Otomotiv Sektöründe Yarı İletkenler: Teknolojinin Önde Gelen Otomobil Alanında Oyun Değiştirici

Geçtiğimiz birkaç yılda, gelişmiş lidar sensörleri ve akıllı kamera tabanlı sensörler de dahil olmak üzere, özellikle otomobillerin seri üretimi için otomotiv endüstrisine bir dizi teknoloji dahil edildi. Bu yeniliklerin merkezinde yarı iletkenlere artan bağımlılık yatıyor.

Arabaların tekerlekli yüksek performanslı bilgisayarlar haline geldiği çağda, otomobil üreticileri yeni bir karmaşıklık katmanıyla karşı karşıya kalıyor; otomotiv endüstrisinde yarı iletkenlerin bilgi işlem gücünden yararlanmaya yönelik paradigma değişimine uyum sağlıyorlar.

McKinsey'in öngörüsüne göre otonom çiplerin 2030 yılına kadar 29 milyar dolardan fazla gelir elde etmesi bekleniyorken, otomotivde yarı iletken teknolojisinin kullanımının araştırılmasında riskler yüksek.

Bu yazımızda yarı iletken teknolojisinin otomotiv endüstrisindeki rolüne, faydaları ve değişen pazar üzerinden değinerek yolculuğu kolaylaştıracağız.

Otomotivde Yarı İletken Teknolojisinin Faydaları

Elektrikli araçların ve sürücüsüz araçların artan popülaritesi, otomotiv endüstrisinde alanı daha akıllı ve enerji açısından verimli hale getirecek yarı iletken teknolojisi ilerlemelerini gerektirdi.

Geliştirilmiş Bağlantı : Sürücüler olarak, araç içi GPS kullanarak rota haritalama ve yol kapatma gibi özelliklerin (yarı iletken teknolojisinin arabalara entegrasyonuyla çalışan özellikler) kullanımına aşina olduk. Yüksek dereceli eski düğüm yarı iletkenleri, araca önceden kurulmuş sistemlere ince ayar yapar. Yarı iletken ayrıca aracın bilgi işlem sisteminin önemli verilerini işlemek ve algılamak için de kullanılır; bu da aracın güvenilir, doğru ve zamanında kontrol edilmesini sağlar.

Elektrikli Araçlar : Elektrifikasyon, otomobil sektörüne şaşırtıcı özellikler getiriyor: Hibrit araçların akülerini yönetmek, araçlardaki yakıt yanma verimliliğini artırmak ve hatta elektrikli araçlardaki enerjiyi rejeneratif fren sistemlerinden geri yüklemek. Otomotiv endüstrisindeki yarı iletkenler, verimliliği ve hızlı karar almayı yöneterek bu karmaşık süreçleri basitleştirir.

Daha İyi Güvenlik : Otonom sürüş araçlarının en önemli satış noktalarından biri, saniyeler içinde çalışan fren sistemleridir. Otomotivde yarı iletken teknolojisinin faydalarının en görünür olduğu alan. Yazılım, hız sabitleyici, acil fren sistemi, kör nokta tespit sistemleri, park kamerası asistanı, çarpışma önleme sensörleri vb. özelliklere gerçek zamanlı yanıt verecek şekilde güç sağlar.

Artan AV Sayısı : Günümüzün en büyük devrimlerinden biri Otonom Araçlar olmuştur. Bu araçlar, yapay zeka tabanlı teknoloji sayesinde “Otomatik Pilot Modu” ile hiçbir insan yardımına ihtiyaç duymadan bir noktadan diğerine hareket edebiliyor. Bu son derece karmaşık modele ince ayar yapmak için otomotiv endüstrisi tarafından gelişmiş yarı iletkenler kullanılıyor.

Gelişmiş Sürüş Yardımı : Hız sabitleyici, sesli kontrollü GPS navigasyonu, aktif direksiyon ve OTA güncellemeleri vb. gibi bir dizi özellik tamamen otomobillerdeki yarı iletken teknolojisine bağlıdır. Bu yarı iletkenler, otomotive yönelik yarı iletken yazılım çözümleri ile modern çağın otomobillerinin araç fonksiyonları arasında bir köprü görevi görüyor.

Genişletilmiş EV Aralığı : Günümüzün yarı iletkenleri, saniyede binlerce kez açılıp kapanma yetenekleriyle yüksek verimlilik sağlar. Bu, güç kayıplarında önemli bir düşüşe yol açarak pillerin daha uzun süre dayanmasına ve menzilin artmasına neden olur. Bu yarı iletkenler aynı zamanda otomotiv OEM'lerinin küçük piller kullanmasına yardımcı olarak, yer tasarrufu yoluyla yeni araba mimarileri tasarlamalarına olanak tanıyor.

