziom bezpieczeństwa aktywnego i pomagającymi kierowcy w czasie jazdy, a nawet elektrycznie sterowanymi fotelami, systemami alarmowymi, oświetleniem oraz wieloma innych urządzeniami. Bez nich samochód jest bezużyteczny.

Analityczne firmy już w 2016 r. oceniały wartość tego segmentu motoryzacyjnego rynku na około 23 miliardy dolarów (wg. danych Grand View Research), a w ostatnich latach gwałtownie wzrosła. Wszystkim producentom samochodów, dostarcza je kilku dostawców z całego świata. Firmy NXP Semiconductors, Infineon Technologies, Renesas Electronics, STMicroelectronics, Texas Instruments Inc., Robert Bosch GmbH, Continental AG i ON Semiconductor zaopatrują połowę przemysłu motoryzacyjnego.

ERGO Hestia pokryje koszty ratowania kontenerowca Ever GivenERGO Hestia pokryje koszty ratowania kontenerowca Ever Given Fot: kees torn/Flickr (CC BY-SA 2.0)

Skąd się wziął kryzys na rynku półprzewodników?

Najprostsza odpowiedź to COVID-19, ale na kryzys złożyło się wiele przyczyn. Epidemia koronawirusa była katalizatorem, który go wywołał. Podstawowe problemy z samochodowymi mikroczipami są następujące:

To wyspecjalizowany produkt, który potrafi opracować niewiele firm. Mikroczipy muszą działać w specyficznych warunkach (m.in. przy dużej wilgotności, amplitudzie temperatur i wibracjach) oraz wymagają przystosowania do samochodowego zasilania. Dlatego niewiele przedsiębiorstw na świecie je wytwarza, a tylko niektóre osiągnęły w tym mistrzostwo. Co ciekawe wśród wytwórców najnowocześniejszych mikroczipów do motoryzacji jeszcze nie ma Chińczyków. Braki w tym segmencie rynku są praktycznie niemożliwe do zastąpienia przez innych wytwórców elektroniki.

Epidemia wymusiła zamknięcie fabryk samochodowych mikroczipów na kilka miesięcy. Kryzys uderzył z opóźnieniem, kiedy producentom samochodów skończyły się zgromadzone zapasy. A zazwyczaj nie mają ich wiele. Inercja kryzysu była tak duża tylko dlatego, że również fabryki samochodów nie pracowały przez miesiące albo robiły to na pół gwizdka.

Motoryzacja przechodzi właśnie gwałtowną przemianę. Do jej filarów: elektryfikacji, autonomii i komunikacji niezbędne są mikroczipy i zapotrzebowanie na takie układy gwałtownie wzrosło. Poza tym są coraz bardziej skomplikowane, trzeba je ciągle unowocześniać. Rosnący popyt (niektórzy twierdzą, że nawet 10-krotnie) zderzył się z niską podażą. Motoryzacja potrzebuje coraz więcej czipów, a firmy elektroniczne nie są w stanie ich dostarczyć.

Przemysł motoryzacyjny jest wyjątkowo konkurencyjny. Rywalizuje na nim wiele produktów bardzo wysokiej jakości. Żeby przetrwać wojnę cenową, firmy stale obniżają koszty działalności, co prowadzi do niemal całkowitej likwidacji zapasów magazynowych. Koncerny je minimalizują, przechodząc na system dostaw just-in-time, który działał jak szwajcarski zegarek, dopóki coś nie wyłamało jego trybików.

Pierwsza opona z indeksem HL (High Load) do samochodów elektrycznychDariusz Wójcik: "W 2030 roku w Polsce może być 1,6 mln samochodów elektrycznych" [MOTO 2030]

Konsumenci nowych samochodów są rozkapryszeni: przyzwyczajeni do wysokiej podaży aut i dużych rabatów. Podobne kryzysy występowały również na innych rynkach, np. elektroniki użytkowej, ale tam kolejki do sklepów są czymś normalnym. Klienci czekają miesiącami na iPhone'y czy konsole Playstation 5. W motoryzacji w takim stopniu niedobory miejsce po raz pierwszy od bardzo dawna, a być może w całej jej historii. Dlatego aktualny kryzys jest tak szokujący i nagłaśniany.

