Sto Timoni

Έλλειψη ημιαγωγών, έλλειψη αυτοκινήτων: τι κρύβεται πίσω από την κρίση;

Η παγκόσμια αυτοκινητοβιομηχανία αντιμετωπίζει μεγάλα προβλήματα αδυνατώντας να ικανοποιήσει την αυξημένη ζήτηση εκ μέρους των καταναλωτών. Το ενδιαφέρον είναι ότι η πρωτοφανής έλλειψη προϊόντων στην αγορά αυτοκινήτου έχει να κάνει με την ανεπάρκεια των ευτελούς αξίας, αλλά υψηλής τεχνολογίας, ημιαγωγών – και συγκεκριμένα των κοινώς αποκαλουμένων τσιπ…

Μεγάλα εργοστάσια αυτοκινήτων περιορίζουν την παραγωγή τους τη στιγμή που άλλα δημιουργούν τεράστιους χώρους στάθμευσης για οχήματα που είναι «σχεδόν» έτοιμα, καθώς μένει να τοποθετηθεί σε αυτά κάποιο ή κάποια τσιπάκια (εκ του αγγλικού chip), προκειμένου να καταστούν πλήρως λειτουργικά και να πάρουν το δρόμο τους για τους ανυπόμονους αγοραστές. Ενώ κάποια άλλα αφαιρούν ορισμένα στοιχεία από τον εξοπλισμό των μοντέλων τους, προκειμένου να τα προωθήσουν το ταχύτερο δυνατόν στην αγορά. Και όλα αυτά γιατί οι αυτοκινητοβιομηχανίες, άλλες περισσότερο και άλλες λιγότερο, αδυνατούν να προμηθευτούν τα αντίστοιχα chips, τα μικρά – αλλά υψηλής τεχνολογίας – εξαρτήματα, με τα διαμορφωμένα επάνω τους ολοκληρωμένα κυκλώματα, που είναι απαραίτητα για να λειτουργήσουν μια σειρά περισσότερο ή λιγότερο σημαντικά ηλεκτρονικά συστήματα των σύγχρονων αυτοκινήτων.

Στο σημείο αυτό πρέπει να επισημάνουμε ότι το 40% του κόστους ενός σύγχρονου αυτοκινήτου αφορά τα ηλεκτρονικά του συστήματα. Από τα πιο απλά, όπως ο αυτόματος κλιματισμός και ο «εγκέφαλος» του κινητήρα, μέχρι τα συστήματα ενεργητικής ασφάλειας όπως το ABS και το ESP που συνεργάζονται με πλήθος αισθητήρων, αλλά και τα συστήματα ελέγχου των αυτόματων κιβωτίων ταχυτήτων, τα συστήματα ελέγχου της πρόσφυσης και τα πλέον σύγχρονα προηγμένα συστήματα υποβοήθησης του οδηγού “ADAS” (Advanced Drivers Support Systems), που αναπόφευκτα αποτελούν τον προθάλαμο της αυτόνομης οδήγησης. Προφανώς το σύγχρονο αυτοκίνητο είναι βαθιά εξαρτώμενο από την μικροηλεκτρονική…

Στα τέλη Οκτωβρίου, η BMW ανακοίνωνε στις ΗΠΑ ότι οι οθόνες multimedia κάποιων μοντέλων της (σειρές 3, 4, 4 Gran Coupe, Χ5, Χ6, Χ7) θα έχαναν την λειτουργία αφής.

Τι συνέβη;

Εν αρχή ην η πανδημία. Η αγορά αυτοκινήτου απλώς καταβαραθρώθηκε την άνοιξη του 2020 και στην Ελλάδα, και διεθνώς, με πλέον χαρακτηριστικό παράδειγμα την αγορά της Μεγάλης Βρετανίας που επέστρεψε τότε στα επίπεδα του 1946 (!). Αυτό είχε σαν αποτέλεσμα οι αυτοκινητοβιομηχανίες να βάλουν φρένο στις εμπορικές τους φιλοδοξίες και να αναθεωρήσουν τα πλάνα τους. Και αλλάζοντας τα σχέδιά τους, άλλαξαν και τις παραγγελίες των τσιπ, χωρίς να μπορέσουν να προβλέψουν την εκρηκτική ανάκαμψη των πωλήσεων που ακολούθησε.

Ενώ η αύξηση του ποσοστού των ηλεκτρικών αυτοκινήτων (που έχουν ιδιαίτερες απαιτήσεις στον τομέα των ηλεκτρονικών ισχύος) στο σύνολο της παραγωγής της αυτοκινητοβιομηχανίας, αλλά και η αύξηση των απαιτήσεων στον τομέα της συνδεσιμότητας, στο πλαίσιο της μετάβασης σε μια νέα εποχή κινητικότητας δημιούργησε επίσης μεγαλύτερη ανάγκη σε ημιαγωγούς.

