Les semiconducteurs, également appelés circuits intégrés ou microprocesseurs, sont la base de tout appareil électronique. Ils permettent d’effectuer une grande variété de tâches complexes dans un espace réduit, comme la détection de la fréquence cardiaque et de l’oxygène dans le sang grâce à une montre connectée. Depuis 70 ans, les semiconducteurs ont permis de réduire la taille, d’augmenter la rapidité et l’efficacité des dispositifs électroniques.
LA COMPLEXITÉ CROISSANTE DES SEMI-CONDUCTEURS
L’importance des semi-conducteurs dans l’innovation peut être observée dans le secteur automobile. En 1978, la première application d’une unité de commande électronique (ECU) dans une Porsche 911 G Series avait environ huit semi-conducteurs par véhicule. Les modèles actuels ont 50 à 90 unités de commande électronique, contenant jusqu’à 5 000 à 7 000 semi-conducteurs chacune. Les semi-conducteurs sont des matériaux qui peuvent changer leurs propriétés électriques et sont utilisés dans les transistors, qui sont des composants de base pour des dispositifs plus complexes tels que les microcontrôleurs et les processeurs. Les smartphones sont des ordinateurs hautement intégrés qui contiennent environ 60 semi-conducteurs, tandis que les véhicules nécessitent des semi-conducteurs adaptés aux hautes tensions.
SITUATION ACTUELLE DU MARCHÉ ET PRÉVISIONS
La pénurie de semi-conducteurs, causée entre autres par les verrouillages liés au Covid-19, et de son impact sur l’industrie automobile. Les marques à forte production telles que Toyota ou Stellantis sont plus touchées que les marques premium ou celles de voitures électriques telles que BMW ou Tesla. Le nœud technologique est également expliqué, qui fait référence au processus de fabrication de semi-conducteurs et à ses règles de conception. En général, plus le nœud technologique est petit, plus les transistors sont petits, plus rapides et plus économes en énergie. Une analyse des capacités et des demandes spécifiques à l’automobile montre une pénurie structurelle dans les nœuds technologiques supérieurs à 28 nm jusqu’en 2025, qui affectent principalement les régulateurs de tension, les commutateurs de puissance, la communication, les pilotes de LED et les microprocesseurs matures. Les investissements pour augmenter la capacité de production ne sont engagés que pour les nœuds inférieurs à 90 nm. La croissance du marché mondial des semi-conducteurs est confirmée, en particulier dans le secteur automobile, qui connaît une croissance moyenne annuelle composée de 16,3 % de 2020 à 2025. Les programmes de financement pour augmenter la capacité des semi-conducteurs aideront l’industrie à se relever à long terme, mais la construction d’une nouvelle usine prendra du temps. Il est donc important que les entreprises comprennent leurs propres produits électroniques et prennent le contrôle pour guider leur entreprise au cours des prochaines années.
DES SOLUTIONS STRATÉGIQUES POUR SORTIR DE LA CRISE
Il y a cinq domaines d’action qui sont expliqués en détail :
01) Transparence de la chaîne d'approvisionnement et gestion des risques
Les lacunes actuelles de nombreuses industries en matière de transparence de la chaîne d’approvisionnement et de gestion des risques concernant les semi-conducteurs. L’industrie automobile est particulièrement touchée par ces lacunes, car elle préfère acheter de larges portées fonctionnelles directement auprès de ses fabricants de composants, qui contrôlent la sélection et l’installation des semi-conducteurs, sans partager cette information avec les fabricants de voitures. La fabrication d’une puce est très longue, impliquant jusqu’à 1 000 étapes de processus et de nombreuses entreprises et installations. Les interruptions de la chaîne d’approvisionnement des semi-conducteurs (causées par des catastrophes naturelles, des conflits politiques, etc.) ont mis en évidence les approches manquantes de la gestion proactive des risques.
Quatre actions nécessaires pour augmenter la transparence et la gestion des risques dans la chaîne d’approvisionnement des semi-conducteurs. La première est la transparence des semi-conducteurs intégrés dans les produits achetés. Les deuxième et troisième mesures consistent à augmenter la transparence de la chaîne d’approvisionnement et à créer une base de données pour les semi-conducteurs. La quatrième mesure est la mise en place d’un outil complet de gestion des risques basé sur des données. Les auteurs soulignent que ces actions sont nécessaires pour minimiser les perturbations de la chaîne d’approvisionnement et les pertes économiques.
02) Gérer la complexité de façon responsable
La complexité des semi-conducteurs peut être définie par la densité et la variété des circuits intégrés, ainsi que par la diversité de tous les différents semi-conducteurs et leurs variantes utilisés dans un produit ou une organisation.
