Semi-conducteurs dans l’industrie automobile : un changement de donne pour le secteur automobile axé sur la technologie

Au cours des dernières années, un certain nombre de technologies ont été intégrées dans l'industrie automobile, en particulier pour la production de masse de voitures, notamment des capteurs lidar améliorés et des capteurs basés sur des caméras intelligentes. Au centre de ces innovations se trouve une dépendance accrue aux semi-conducteurs.

À l’ère où les voitures sont devenues des ordinateurs sur roues hautes performances, les constructeurs automobiles sont confrontés à un nouveau niveau de complexité : s’adapter au changement de paradigme visant à exploiter la puissance de calcul des semi-conducteurs dans l’industrie automobile.

Alors que les puces autonomes devraient générer plus de 29 milliards de dollars d’ici 2030, selon une étude de McKinsey, les enjeux sont élevés pour explorer l’utilisation de la technologie des semi-conducteurs dans l’automobile.

Dans cet article, nous allons faciliter le voyage en plongeant dans le rôle de la technologie des semi-conducteurs dans l'industrie automobile à travers ses avantages et l'évolution du marché.

Les avantages de la technologie des semi-conducteurs dans l’automobile

La popularité croissante des véhicules électriques et des véhicules sans conducteur a nécessité des avancées technologiques dans le domaine des semi-conducteurs dans l’industrie automobile, qui rendraient l’espace plus intelligent et plus économe en énergie.

Connectivité améliorée : en tant que conducteurs, nous avons pris l'habitude d'utiliser des fonctionnalités telles que la cartographie d'itinéraire et la fermeture de routes à l'aide du GPS embarqué - des fonctionnalités qui fonctionnent grâce à l'intégration de la technologie des semi-conducteurs dans les voitures. Les semi-conducteurs à nœuds hérités de haute qualité ajustent avec précision les systèmes préinstallés dans le véhicule. Le semi-conducteur est également utilisé pour traiter et détecter les données clés du système informatique du véhicule, permettant ainsi un contrôle fiable, précis et rapide du véhicule.

Véhicules électrifiants : l'électrification introduit des fonctionnalités étonnantes dans le secteur automobile : gestion des batteries des véhicules hybrides, amélioration de l'efficacité de la combustion du carburant dans les véhicules et même restauration de l'énergie des véhicules électriques à partir des systèmes de freinage par récupération. Les semi-conducteurs dans l'industrie automobile simplifient ces processus complexes en gérant l'efficacité et en prenant des décisions rapides.

Meilleure sécurité : L'un des principaux arguments de vente des véhicules à conduite autonome est leur système de freinage qui fonctionne en fractions de secondes. Un domaine où les avantages de la technologie des semi-conducteurs dans l’automobile sont les plus visibles. Le logiciel alimente des fonctionnalités telles que le régulateur de vitesse, le système de freinage d'urgence, les systèmes de détection d'angle mort, l'assistance par caméra de stationnement, les capteurs d'évitement de collision, etc. de manière à répondre en temps réel.

Nombre croissant de véhicules autonomes : l'une des plus grandes révolutions de l'époque actuelle a été celle des véhicules autonomes. Ces véhicules peuvent se déplacer d’un point à un autre sans aucune assistance humaine en « mode pilote automatique » grâce à l’aide d’une technologie basée sur l’IA. Afin d’affiner ce modèle très sophistiqué, l’industrie automobile a recours à des semi-conducteurs avancés.

Aide à la conduite avancée : Un certain nombre de fonctionnalités telles que le régulateur de vitesse, la navigation GPS à commande vocale, la direction active et les mises à jour OTA, etc., dépendent entièrement de la technologie des semi-conducteurs des voitures. Ces semi-conducteurs fonctionnent comme un pont entre les solutions logicielles de semi-conducteurs pour l’automobile et les fonctions des véhicules modernes.

Portée EV étendue : les semi-conducteurs modernes offrent une efficacité élevée grâce à leur capacité à s'allumer et à s'éteindre des milliers de fois par seconde. Cela entraîne une diminution substantielle des pertes de puissance, ce qui entraîne une plus longue durée de vie des batteries et une autonomie étendue. Ces semi-conducteurs aident également les constructeurs automobiles à utiliser de petites batteries, leur permettant ainsi de concevoir de nouvelles architectures automobiles en réduisant l'espace.

Le seul élément commun à tous ces avantages de la technologie des semi-conducteurs dans l’automobile réside dans le fonctionnement de cette technologie. Afin de comprendre l’ampleur de l’utilisation de la technologie des semi-conducteurs dans l’automobile, il est essentiel de comprendre ce qu’elle contient.

Examinons ensuite les composants clés des logiciels pour semi-conducteurs.

Les composants clés des semi-conducteurs dans l'industrie automobile

Les progrès de la technologie des semi-conducteurs dans le secteur automobile se sont développés à tel point qu’il existe une grave pénurie de puces. Bien que la pénurie soit principalement un défi de la chaîne d’approvisionnement, l’implication est claire : les semi-conducteurs sont là pour transformer le secteur automobile. Désormais, pour qu’un éditeur de logiciels puisse construire un système reliant le semi-conducteur et le matériel (véhicule automobile), il est important de comprendre les bases de la technologie.

Le marché des semi-conducteurs automobiles peut être facilement classé en quatre segments. Le premier est constitué de microcontrôleurs utilisés pour les fonctionnalités automobiles traditionnelles telles que les freins antiblocage et le contrôle des émissions, le deuxième est la puce de modem sans fil qui connecte les voitures à Internet. Ensuite, deux autres catégories travaillent sur les fonctionnalités autonomes des voitures : les puces pour les capteurs et les caméras et les puces de traitement qui agissent comme le cerveau du véhicule.

Voici les différents éléments qui s’assemblent pour former l’ensemble du segment.

• Microcontrôleurs : les microcontrôleurs ou MCU sont des circuits intégrés constitués d'une mémoire, d'un CPU (Central Processing Unit) et d'une vaste gamme d'interfaces périphériques. Ils sont utilisés dans les applications automobiles pour contrôler et surveiller des fonctions telles que le contrôle de la carrosserie, la gestion du moteur, le contrôle du groupe motopropulseur et les systèmes d'infodivertissement.
• Processeurs de signaux numériques : les DSP sont des microprocesseurs conçus pour effectuer des tâches de traitement du signal numérique. Dans l'automobile, ils sont utilisés pour la reconnaissance vocale, le traitement d'images dans les systèmes ADAS, le traitement audio et d'autres activités lourdes en calcul.
• Circuits intégrés spécifiques à une application : les ASIC sont des circuits intégrés personnalisés conçus pour certaines utilisations automobiles spécifiques. Ils offrent des performances élevées et établissent des capacités d'intégration pour des fonctions spéciales telles que les systèmes de contrôle de véhicules spécifiques, le traitement d'images et les algorithmes ADAS.
• Unité de commande électrique : les calculateurs sont des composants essentiels du véhicule dont la fonctionnalité est contrôlée par des semi-conducteurs automobiles. Ils permettent une surveillance en temps réel, un contrôle précis et la combinaison de plusieurs systèmes à l'intérieur d'un véhicule en utilisant des interfaces de capteurs, des microcontrôleurs et des protocoles de communication. Cela aboutit finalement à une amélioration de la sécurité, des performances et de la fonctionnalité des véhicules.
• CI de gestion de l'alimentation : la tâche principale des circuits intégrés de gestion de l'énergie est de contrôler et de gérer l'alimentation électrique des véhicules. Ces composants garantissent le maintien d'une distribution d'énergie, d'une régulation de tension et d'une protection efficaces dans l'ensemble des systèmes automobiles des véhicules électriques.
• Capteurs : les capteurs automobiles sont essentiels pour collecter des informations sur le système interne et l'environnement d'un véhicule. Ces capteurs varient des capteurs de position, des capteurs de pression, des gyroscopes, des capteurs de proximité, des capteurs de température, des accéléromètres, etc. Ensemble, ils rassemblent et envoient des informations à des fins multiples telles que les systèmes de contrôle environnemental, l'ADAS et la gestion du moteur.
• MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) : La technologie joue un rôle clé dans les semi-conducteurs de l'industrie automobile. Les semi-conducteurs basés sur MEMS offrent à l'industrie automobile des capacités d'actionnement et de détection de pointe, ce qui contribue en fin de compte à améliorer la sécurité, la facilité et les performances des véhicules. Cela permet aux systèmes intelligents de suivre et de répondre à une gamme de conditions du véhicule et environnementales, améliorant ainsi l'expérience de conduite globale.

Bien que ceux-ci couvrent le domaine technique des semi-conducteurs, pour que la technologie s'aligne sur la demande croissante des véhicules automobiles, le rôle de la technologie des semi-conducteurs dans l'industrie automobile devrait être axé sur les investissements et les partenariats. Voici un aperçu des collaborations entre les constructeurs de véhicules automobiles et les entreprises de fabrication de semi-conducteurs.

Alors que les partenariats entre les sociétés de développement de semi-conducteurs et les constructeurs automobiles façonnent ensemble les avantages de la technologie des semi-conducteurs dans l'automobile, tant pour eux-mêmes que pour les conducteurs, certains défis ne doivent pas non plus être ignorés.

Les équipementiers automobiles sont confrontés à une série d'obstacles en raison de la complexité croissante de l'architecture électronique et des logiciels embarqués nécessaires pour simplifier les exigences des véhicules connectés, de la conduite autonome, de l'électrification du groupe motopropulseur et de la mobilité partagée (ACES). Alors qu'ils s'associent à des éditeurs de logiciels ou constituent une équipe interne pour relever la plupart de ces défis, la mise à niveau des semi-conducteurs nécessitera un nouvel ensemble de stratégies au niveau commercial.

• Développer une compréhension approfondie de l'architecture de bout en bout pour le développement de logiciels de semi-conducteurs pour l'automobile – des cas d'utilisation de logiciels aux semi-conducteurs – afin d'optimiser les systèmes.
• Créer des plans de recrutement et de rétention pour développer une expertise en semi-conducteurs en interne ; quelles que soient les décisions de conception des constructeurs automobiles, ils auront besoin d'employés qui comprennent et mesurent les concepts.
• Veiller à ce qu’ils concentrent leurs efforts sur la planification et la conception de semi-conducteurs, ce qui permettrait d’éviter la fragmentation des ressources. Cela permettrait de doubler facilement les fonctionnalités qui comptent vraiment (par exemple, se concentrer sur un domaine de cas d'utilisation dans ADAS)
• Identifier des partenaires stratégiques pour mettre en œuvre des stratégies de semi-conducteurs et accélérer les efforts d'intégration.

Comment Appinventiv peut-il aider à élaborer une stratégie pour les semi-conducteurs dans l'industrie automobile ?

Dans le cadre de nos solutions de mobilité électronique, nous utilisons notre expertise approfondie dans les secteurs des semi-conducteurs et de l'automobile pour évaluer l'état de préparation des infrastructures des équipementiers automobiles en fonction des complexités techniques et logicielles des semi-conducteurs. Une fois cela établi, nous construisons une architecture qui transformerait les semi-conducteurs en un middleware – un logiciel qui envoie des informations via le cloud à une application qui signale ensuite au semi-conducteur de répondre d'une certaine manière via les commandes de son véhicule – tout cela en un tour de main. quelques fractions de secondes.

De plus, nous possédons également une expertise pour aider les constructeurs automobiles à comprendre les capacités des semi-conducteurs et à les utiliser de manière à pouvoir intégrer la technologie et le logiciel backend en toute confiance.

Maintenant que nous avons examiné le concept de semi-conducteurs dans l'industrie automobile sous plusieurs angles, terminons l'article avec une perspective de l'avenir de cette technologie.

La voie à suivre pour les semi-conducteurs dans l’industrie automobile

Le marché des semi-conducteurs automobiles est divisé en plusieurs composants et un certain nombre d'acteurs entrent sur le marché pour répondre à la demande d'adoption de la technologie, tels que Texas Instruments, ROHM, Renesas Electronics, NXP Semiconductors, Intel et Nvidia, etc. la fin des techniques et des partenariats, façonne ensemble l’avenir de la technologie.

Examinons quelques-uns des autres événements clés que l’on peut attendre de la technologie dans un avenir proche.

Prise en charge de l'intelligence artificielle des véhicules

On verra l’industrie automobile utiliser des semi-conducteurs pour prendre en charge les systèmes d’IA embarqués afin de copier, augmenter et soutenir les actions humaines. Dans les véhicules du futur entièrement sans conducteur, l’IA déduira les actions à entreprendre en fonction des capteurs embarqués et environnementaux. C’est là que les semi-conducteurs seront utilisés pour déployer ces systèmes d’IA sans problème.

Communication V2X

La technologie Vehicle-to-Everything permet aux véhicules de communiquer avec leur environnement et de rendre la conduite efficace et sûre. La technologie informe de ce qui nous attend, sans visibilité pour le conducteur, et est capable de voir les virages et les obstacles dans un rayon allant jusqu'à 1,6 km. Pour prendre en charge la communication en temps réel, des semi-conducteurs seront utilisés.

Développement de technologies à très large bande

Les UWB offrent des capacités de localisation exactes, sûres et en temps réel qui sont inégalées par les technologies sans fil telles que Bluetooth, GPS et Wi-Fi. La technologie est conçue pour donner une conscience spatiale aux voitures et appareils basés sur UWB afin de leur permettre de savoir où se trouvent les utilisateurs.

Le rôle des semi-conducteurs sera vu ici dans la création de circuits intégrés UWB automobiles qui connecteraient le véhicule à un smartphone.

La demande de véhicules intelligents aura un impact sur la valeur des semi-conducteurs

Par rapport aux véhicules ICE traditionnels, les véhicules intelligents utilisent de plus en plus de puces. Par exemple, dans le cas des voitures à conduite autonome, le nombre moyen de puces requis commence à partir de 8 et peut aller jusqu'à 20 puces de capteur. De plus, la quantité massive de données collectées, traitées et stockées par les AV conduit à une situation dans laquelle plusieurs puces intelligentes et à stockage élevé doivent être installées à bord.

Nombre croissant de capteurs

L'autonomie apporte des capteurs plus performants aux véhicules, qui doivent fonctionner sur des technologies avancées de semi-conducteurs. Dans l’état actuel, les LiDAR proches infrarouges sont les capteurs les plus déployés pour les véhicules au niveau SAE 3, mais ils passeront bientôt à l’infrarouge à ondes courtes, car ils offrent de meilleurs avantages en termes de performances. Cette transition nécessitera des semi-conducteurs de plus grande valeur sur les marchés des ADAS (systèmes avancés d’aide à la conduite) et de l’autonomie.

Meilleure intégration entre le matériel et les logiciels

Avec l'avènement de l'ère de la production de masse, les équipementiers automobiles se sont principalement concentrés sur l'optimisation du matériel et le développement de composants mécaniques susceptibles d'améliorer la durée de vie d'une voiture. Cependant, se concentrer exclusivement sur le matériel peut s’avérer contre-intuitif pour les constructeurs cherchant à se faire connaître dans le secteur des véhicules autonomes.

Le besoin actuel est d’établir de meilleures collaborations entre les constructeurs automobiles et les fabricants de puces, dans une mesure où les constructeurs ont leur mot à dire dans la définition des spécifications et des caractéristiques des micropuces qui seront utilisées dans leur flotte.

Semi-conducteurs pilotés par prédiction

La majorité des capteurs actuels se limitent à « observer » l’environnement. Pour élargir les cas d’utilisation, les entreprises ont commencé à rechercher des puces qui prendraient en charge le suivi et l’analyse basés sur la prédiction. Voici un exemple de la façon dont ces puces pourraient fonctionner. Imaginez que la voiture dans la voie à côté de vous pense soudainement à dépasser la voiture qui la précède en venant dans votre voie, les signaux doux qu'elle laissera comme le léger changement de trajectoire lorsqu'elle est capturée par les capteurs et analysée par le semi-conducteur peuvent aider à prévenir les dangers. situations de circulation.

Interactions basées sur la 5G et la 6G

Les voitures modernes ne fonctionnent pas comme des entités isolées. Ils sont toujours connectés aux infrastructures et aux véhicules qui les entourent avec lesquels ils partagent en permanence les données critiques des capteurs 24h/24 et 7j/7. Cet échange constant d’informations dépend d’une connexion réseau stable. C’est pourquoi les équipementiers automobiles et les fabricants de puces s’intéressent aux technologies 5G et 6G.

Les connexions réseau 5G et 6G offrent la possibilité d’exploiter les hautes fréquences radio pour combiner une large bande passante et une couverture géographique avec des problèmes de signal limités. Leur intégration nécessiterait cependant que les fabricants de puces fonctionnent à une capacité de 100 GHz ou plus – ce que les sociétés de développement de semi-conducteurs ont commencé à étudier.

Meilleure efficacité énergétique

Parallèlement à l’offre croissante de véhicules électriques, il existe une demande accrue de semi-conducteurs économes en énergie. Les fabricants de puces abordent ce problème de plusieurs manières : en utilisant l'IA pour échanger des ressources informatiques, en passant aux dispositifs d'alimentation à semi-conducteurs WBG pour gérer le contrôle, la conversion et le traitement de l'électricité. De plus, ils expérimentent également l'utilisation de composants en carbure de silicium comme technologie principale en raison des avantages de pertes plus faibles, de fréquences de commutation élevées, d'une plus grande robustesse dans les environnements difficiles et d'une température de fonctionnement plus élevée.

Dernier mot

L’inclusion des semi-conducteurs dans l’industrie automobile est plus répandue qu’auparavant – un événement qui conduit à l’établissement d’un plus grand nombre de partenariats entre les constructeurs automobiles (équipementiers automobiles) et les sociétés de développement de semi-conducteurs. Ces partenariats entraînent une nouvelle ère dans laquelle l’industrie automobile devient électrifiée et autonome.

Nous espérons que les informations que nous avons couvertes dans l’article vous permettront de suivre l’évolution de la trajectoire. Contactez notre équipe si vous avez besoin de plus d’informations sur la technologie ou si vous souhaitez intégrer des semi-conducteurs dans vos véhicules.

FAQ

Q. Qu'est-ce que la technologie des semi-conducteurs dans le contexte de l'automobile ?

R. Toutes les innovations modernes en matière de technologie d’aide à la conduite fonctionnent sur des semi-conducteurs. Par exemple, les caméras arrière ont besoin de puces pour communiquer avec les écrans embarqués. De même, les systèmes de navigation, le régulateur de vitesse adaptatif et les systèmes d'infodivertissement fonctionnent également sur des semi-conducteurs.

Q. Quels sont les avantages de l’utilisation de la technologie des semi-conducteurs dans les automobiles ?

R. L'électrification des véhicules est la principale utilisation des semi-conducteurs qui permet de remplacer les systèmes manuels par des systèmes électriques, ce qui entraîne des avantages tels qu'une meilleure efficacité des véhicules, une moindre dépendance au pétrole et une réduction significative des émissions de carbone. De plus, ils contribuent à accroître l’assistance à la conduite et la sécurité dans les automobiles en maintenant la connectivité dans les voitures en temps réel.

Q. Quel est le potentiel futur de la technologie des semi-conducteurs dans l’industrie automobile ?

R. Le marché des semi-conducteurs automobiles devrait connaître une croissance massive dans les années à venir en raison d'un certain nombre de facteurs tels que l'augmentation de la demande de systèmes avancés d'aide à la conduite, l'électrification croissante des véhicules et les progrès technologiques dans les technologies autonomes. À mesure que l’industrie automobile devient puissante et intelligente, le secteur des semi-conducteurs automobiles deviendra également indispensable.