Από την άλλη πλευρά, την ίδια περίοδο, απίστευτες δόξες γνώρισε η αγορά ηλεκτρονικών καταναλωτικών ειδών – με τις τιμές κάποιων εξ αυτών να εκτοξεύονται στα ύψη, όπως πχ. οι web cameras. Και όπως μπορείτε εύκολα να υποθέσετε, αυτός ο κλάδος της βιομηχανίας έσπευσε να δεσμεύσει μεγάλες ποσότητες ημιαγωγών. Όταν λοιπόν ήρθε η ώρα να παραχθούν μεγαλύτερες ποσότητες αυτοκινήτων, η παγκόσμια αυτοκινητοβιομηχανία βρέθηκε σε αδιέξοδο. Πολύ περισσότερο, που η αύξηση του ποσοστού των ηλεκτρικών αυτοκινήτων (τα οποία έχουν αυξημένες ανάγκες σε ημιαγωγούς λόγω των ηλεκτρονικών ισχύος) στο σύνολο της παραγωγής της αυτοκινητοβιομηχανίας δημιούργησε την ανάγκη ακόμα μεγαλύτερων ποσοτήτων chips.

Το δικό τους ρόλο στη μείωση της διαθεσιμότητας τσιπ έπαιξαν και κάποιες πυρκαγιές σε εργοστάσια κατασκευής τους, στη νοτιοανατολική Ασία ενώ περαιτέρω χτύπημα στην παραγωγή των ημιαγωγών έδωσε και η εξάπλωση της πανδημίας στην ευρύτερη περιοχή. Πλέον πρόσφατη η πυρκαγιά στο εργοστάσιο της Renesas Electronics στη Naka, νοτιοανατολικά του Τόκιο, τον περασμένο Μάρτιο. Σημειώστε ότι η Renesas Electronics τροφοδοτεί μεταξύ άλλων την Toyota, την Honda και τη Nissan, των οποίων οι μετοχές σημείωσαν, την περίοδο της πυρκαγιάς, πτώση κατά 2,6%, 3,6% και 3,7%, ενώ η ίδια η Reneseas είδε τη μετοχή της να μειώνεται κατά 4,9% στο χρηματιστήριο του Τόκιο. Σημειώστε ότι οι συνεχείς ελλείψεις είχαν σαν αποτέλεσμα την αύξηση της τιμής των τσιπ – μόνο τους τρεις πρώτους μήνες του 2021 – κατά 60%.

Photo by Ryan on Unsplash

To πανταχού παρόν πυρίτιο

Το πυρίτιο (Si – από το λατινικό silicium [αγγλικά: silicon]) είναι το όγδοο (8o) πιο διαδεδομένο – κατά μάζα – χημικό στοιχείο στο σύμπαν, ενώ πάνω από το 90% του φλοιού της Γης αποτελείται από πυριτιούχα ορυκτά, γεγονός που το καθιστά το δεύτερο (2ο) σε αφθονία χημικό στοιχείο στον πλανήτη μας – με ποσοστό περίπου 28,2%, πάντα κατά μάζα – μετά από το οξυγόνο (Ο) που είναι πρώτο με 46,1%. Σπανίως όμως βρίσκεται σε χημικά καθαρή, στοιχειακή μορφή στη φύση, με την πιο συνηθισμένη μορφή του να είναι το διοξείδιο του πυριτίου (SiO2). Ωστόσο αυτό δεν αποτελεί εμπόδιο στην ευρεία χρήση του σε διάφορες βιομηχανικές εφαρμογές με τη μορφή διαφόρων ενώσεων (για παραγωγή τζαμιού, κεραμικών, πορσελάνης, πολυμερών, ελαστικών αυτοκινήτων κλπ.)

Σε καθαρή μορφή (στοιχειακό πυρίτιο) χρησιμοποιείται στην κατεργασία του χάλυβα, στη «βαφή» αλουμινίου ενώ ιδιαίτερα καθαρό πυρίτιο χρησιμοποιείται στην παραγωγή ημιαγωγών για ηλεκτρονικές συσκευές, τροφοδοτώντας μια βιομηχανία 500 δισεκατομμυρίων δολαρίων, σύμφωνα με έκθεση του BBC. Ενώ τα τσιπ βρίσκονται στη βάση μιας παγκόσμιας οικονομίας τεχνολογίας που η αξία της οποίας ανέρχεται σε 3 τρισεκατομμύρια δολάρια. Οι πρώτες ύλες για την επιχείρηση ημιαγωγών προέρχονται συχνά από την Ιαπωνία και το Μεξικό, με τα τσιπ να κατασκευάζονται κυρίως σε Ταϊβάν, Κίνα, αλλά και στις ΗΠΑ.