Kiedy przemysł motoryzacyjny próbował się z niego podźwignąć, uderzyły w niego nowe plagi: gigantyczny kontenerowiec Ever Given z dostawą części utknął w Kanale Sueskim, a japońskim mieście Naka spłonęła fabryka półprzewodników do motoryzacji. Zdarzyło się to w momencie, gdy każdy dzień był dla producentów aut na wagę złota.

Jeśli połączyć te czynniki w jeden schemat, łatwiej pojąć, że wszystkie elementy systemu były napięte do granic możliwości. Prędzej czy później musiało coś w nim pęknąć. Tak się stało z powodu epidemii, ale to nie znaczy, że po jej wygaszeniu problem zniknie. Eksperci twierdzą, że kryzys wywołany przez brak mikroczipów może potrwać dwa lata, a wyjście z niego będzie kosztowne.

Ondrej Burkacky z firmy McKinsey & Co. ocenia, że światowa produkcja samochodów w porównaniu z prognozami zmniejszy się o dwa do trzech milionów tylko do końca 2021 roku. Ponowne uruchomienie fabryk mikroczipów nie pozwala nawet na zaspokojenie rosnącego popytu, a przecież trzeba nadrobić powstałe zaległości.

Model fabryki Ford Rouge Electric Vehicle CenterModel fabryki Ford Rouge Electric Vehicle Center fot. Ford

Jak z brakiem mikroczipów radzą sobie firmy motoryzacyjne?

Nieliczni producenci zdołali się przed nim prawie całkowicie uchronić. Do takich zalicza się przede wszystkim Toyota, która do tej pory nie musiała zatrzymywać linii produkcyjnych w swoich zakładach. Dopiero ostatnio ogłosiła, że w czerwcu 2021 r. będzie musiała to zrobić na kilka dni w dwóch japońskich fabrykach, ale z pierwszej fali kryzysu wychodzi z tarczą.

Podobno japoński koncern zawdzięcza to wyjątkowemu dopracowaniu całego łańcucha dostaw, jego stałemu monitoringowi, wykrywaniu słabych punktów i natychmiastowemu działaniu, gdy pojawiły się pierwsze symptomy kryzysu. Szybka reakcja na początku epidemii koronawirusa pozwoliła Toyocie odzyskać pierwsze miejsce na świecie pod względem liczby sprzedanych samochodów w 2020 roku. Rok później sytuacja się powtarza i to nie może być przypadek, tylko dobra organizacja. Inne firmy miały mniej szczęścia albo raczej umiejętności.

Dlatego zatrzymują linie produkcyjne w fabrykach i starają się wykorzystać ograniczone zasoby, żonglując nimi tak umiejętnie, jak potrafią. Jeśli mają do wyboru wytwarzanie tańszych albo droższych samochodów, wybiorą te drugie. Na nich więcej zarabiają. Poza tym szukają rozwiązań u producentów mikroczipów dla elektroniki użytkowej, np. TSMC (największy producent układów scalonych na świecie) i Samsunga.

Elektryczny samochód użytkowy GM Brightdrop EV600Elektryczny plan Bidena. Prezydent chce uratować amerykańską motoryzację i światowy klimat. Wyda na to dwa biliony dolarów [MOTO 2030]

Te oraz inne firmy chętnie wejdą na lukratywny motoryzacyjny rynek, ale nie za darmo. Budowa nowych fabryk to wielomiliardowa inwestycja, korporacje wiedzą, że sytuacja jest podbramkowa i na możliwie szybkie uruchomienie produkcji chcą pozyskać państwowe subwencje i dotacje. Ich nowi klienci motoryzacyjni muszą poczekać w kolejce za producentami elektroniki użytkowej, którzy mają już podpisane kontrakty i czekają na swoje czipy. Pandemia bardzo zwiększyła sprzedaż urządzeń służących do rozrywki i komunikacji.

Amerykańskie koncerny motoryzacyjne poszły na skróty i zwróciły się bezpośrednio do władzy ustawodawczej. Przedstawiciele przemysłu samochodowego w kwietniu 2021 r. zostali wysłuchani przez członków Senatu Stanów Zjednoczonych. Poprosili o pomoc w rozwiązaniu problemu, bo dopiero teraz zauważyli, że uzależnienie tak strategicznej dla gospodarki USA branży od dostawców zza oceanu jest niebezpieczne nie tylko ze względów finansowych, ale i strategicznych.