Yarı iletken teknolojisinin otomotivdeki tüm bu faydalarının ortak unsuru teknolojinin işleyişinde yatmaktadır. Yarı iletken teknolojisinin otomotivde kullanımının derinliğini anlamak için, bunun içinde nelerin yer aldığını anlamak kritik önem taşıyor.

Şimdi yarı iletken yazılımının temel bileşenlerine bakalım.

Otomotiv Endüstrisinde Yarı İletkenlerin Temel Bileşenleri

Otomotiv sektöründeki yarı iletken teknolojisindeki ilerlemeler, büyük bir çip kıtlığının yaşandığı bir boyuta ulaştı. Kıtlık çoğunlukla bir tedarik zinciri sorunu olsa da, bunun anlamı açıktır: yarı iletkenler otomobil alanını dönüştürmek için buradalar. Artık bir yazılım şirketinin yarı iletken ile donanım (otomotiv taşıtı) arasında köprü kuracak bir sistem kurması için teknolojinin temellerini anlamak önemlidir.

Otomotiv yarı iletken pazarı kolaylıkla dört bölüme ayrılabilir. Bunlardan ilki, kilitlenmeyi önleyici frenler ve emisyon kontrolleri gibi geleneksel otomotiv özellikleri için kullanılan mikro denetleyiciler, ikincisi ise arabaları internete bağlayan kablosuz modem çipidir. Daha sonra, arabaların otonom özellikleri üzerinde çalışan iki kategori daha var: sensörler ve kameralar için çipler ve aracın beyni görevi gören işleme çipleri.

İşte segmenti bir bütün haline getirmek için bir araya gelen farklı bileşenler.

• Mikrodenetleyiciler: Mikrodenetleyiciler veya MCU'lar, bir bellek, CPU (Merkezi İşlem Birimi) ve çok çeşitli çevresel arayüzlerden oluşan entegre devrelerdir. Otomotiv uygulamalarında gövde kontrolü, motor yönetimi, güç aktarım sistemi kontrolü ve bilgi-eğlence sistemleri gibi fonksiyonları kontrol etmek ve izlemek için kullanılırlar.
• Dijital Sinyal İşlemcileri: DSP'ler, dijital sinyal işleme görevlerini gerçekleştirmek için tasarlanmış mikroişlemcilerdir. Otomotivde konuşma tanıma, ADAS sistemlerinde görüntü işleme, ses işleme ve diğer hesaplama açısından ağır faaliyetler için kullanılırlar.
• Uygulamaya Özel Entegre Devreler: ASIC'ler, bazı belirli otomotiv kullanımları için oluşturulmuş kişiselleştirilmiş entegre devrelerdir. Yüksek performansı güçlendirir ve belirli araç kontrol sistemleri, görüntü işleme ve ADAS algoritmaları gibi özel işlevler için entegrasyon yetenekleri oluştururlar.
• Elektrik Kontrol Ünitesi: ECU'lar, işlevselliği otomotiv yarı iletkenleri tarafından kontrol edilen kritik araç bileşenleridir. Sensör arayüzlerini, mikro denetleyicileri ve iletişim protokollerini kullanarak gerçek zamanlı izleme, hassas kontrol ve araç içindeki birden fazla sistemin kombinasyonunu sağlarlar. Bu sonuçta araçların güvenliğinin, performansının ve işlevselliğinin iyileştirilmesiyle sonuçlanır.
• Güç Yönetimi IC'leri: Güç yönetimi entegre devrelerinin ana görevi, araçların güç kaynağını kontrol etmek ve yönetmektir. Bu bileşenler, elektrikli araçların otomotiv sistemleri genelinde etkili güç dağıtımının, voltaj regülasyonunun ve korumanın sürdürülmesini sağlar.
• Sensörler: Otomotiv sensörleri, bir aracın iç sisteminden ve çevresinden bilgi toplamak için çok önemlidir. Bu sensörler konum sensörleri, basınç sensörleri, jiroskoplar, yakınlık sensörleri, sıcaklık sensörleri, ivmeölçerler ve daha fazlasını içerir. Çevresel kontrol sistemleri, ADAS ve motor yönetimi gibi çoklu kullanımlar için bilgileri hep birlikte toplar ve gönderirler.
• MEMS (Mikro-Elektro-Mekanik Sistemler): Otomotiv endüstrisindeki yarı iletkenlerde teknoloji önemli bir rol oynamaktadır. MEMS tabanlı yarı iletkenler, otomotiv endüstrisine ileri düzey çalıştırma ve algılama yetenekleri sunar ve bu da sonuçta araç güvenliğinin, kolaylığının ve performansının iyileştirilmesine yardımcı olur. Bu, akıllı sistemlerin çeşitli araç ve çevre koşullarını izlemesine ve bunlara yanıt vermesine olanak tanıyarak genel sürüş deneyimini iyileştirir.