Απώλεια εσόδων, αύξηση τιμών

Η αμερικανική εταιρεία συμβούλων AlixPartners έκανε τον περασμένο Σεπτέμβριο την εκτίμηση ότι οι ελλείψεις των τσιπ θα μπορούσαν να κοστίσουν φέτος στην παγκόσμια αυτοκινητοβιομηχανία απώλεια εσόδων ύψους 210 δισεκατομμύριων δολαρίων. Μέρος αυτής της «χασούρας» θα είναι και τα 2 δισεκατομμύρια δολάρια που ενδέχεται να χάσει η General Motors, σύμφωνα με τη διευθύνουσα σύμβουλο της εταιρίας, Mary Barra.

Η έλλειψη των ημιαγωγών ανάγκασε αρκετές εταιρείες – και στην Ευρώπη – να μεταβάλλουν το πρόγραμμα παραγωγής τους. Ενώ η Volkswagen εισήγαγε, κάποια στιγμή προσωρινά, μειωμένο ωράριο στο εργοστάσιό του Kassel, το οποίο προμηθεύει με διάφορα υποσυστήματα 7 μάρκες σε 35 χώρες. Το εν λόγω εργοστάσιο κατασκευάζει 3,6 εκατομμύρια συστήματα μετάδοσης (κιβώτια ταχυτήτων και διαφορικά) και 2,9 εκατομμύρια συστήματα εξαγωγής (εξατμίσεις και καταλύτες) το χρόνο. Υπολογίζεται ότι η έλλειψη των ημιαγωγών θα μπορούσε να επηρεάσει την παραγωγή αυτοκινήτων για άλλους έξι μήνες και να οδηγήσει φέτος στη μείωση της παραγωγής στις ΗΠΑ κατά 1,28 εκατομμύρια οχήματα. Ενώ σύμφωνα με κάποιες εκτιμήσεις η παγκόσμια παραγωγή αυτοκινήτων δεν θα μπορέσει να επανέλθει στις 90 εκ. μονάδες του 2019 πριν το 2024!

Επομένως, είναι ζωτικής σημασίας ζήτημα για τις αυτοκινητοβιομηχανίες το να αποκτήσουν όσο το δυνατόν περισσότερα τσιπ προκειμένου να συνεχίσουν να κινούνται οι γραμμές συναρμολόγησης και να μετριαστούν οι απώλειες. Στο μεταξύ, όμως, οι διοικήσεις των αυτοκινητοβιομηχανιών έκριναν ότι δεν μπορούν να κάθονται με σταυρωμένα τα χέρια και προκειμένου να αντισταθμίσουν μέρος των απωλειών τους προχώρησαν σε αυξήσεις των τιμών των αυτοκινήτων που παράγουν.

Είναι αλήθεια βέβαια ότι μέρος των αυξήσεων αυτών έχει να κάνει με την άνοδο της τιμής της ενέργειας και των πρώτων υλών – αλλά και των μεταφορικών – παγκοσμίως, ωστόσο είναι βέβαιο ότι η έλλειψη προϊόντων/οχημάτων που προκάλεσαν τα τσιπάκια έχει παίξει το δικό της ρόλο στην ιστορία αυτή. Όπως επίσης όπως επίσης είναι βέβαιο ότι το δικό του ρόλο έχει παίξει και ο νόμος της προσφοράς και της ζήτησης. Και καθώς δεν υπάρχουν καινούρια ετοιμοπαράδοτα αυτοκίνητα στην αγορά, την ανιούσα έχουν πάρει και οι τιμές μεταχειρισμένων. Βέβαιο όμως είναι ότι αυτή η συσσωρευμένη δυναμική ακρίβειας καταλήγει στις πλάτες του τελικού καταναλωτή.

Μια ματιά στους τιμοκαταλόγους των ελληνικών αντιπροσωπειών αποκαλύπτει σημαντικές αυξήσεις, με αυτοκίνητα όπως – για παράδειγμα – το ανανεωμένο Volkswagen Polo να έχει βασική τιμή στη χώρα μας τα 17.750 ευρώ όταν στο λανσάρισμα του μοντέλου η βασική έκδοση – με υποδεέστερο εξοπλισμό, είναι αλήθεια – κόστιζε 10.469 ευρώ. Ενώ στοιχεία που έρχονται από την άλλη πλευρά του Ατλαντικού αποκαλύπτουν ότι η μέση τιμή πώλησης των καινούριων αυτοκινήτων ήταν το καλοκαίρι αυξημένη κατά 5,5% σε σχέση με πέρυσι και 10,3% σε σχέση με το 2019.