Administracja Bidena już ogłosiła, że zamierza przeznaczyć od 37 do 50 mld dolarów z budżetu państwa na powstanie amerykańskich zakładów produkujących mikroczipy dla motoryzacji. Wprowadzenie tego pomysłu w życie zajmie wiele miesięcy, jeśli nie lat. Ale USA będą ratować swój przemysł motoryzacyjny za wszelką cenę.

Jeep Cherokee XJSUV królem wszystkich aut. Skąd się wzięły i dokąd zmierzają? [MOTO 2030]

Amerykański Intel nie czeka na pomoc. Już przed rozpoczęciem programu chce zainwestować 20 mld dolarów w dwie fabryki, które zbuduje w Arizonie. Po raz pierwszy w historii firma ma zamiar produkować układy scalone nie tylko na własne potrzeby. Podobnie gigantyczny TSMC, który już ma fabryki w USA, ale zamierza wydać 100 miliardów dolarów na zwiększenie możliwości produkcyjnych i wejście na nowe rynki. Największe koncerny motoryzacyjne w Europie naciskają bezpośrednio na swoich dostawców, żeby najszybciej jak to możliwe budowali nowe fabryki półprzewodników.

Elektryczny SUC GMC Hummer EVElektryczny SUC GMC Hummer EV fot. GM

Jakie będą konsekwencje kryzysu dla motoryzacji i jej konsumentów?

To dla nas - kierowców - najważniejsze pytanie. Niestety odpowiedzi nie są takie, jakie chcielibyśmy usłyszeć. Kryzys na rynku mikroczipów będzie miał długofalowy negatywny wpływ na motoryzację. Analitycy twierdzą, że bardzo duży. Jego podstawowe skutki będą następujące:

Opóźni się rewolucja, którą nam szykują producenci samochodów. Do silników elektrycznych potrzeba więcej układów scalonych niż do spalinowych. Tak samo jak do systemów autonomicznej jazdy. Kamery, radary, lidary, zautomatyzowane układy hamulcowe i kierownicze po prostu nie będą działać bez komputerów, które je kontrolują. Podobnie z zapowiadaną szybką komunikacją bezprzewodową 5G. Wygląda na to, że prognozy rozwoju motoryzacji zostaną zrewidowane, a cele przesunięte o kilka lat. To oznacza niższe od oczekiwanego tempo elektryfikacji.

Dostępne na rynku nowe samochody będą coraz droższe. Już takie się stają, ale najbardziej pesymistyczne prognozy mówią o dwukrotnym wzroście średniej ceny auta w ciągu kilku lat. Firmy położą większy nacisk na segmenty, w których osiągają wyższy zysk, bo potrzebują pieniędzy na inwestycje. W nowe technologie oraz większą kontrolę nad łańcuchem dostaw. Analitycy przepowiadają podobny kryzys w przyszłości w branży akumulatorów trakcyjnych do samochodów elektrycznych. Wydatki sprawią, że zmaleje produkcja tańszych modeli. A jeśli czegoś jest mniej, zawsze staje się droższe, takie są nieubłagane prawa wolnego rynku. Dlatego może się okazać, że nawet miejski samochód na powrót stanie się dobrem luksusowym, na które będzie stać znacznie mniej osób niż teraz.

Nanostruktury w akumulatorach litowo-jonowychMotoryzacyjni giganci uczą się chemii. Pompują miliardy w stały elektrolit. Każdy chce być pierwszy [MOTO 2030]

Globalna produkcja nowych aut po latach ciągłego wzrostu, który przerwała epidemia, może zacząć regularnie spadać. Rosnące ceny i ograniczona podaż sprawią, że zaczniemy rzadziej zmieniać auta i częściej korzystać z komunikacji zbiorowej. Czy w ogóle są jakieś dobre wiadomości? Tak, bo opisana sytuacja to druga twarz ekologii. Z jej punktu widzenia to nie tak źle.

Eksploatacja zelektryfikowanych aut zazwyczaj jest zdrowsza dla środowiska naturalnego, ale ich produkcja wymaga emisji dużej ilości CO2. Zmiana samochodu na nowy co trzy lata (bo poprzednie się znudziło lub ma gorsze wyposażenie) to fanaberia, a nie konieczność. Jeżdżenie tym samym modelem przez dekadę oszczędza zasoby i redukuje emisję dwutlenku węgla przez przemysł. Poza tym masowy zorganizowany transport jest podobno przyszłością. Być może nie będziemy mieli innego wyboru.

System BMW iDriveSystem BMW iDrive fot. BMW

Więcej o: