L'électronique de puissance des véhicules électriques : La demande de semi-conducteurs dans un contexte de pénurie de puces électroniques

Luke Gear
Abstract electronics circuit board image alongside  Electric Car Platform Chassis Prototype Standing in Industrial Machinery Design Laboratory
Les semi-conducteurs sont l'élément vital de l'ère moderne. De votre montre à votre machine à laver, tout semble aujourd'hui "intelligent", "connecté" et donc activé par les semi-conducteurs. Il n'est donc pas surprenant qu'une pénurie massive de puces présentes "dans toutes les catégories", selon certains dirigeants du secteur, ait un impact profond.
 
Une étude récente d'IDTechEx, dans son tout nouveau rapport d'étude de marché intitulé "Électronique de puissance pour véhicules électriques 2022-2032", explore l'importance des onduleurs dans l'obtention d'une autonomie toujours plus grande des Véhicules Electriques et d'une différenciation du marché.
 
Cependant, fondamentalement, l'industrie de l'électronique de puissance est sous-tendue par une transition vers une nouvelle technologie de semi-conducteurs fantaisiste, et même sans cela, la demande en semi-conducteurs par véhicule électrique est environ 2,3 fois supérieure à celle des véhicules à moteur à combustion interne. L'électrification est-elle durable dans un contexte de pénurie de semi-conducteurs ?
 
Source : Infineon, IDTechEx "Électronique de puissance pour véhicules électriques 2022-2032". www.IDTechEx.com/PowerElec

L'origine des pénuries (et pourquoi le secteur automobile est particulièrement sensible)

Le marché automobile a été l'un des grands perdants industriels de la pandémie. En 2020, la demande de voitures neuves a chuté : les ventes ont baissé de 15 % par an, en raison de l'évolution des besoins des consommateurs en matière de voyages, de l'incertitude de l'emploi et des fermetures d'usines pendant les périodes de confinement.
 
Le problème est que les fonderies de semi-conducteurs doivent fonctionner de manière aussi continue que possible en raison des conséquences des interruptions et des longs délais de démarrage, qui durent des semaines ou des mois et réduisent les bénéfices. Inévitablement, alors que la demande automobile a diminué en 2020 et que les constructeurs automobiles ont reporté ou annulé des commandes, le ralentissement a été rapidement redirigé vers d'autres secteurs et n'a pas été aussi facile à canaliser.
 
En 2021, la demande d'autres secteurs (du au Covid ou non), tels que les smartphones, l'informatique en nuage ou l'extraction de données, n'a toujours pas faibli, et la crise s'est aggravée, les délais d'approvisionnement de pièces clés comme les microcontrôleurs atteignant jusqu'à 44 semaines.
 
En avril, Ford a estimé qu'il vendrait 1,1 million de véhicules de moins en raison des pénuries, et le mois dernier, Toyota, qui avait utilisé de ses réserves, a également réduit sa production.
 
Le problème est également exacerbé par une chaîne d'approvisionnement concentrée, créant un point de défaillance unique. De nombreuses entreprises viennent à l'esprit lorsqu'on pense aux puces informatiques - Intel, Apple, NVIDIA, Qualcomm, AMD - mais peu d'entre elles les fabriquent.
 
En fait, la plupart de la production est sous-traitée à des fonderies en Asie, où Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) détient près de 60 % des parts de marché, sur la base des revenus. Le manque d'entreprises capables de fabriquer des puces, et les longs délais pour passer d'un fournisseur à l'autre, font que les constructeurs automobiles sont coincés.

Impact de la pénurie de semi-conducteurs sur les VE

Il est difficile de prévoir l'impact des pénuries de puces sur les marchés des véhicules électriques. Contrairement au marché automobile mondial, les ventes de véhicules électriques ont augmenté de manière constante tout au long de l'année 2020, avec une croissance de ~40 % annuel ; la poussée se poursuit cette année et les ventes sont en passe d'atteindre ~5 millions en 2021.
 
Ce qui est remarquable, c'est que les véhicules électriques nécessitent plus de contenu en semi-conducteurs que les véhicules à moteur à combustion interne. D'ici 2022, avec les trajectoires actuelles et en supposant qu'il n'y ait pas de contraintes d'approvisionnement, nous estimons que l'électrification du secteur automobile (BEV, PHEV, FCEV, HEV, 48V) nécessitera 7,4 milliards de dollars supplémentaires en matériaux semi-conducteurs par rapport à un scénario sans électrification.
 
Toutefois, si les véhicules électriques représentent un secteur de croissance massive pour l'industrie des semi-conducteurs, la croissance est tirée par l'électronique de puissance, tandis que les pénuries actuelles touchent principalement les microcontrôleurs (MCU).
 
En outre, la croissance continue des marchés des véhicules électriques jusqu'en 2020 signifie qu'il est moins probable que les constructeurs automobiles annulent les pièces des VE, du moins dans la même mesure que les voitures à combustion interne, et les véhicules électriques ont pu éviter une partie du poids de l'impact.
 
Tesla affirme avoir largement géré la crise en 2021 en construisant de nouveaux modèles de microcontrôleurs et en changeant de fournisseurs - ses ventes sont restées fortes. Les start-ups de VE moins établies ont plus de mal, mais elles ont tendance à opérer dans des secteurs haut de gamme ou d'autres secteurs à faible volume. Par exemple, Nikola a retardé la sortie de ses véhicules FCEV, mais cela représente une perte de moins de 100 unités en 2021.
 
Les marchés des véhicules électriques seront touchés, mais IDTechEx ne pense pas qu'ils cesseront de croître. La lumière est au bout du tunnel, et Ford a déclaré : " Nous considérons le deuxième trimestre 2021 comme le creux de la vague ". En effet, IDTechEx pense que des améliorations progressives se produiront jusqu'en 2022, ce qui dépend en grande partie de la demande des secteurs des téléphones/ordinateurs portables/technologies de bureau à domicile qui diminue plutôt que des plans d'expansion de capacité à long terme des fonderies.
 
Pour plus d'informations sur ce rapport, veuillez consulter le site "www.IDTechEx.com/PowerElec". Ce rapport fait partie de la recherche plus large sur les véhicules électriques et le stockage d'énergie d'IDTechEx, qui suit l'adoption des véhicules électriques, les tendances des batteries et la demande dans plus de 100 pays.