Bunlar teknik açıdan yarı iletken alanını kapsıyor olsa da, teknolojinin otomotiv araçlarının artan talebiyle uyumlu hale gelmesi için yarı iletken teknolojisinin otomotiv endüstrisindeki rolünün yatırımlara ve ortaklıklara dayalı olması gerekecek. Otomotiv araç üreticileri ile yarı iletken imalat şirketleri arasında gerçekleşen işbirliklerine genel bir bakışı burada bulabilirsiniz.

Yarı iletken geliştirme şirketleri ile araç üreticileri arasındaki ortaklıklar, otomotivde yarı iletken teknolojisinin hem kendileri hem de sürücüler açısından faydalarını birlikte şekillendirirken, göz ardı edilmemesi gereken bazı zorluklar da var.

Otomotiv OEM'leri, bağlantılı araçları, otonom sürüşü, güç aktarma organlarının elektrifikasyonunu ve paylaşımlı mobilite (ACES) gerekliliklerini basitleştirmek için gereken elektronik mimarinin ve yerleşik yazılımın artan karmaşıklığı nedeniyle bir dizi engelle karşı karşıyadır. Bu zorlukların çoğunun üstesinden gelmek için yazılım şirketleriyle ortaklık kurarken veya şirket içi bir ekip oluştururken, yarı iletkenlerin yükseltilmesi, iş düzeyinde tamamen yeni bir dizi stratejiyi gerektirecektir.

• Sistemleri optimize etmek amacıyla, yazılım kullanım örneklerinden yarı iletkenlere kadar, otomotive yönelik yarı iletken yazılım geliştirmeye yönelik uçtan uca mimariye ilişkin derin bir anlayış geliştirmek.
• Yarı iletken uzmanlığını şirket içinde oluşturmak için işe alım ve işte tutma planları oluşturmak; Otomotiv OEM'inin tasarım kararlarından bağımsız olarak kavramları anlayan ve ölçen çalışanlara ihtiyaçları olacak.
• Kaynakların parçalanmasını önleyecek şekilde yarı iletkenlerin planlanması ve tasarlanması üzerinde çaba göstermelerini sağlamak. Bu, gerçekten önemli olan işlevleri ikiye katlamayı kolaylaştıracaktır (örneğin, ADAS'ta bir kullanım alanı alanına odaklanmak)
• Yarı iletken stratejilerini uygulamak ve entegrasyon çabalarını hızlandırmak için stratejik ortakların belirlenmesi.

Appinventiv, Otomotiv Endüstrisinde Yarı İletkenler için Strateji Oluşturmaya Nasıl Yardımcı Olabilir?

E-mobilite çözümlerimizin bir parçası olarak, yarı iletkenlerin teknik ve yazılım karmaşıklıkları doğrultusunda otomotiv OEM'inin altyapı hazırlığını değerlendirmek için hem yarı iletken hem de otomotiv endüstrilerindeki derin uzmanlığımızı kullanıyoruz. Bu bir kez oluşturulduktan sonra, yarı iletkenleri bir ara katman yazılımına dönüştürecek bir mimari inşa ediyoruz; bu mimari, bilgileri bulut aracılığıyla bir uygulamaya gönderiyor ve daha sonra yarı iletkene, araç kontrolleri aracılığıyla belirli bir şekilde yanıt vermesi için sinyal gönderiyor. saniyenin bir kısmı.

Ek olarak, otomobil üreticilerinin yarı iletken yeteneklerini anlamalarına ve bunu teknoloji ile arka uç yazılımını güvenle entegre edebilecekleri bir şekilde kullanmalarına yardımcı olma konusunda da uzmanlığa sahibiz.

Artık otomotiv endüstrisindeki yarı iletken kavramını birçok açıdan incelediğimize göre, makaleyi teknolojinin geleceğine dair bir bakış açısıyla kapatalım.

Otomotiv Endüstrisinde Yarı İletkenler İçin Önümüzdeki Yol

Otomotiv yarı iletken pazarı birden fazla bileşene bölünmüş durumda ve Texas Instruments, ROHM, Renesas Electronics, NXP Semiconductors, Intel ve Nvidia gibi bir dizi oyuncu teknolojinin benimsenmesine yönelik talebi karşılamak için bu alana giriyor. teknik ve ortaklıklar sona eriyor, teknolojinin geleceğini birlikte şekillendiriyor.

Gelecek gelecekte teknolojiden beklenebilecek diğer önemli olaylardan bazılarına bakalım.

Araç Yapay Zekasını Destekleyin

Otomotiv endüstrisinin, insanların eylemlerini kopyalamak, geliştirmek ve desteklemek için araç içi yapay zeka sistemlerini desteklemek amacıyla yarı iletkenleri kullandığı görülecektir. Geleceğin tamamen sürücüsüz araçlarında yapay zeka, araç içi ve çevresel sensörlere bağlı olarak hangi aksiyonların alınacağını çıkaracak. Bu yapay zeka sistemlerini hatasız bir şekilde dağıtmak için yarı iletkenlerin kullanılacağı yer burasıdır.

V2X İletişimi

Araçtan Her Şeye teknolojisi, araçların çevreleriyle iletişim kurmasını ve sürüşün verimli ve güvenli olmasını sağlar. Teknoloji, sıfır sürücü görünürlüğü ile ileride ne olacağı konusunda bilgi veriyor ve bir mil yarıçapına kadar bir yarıçaptaki köşeleri ve engelleri görme kapasitesine sahip. İletişimi daha gerçek zamanlı bir şekilde desteklemek için yarı iletkenler kullanılacaktır.

Ultra Geniş Bant Teknolojisi Geliştirme

UWB'ler, bluetooth, GPS ve Wi-fi gibi kablosuz teknolojilerle rakipsiz olan kesin, güvenli ve gerçek zamanlı yerelleştirme yetenekleri sağlar. Teknoloji, UWB tabanlı arabalara ve cihazlara, kullanıcıların nerede olduğunu bilmelerini sağlamak için mekansal farkındalık kazandırmak üzere tasarlandı.

Burada yarı iletkenlerin rolü, aracı bir akıllı telefona bağlayacak otomotiv UWB IC'sinin oluşturulmasında görülecektir.

Akıllı Araçların Yarı İletkenlerin Değerini Etkileme Talebi

Geleneksel içten yanmalı motorlu araçlarla karşılaştırıldığında akıllı araçlar giderek daha fazla çip kullanıyor. Örneğin otonom sürüşe sahip otomobillerde gereken ortalama çip sayısı 8'den başlıyor ve 20 sensör çipine kadar çıkabiliyor. Ek olarak, AV'ler tarafından gerçekleştirilen devasa miktarda veri toplama, işleme ve depolama, birden fazla akıllı ve yüksek depolama yongasının gemiye kurulmasının gerekli olduğu bir duruma yol açıyor.

Artan Sensör Sayısı

Otonomi, gelişmiş yarı iletken teknolojilerle çalışması gereken araçlara daha yüksek performanslı sensörler getiriyor. Mevcut durumda, yakın kızılötesi LiDAR'lar, SAE seviye 3'teki araçlar için en çok kullanılan sensörlerdir; ancak bu, daha iyi performans avantajları sunduğu için yakında kısa dalga kızılötesine geçiş yapacaktır. Bu geçiş, ADAS (Gelişmiş sürücü destek sistemleri) ve otonomi pazarlarında daha yüksek değerli yarı iletkenleri gerektirecektir.

Donanım ve Yazılım Arasında Daha İyi Entegrasyon

Seri üretim çağının gelişiyle birlikte, otomotiv OEM'lerinin odak noktası büyük ölçüde donanımın optimizasyonu ve bir otomobilin ömrünü uzatabilecek mekanik bileşenlerin geliştirilmesi oldu. Ancak donanıma özel bir odaklanma, otonom araç sektöründe öne çıkmak isteyen üreticiler için mantık dışı olabilir.

Çağın ihtiyacı, otomobil OEM'leri ile çip üreten firmalar arasında, üreticilerin filolarında kullanacakları mikroçiplerin spesifikasyonları ve karakteristiklerinin tanımlanmasında söz sahibi olacağı ölçüde daha iyi işbirlikleri kurmaktır.

Tahmin Odaklı Yarı İletkenler

Günümüzdeki sensörlerin çoğunluğu, çevreyi "gözlemlemek" ile sınırlıdır; kullanım durumlarını genişletmek için şirketler, tahmine dayalı izleme ve analizi destekleyecek çipler aramaya başladı. İşte bu çiplerin nasıl çalışabileceğine dair bir örnek. Yanınızdaki şeritte bulunan arabanın aniden sizin şeridinize gelerek önünüzdeki arabayı geçmeyi düşündüğünü, sensörler tarafından yakalandığında ve yarı iletken tarafından analiz edildiğinde hafif yörünge değişikliği gibi bırakacakları yumuşak ipuçlarının tehlikeli durumları önlemeye yardımcı olabileceğini hayal edin. trafik durumları.