La gestion de la complexité des semi-conducteurs est essentielle pour les fabricants de composants et les constructeurs automobiles, car le nombre de différents semi-conducteurs a augmenté au fil des ans et continuera de le faire à l’avenir. Pour établir une gestion efficace de la complexité au niveau des semi-conducteurs, les entreprises doivent examiner leurs produits sous de nouveaux angles.
Comment les constructeurs automobiles peuvent réduire la complexité des semi-conducteurs en réduisant le nombre de variantes pour des volumes plus petits et en regroupant les volumes pour des semi-conducteurs stratégiques. Enfin, l’importance pour les constructeurs automobiles de mener des analyses approfondies pour les semi-conducteurs clés et les fabricants de composants afin de prioriser les semi-conducteurs stratégiques.
03) Ecosystème des semi-conducteurs
Les grandes entreprises établissent un écosystème de semi-conducteurs autour de leur organisation pour permettre la collaboration, un accès direct aux parties prenantes et des décisions appropriées. Les entreprises se concentrent sur trois dimensions de collaboration: les conseils d’innovation intersectoriels, le partenariat et la co-conception, ainsi que les accords contractuels ou les incitations. Les organisations doivent élaborer individuellement l’approche de collaboration qui convient le mieux à leur portefeuille de puces. Les entreprises leaders mettent en pratique l’approvisionnement direct et fournissent des prévisions à long terme aux fabricants de semi-conducteurs. En outre, la couverture des composants est un facteur clé pour les entreprises et la collaboration avec les fournisseurs de semi-conducteurs peut générer des avantages commerciaux et d’approvisionnement.
04) Stratégies d'approvisionnement en semi-conducteurs
La crise actuelle dans l’industrie des semi-conducteurs, qui a été exacerbée par la pandémie de Covid-19 et les catastrophes naturelles. En particulier, le secteur automobile a été confronté à des pénuries le long de la chaîne d’approvisionnement. Les inventaires disponibles ont dû être répartis selon une approche de partage équitable à chaque étape de la chaîne de valeur. Toutefois, la longue chaîne d’approvisionnement de l’industrie automobile avec de nombreux acteurs et étapes d’allocation a rendu difficile pour les constructeurs automobiles d’acheter des puces directement. De plus, la part du marché automobile sur le marché mondial des semi-conducteurs est inférieure à 13%, ce qui a aggravé la situation pour les constructeurs automobiles.
L’article suggère des stratégies pour gérer la crise actuelle des semi-conducteurs, notamment l’approche de répartition équitable, la consolidation de portefeuilles de puces pour simplifier les achats, et l’alignement de la stratégie d’approvisionnement avec le modèle opérationnel de l’entreprise. En mettant en œuvre une stratégie d’achat directe, les organisations créent une position puissante dans la chaîne d’approvisionnement des semi-conducteurs. Cependant, cela nécessite des ressources et des compétences internes, ainsi qu’un accord commun avec les fournisseurs le long de la chaîne de valeur. Les avantages incluent une propriété exclusive des puces, une capacité à contrôler le flux de matières, une construction d’un stock de sécurité et une réduction des coûts de gestion grâce aux économies d’échelle.
L’article met également en évidence des facteurs de réussite internes et externes, tels que la capacité à gérer les tâches administratives et la distribution des rôles en interne, ainsi qu’une gouvernance commune avec les fournisseurs en externe. La mise en œuvre d’un tableau de bord commun de la chaîne d’approvisionnement est également recommandée pour offrir une visibilité sur l’état de la demande et de l’approvisionnement en semi-conducteurs. En adoptant une stratégie d’achat directe, les constructeurs automobiles peuvent réduire les coûts de gestion et devenir un partenaire actif de l’écosystème des semi-conducteurs.
05) Stratégies de développement des avantages concurrentiels
En plus des stratégies d’approvisionnement, il existe d’autres options compétitivement attrayantes pour sécuriser et façonner activement l’approvisionnement futur en semi-conducteurs. Les entreprises leaders renforcent leur différenciation et leurs performances en établissant des accords de co-développement avec des fabricants et des concepteurs de semi-conducteurs, ce qui se traduit par une surperformance plus élevée par rapport à leur concurrence.
Exigences et écart de performance
Dans le marché automobile, plusieurs activités de co-développement (par exemple, les modules multi-puces, l’électronique de puissance) ont été privilégiées entre les principales entreprises automobiles et les fabricants de semi-conducteurs au cours des dernières années. Les constructeurs automobiles ont remarqué que le catalogue de produits traditionnel des fabricants de semi-conducteurs ne pouvait pas répondre à leurs exigences techniques croissantes en raison des nouvelles fonctions des véhicules ainsi que de la complexité croissante des systèmes dans un véhicule.