Γιατί δεν φτιάχνουμε περισσότερα τσιπ;

Photo by Adi Goldstein on Unsplash

Μπορεί ένα “τσιπάκι” να κοστίζει ελάχιστα λεπτά του ευρώ, ωστόσο η τεχνολογία η οποία είναι απαραίτητη προκειμένου αυτό να κατασκευαστεί είναι υψηλότατη και περιλαμβάνει μεταξύ άλλων τη χρήση λέιζερ. Θα μπορούσαμε να αναφέρουμε απλά και μόνο ένα γεγονός: ότι ο αέρας μέσα σε ένα εργοστάσιο κατασκευής τσιπ είναι 1.000 φορές πιο καθαρός από τον αέρα ενός χειρουργείου (!) με 10 μόνο σωματίδια ανά κυβικό μέτρο έναντι 10.000.  Ή ακόμα και το ότι η Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. και η Samsung Electronics Co. κατασκευάζουν τσιπ με τρανζίστορ που έχουν διαστάσεις έως 5,0 νανόμετρα (1,0 nm =  1,0 x 10-9 m, δηλαδή 1,0 δισεκατομμυριοστό του μέτρου), όταν μια μέση ανθρώπινη τρίχα έχει πλάτος 100.000 nm. Αντιλαμβάνεστε ότι τα πράγματα δεν είναι τόσο απλά.

Πάντως η τρέχουσα κρίση είχε σαν αποτέλεσμα οι αυτοκινητοβιομηχανίες να επανεξετάσουν τις εφοδιαστικές τους αλυσίδες και να γίνονται προσπάθειες απεξάρτησης από τις υπάρχουσες πηγές τσιπ. Στο πλαίσιο αυτό η διοίκηση Μπάιντεν αποφάσισε να προχωρήσει σε επένδυση 50 δις δολαρίων για τη δημιουργία εγκαταστάσεων παραγωγής τσιπ. Ενώ παράλληλα φαίνεται ότι κάποιες αυτοκινητοβιομηχανίες κινούνται προς μια λογική καθετοποίησης της παραγωγής τους. Το μέλλον θα δείξει…

Τι είναι τα chips;

Photo by Brian Kostiuk on Unsplash

Την ευρέως χρησιμοποιούμενη στα ελληνικά λέξη τσιπ ή τσιπάκι (από το αγγλικό chip) τη συναντάμε μιλώντας για τις πιο διαφορετικές εφαρμογές, από τα αυτοκίνητα μέχρι τα κατοικίδια – και φυσικά για οποιαδήποτε ηλεκτρική ή ηλεκτρονική συσκευή. Πρόκειται για φύλλο ημιαγωγού – που αποτελείται από περισσότερα από 100 διαφορετικές στρώσεις υλικού – πάνω στο οποίο έχουν δημιουργηθεί ολοκληρωμένα κυκλώματα. Ολοκληρωμένο κύκλωμα (γνωστό και ως IC – integrated circuit) ή απλά ολοκληρωμένο ονομάζεται ένα κύκλωμα συνδεδεμένων λογικών πυλών πάνω σε φύλλο ημιαγωγού, κατά κύριο λόγο πυριτίου. Όταν αυτό το φύλλο είναι της κλίμακας των μικρομέτρων ονομάζεται και μικροτσίπ. Τα περισσότερα τσιπ περιέχουν ομάδες κυκλωμάτων, με πλήθος από τρανζίστορ, που τρέχουν λογισμικό, χειρίζονται δεδομένα και ελέγχουν τις λειτουργίες ηλεκτρονικών συσκευών. Η διάταξη αυτών των κυκλωμάτων είναι που καθορίζει και την αποστολή τους. Τα τσιπ χρησιμοποιούνται σχεδόν σε κάθε στοιχείο ηλεκτρονικού εξοπλισμού και θεωρούνται επανάσταση στον τομέα της ηλεκτρονικής. Ενώ ένα αυτοκίνητο μπορεί να «κουβαλά» από 500 έως 1500 chips, ανάλογα με τον εξοπλισμό του. Σημειώστε ότι από την στιγμή που θα παραγγελθεί ένα τσιπ χρειάζονται 15 έως 22 βδομάδες για να κατασκευαστεί.

 

Θύματα της συνεχιζόμενης έλλειψης τσιπ έπεσε το ρυθμιζόμενο κατά 18 διευθύνσεις κάθισμα και η ηλεκτρική ρύθμιση του τιμονιού της Porsche Macan.

Κεντρική φωτογραφία άρθρου by Jeremy Bezanger on Unsplash

Το παρόν άρθρο γράφτηκε για λογαριασμό του περιοδικού Car & Driver, τον Νοέμβριο του 2021

Nikos Loupakis

Μηχανολόγος Μηχανικός - Δημοσιογράφος

Add comment

Kατηγορίες

Ημερολόγιο

Μάιος 2022
Δ Τ Τ Π Π Σ Κ
 1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031