5G ve 6G Tabanlı Etkileşimler

Modern arabalar izole varlıklar olarak çalışmaz. Kritik sensör verilerini 7/24 sürekli olarak paylaştıkları çevrelerindeki altyapılar ve araçlarla her zaman bağlantı halindedirler. Bu sürekli bilgi alışverişi istikrarlı bir ağ bağlantısına bağlıdır ve bu nedenle hem otomotiv OEM'leri hem de çip üreticileri 5G ve 6G teknolojileriyle ilgileniyor.

5G ve 6G ağ bağlantıları, geniş bant genişliğini ve coğrafi kapsama alanını sınırlı sinyal aksaklıklarıyla birleştirmek için yüksek radyo frekanslarından yararlanma potansiyeline sahiptir. Ancak bunların entegrasyonu, çip üreticilerinin 100 GHz veya daha fazla kapasitede çalışmasını gerektiriyor; bu, yarı iletken geliştirme şirketlerinin de incelemeye başladığı bir şey.

Daha İyi Enerji Verimliliği

Artan elektrikli araç arzının arkasında enerji tasarruflu yarı iletkenlere olan talebin de artması var. Çip üreticilerinin buna yaklaşmasının birkaç yolu var: bilgi işlem kaynaklarını takas etmek için yapay zekayı kullanmak, elektriğin kontrolünü, dönüşümünü ve işlenmesini yönetmek için WBG yarı iletken güç cihazlarına geçmek. Ek olarak, daha düşük kayıplar, yüksek anahtarlama frekansları, zorlu ortamlarda daha fazla sağlamlık ve daha yüksek çalışma sıcaklığı avantajları nedeniyle silisyum karbür bileşenleri birincil teknoloji olarak kullanmayı da deniyorlar.

Son söz

Yarı iletkenlerin otomotiv endüstrisine dahil edilmesi eskisinden daha yaygındır; bu, araç üreticileri (otomotiv OEM'leri) ve yarı iletken geliştirme şirketleri arasında daha fazla ortaklığın kurulmasına yol açan bir olaydır. Bu ortaklıklar, otomotiv sektörünün elektrikli ve otonom hale geldiği yeni bir dönemi beraberinde getiriyor.

Makalede ele aldığımız bilgilerin sizi değişen gidişata uygun hale getireceğini umuyoruz. Teknoloji hakkında daha fazla bilgiye ihtiyacınız varsa veya yarı iletkenleri araçlarınıza entegre etmek istiyorsanız ekibimize ulaşın.

SSS

S. Otomotiv bağlamında yarı iletken teknolojisi nedir?

C. Sürücü destek teknolojisindeki günümüzün tüm yenilikleri yarı iletkenler üzerinde çalışmaktadır. Örneğin, arka kameraların araç içi ekranlarla iletişim kurmak için çiplere ihtiyacı var; benzer şekilde navigasyon sistemleri, uyarlanabilir hız sabitleyici ve bilgi-eğlence sistemleri de yarı iletkenler üzerinde çalışıyor.

S. Otomobillerde yarı iletken teknolojisinin kullanılmasının faydaları nelerdir?

C. Araçların elektrifikasyonu, manuel sistemlerin elektrik sistemleriyle değiştirilmesine yardımcı olan yarı iletkenlerin birincil kullanımıdır; bu da daha iyi araç verimliliği, daha az petrol bağımlılığı ve karbon emisyonlarında önemli bir azalma gibi faydalara yol açar. Ek olarak, otomobillerdeki bağlantıyı gerçek zamanlı olarak sürdürerek otomobillerde sürücü desteğinin ve güvenliğin artırılmasına yardımcı oluyorlar.

S. Otomotiv endüstrisinde yarı iletken teknolojisinin gelecekteki potansiyeli nedir?

C. Otomotiv yarı iletken pazarının, gelişmiş sürücü destek sistemlerine olan talebin artması, araçların elektrifikasyonunun artması ve otonom teknolojilerdeki teknolojik ilerlemeler gibi bir dizi faktör nedeniyle önümüzdeki yıllarda büyük bir büyümeye tanık olması bekleniyor. Otomotiv endüstrisi güçlü ve akıllı hale geldikçe otomotiv yarı iletkenleri alanı da vazgeçilmez hale gelecektir.