Les deux SoCs se composent de plusieurs blocs de construction qui sont cartographiés ensemble dans un diagramme de blocs et forment la disposition schématique du semi-conducteur. Pour traiter les signaux numériques, un processeur de signal numérique (DSP) étend le SoC co-développé par rapport au produit standard. Lorsque les spécifications techniques des deux puces sont comparées, il est assez évident que les performances du semi-conducteur standard surpassent celles du semi-conducteur co-développé. Pour l’OEM, cela signifie qu’une partie importante des performances disponibles ne peut pas être utilisée et que, par conséquent, le produit standard est surévalué par rapport aux besoins de performances de l’OEM. En outre, des spécifications qui ne répondent pas aux exigences techniques sont également possibles. Dans ce cas, les OEM doivent accepter des compromis fonctionnels s’ils veulent utiliser un produit standard. En comparaison avec un semi-conducteur standard, un semi-conducteur co-développé garantit que les exigences techniques correspondent aux spécifications techniques. Dans le cas de spécifications techniques particulièrement critiques, une surperformance délibérée des éléments de construction peut être intégrée de sorte que le potentiel de surcapacité est déjà calculé et que les fonctions futures peuvent être étendues en conséquence. Par conséquent, les OEM peuvent activer de nouvelles fonctionnalités (par exemple, via des mises à jour over-the-air) au besoin sans avoir à modifier le matériel existant. La raison de la tendance à la surperformance dans les semi-conducteurs standards réside dans la satisfaction d’un large éventail de différentes exigences et spécifications de produit.
LES OEM
Les OEM (fabricants d’équipements d’origine) disposent d’un large choix de semi-conducteurs pour leurs produits, mais que l’industrie des produits électroniques grand public doit introduire de nouvelles technologies plus rapidement que le secteur automobile et nécessite donc un portefeuille de produits plus large de semi-conducteurs standard pour choisir le plus proche possible de ses propres exigences techniques.
Cependant, en raison de la complexité croissante des applications automobiles sur plusieurs noeuds technologiques, il est de plus en plus difficile de répondre aux besoins spécifiques de l’industrie automobile dans la gamme de produits standard disponibles. Les entreprises automobiles doivent donc prendre davantage de responsabilités en concluant des partenariats de co-développement avec les fabricants de semi-conducteurs pour répondre à leurs exigences techniques.
De plus, les OEM doivent envisager le co-développement non seulement au niveau des semi-conducteurs, mais également au niveau de l’ensemble du système, afin que les fabricants de semi-conducteurs comprennent non seulement les exigences d’un élément spécifique, mais le système dans son ensemble, ce qui leur permettra de proposer des produits plus spécifiques à leurs clients.
Des partenariats de co-développement existants ont déjà prouvé leur succès, comme la collaboration d’Apple avec TSMC sur le développement et la production de la puce M1/M2, ou encore la collaboration de CARIAD et ST Microelectronics pour le développement conjoint de la prochaine génération de puces pour leur future architecture de véhicule
CONCLUSION
La gestion des semi-conducteurs dans l’industrie automobile. Pour intervenir dans ce marché, les fabricants de voitures doivent connaître en détail les semi-conducteurs utilisés dans leurs produits et leur chaîne d’approvisionnement. La transparence et la gestion des risques sont les premières étapes pour une gestion efficace des risques.
Il a été constaté que les fabricants de voitures auraient pu réduire leurs pertes de production en collaborant plus étroitement avec l’industrie des semi-conducteurs plutôt qu’en laissant une tierce partie prendre le contrôle. Les fabricants de voitures doivent faire des prévisions de demande fiables et communiquer directement avec l’industrie des semi-conducteurs.
La gestion de la complexité avec pour objectif un portefeuille de semi-conducteurs et une mise en commun des volumes doit devenir obligatoire pour les fabricants de voitures afin d’obtenir plus de contrôle en termes de technologie et d’achats. La personnalisation des semi-conducteurs de l’entreprise conduit à des avantages technologiques et économiques pour les fabricants de voitures.
La durabilité est également considérée, mais elle est perçue plus indirectement comme une réponse à la hausse des coûts ou des attentes des fabricants de voitures pour réduire les impacts environnementaux. La clé pour une sécurité d’approvisionnement à long terme et des profits est l’approvisionnement direct en semi-conducteurs, ce qui est actuellement fait par très peu de fabricants de voitures.
En bref, le texte présente un cadre pour aider les dirigeants à relever les défis de la gestion des semi-conducteurs dans l’industrie automobile. Les trois points clés sont la transparence et la gestion des risques, la sécurité d’approvisionnement et les bénéfices, ainsi que l’avantage concurrentiel.