De auto-industrie moet een van de meest fascinerende industrieën zijn waar halfgeleiders en het halfgeleiderecosysteem enorme vooruitgang boeken. Van de evolutie van steeds meer autonome voertuigen tot meer meeslepend comfort voor bestuurder en passagier en infotainmentervaringen, samen met extra veiligheidsgerelateerde functies, het is een rijke ontwikkelingsomgeving.

Ik had onlangs de gelegenheid om de huidige trends in de ontwikkeling van de auto-industrie te bespreken met Robert Schweiger, groepsdirecteur Automotive Solutions Marketing bij Cadence.

Hier zijn fragmenten uit ons gesprek.

SE: Als je vandaag naar de auto-industrie in het algemeen kijkt, wat zie je dan op het gebied van trends in het grote geheel?

stil: In het algemeen, als je het hebt over het industrielandschap, groeit de halfgeleiderindustrie voor de auto-industrie nog steeds vrij goed, volgens de prognose van Yole, en het spreekt echt in de richting van geavanceerde technologieën. Een ander probleem dat we zien, is dat de verstoring van de toeleveringsketen nog steeds bestaat, wat een verscheidenheid aan activiteiten binnen het automotive-ecosysteem op gang brengt.

SE: Waar staat de industrie vandaag als het gaat om het beantwoorden van de vraag naar steeds autonomere voertuigen?

stil: Er is nog steeds een gebrek aan een adequate SoC voor autonoom rijden. Er zijn zeker chips zoals Nvidia of Qualcomm, maar die chips zijn super duur als je niet in massaproductie zit. Als je een schaalbare chip wilt hebben waarmee je van een premium auto naar een instapauto kunt gaan, dan zijn deze twee chips bijvoorbeeld mogelijk te duur. Daarom zijn er veel activiteiten waarbij klanten van auto-ecosystemen kijken hoe ze deze chip kunnen opschalen en hoe ze een chip kunnen maken tegen een prijs die beter past bij hun aanbod van verschillende kosten. Dit is een groot probleem en we verwachten daarom veel ontwerpactiviteiten, niet noodzakelijkerwijs alleen van de traditionele halfgeleiderbedrijven, maar ook van andere bedrijven.

SE: Hoe reageren de OEM's en Tier Ones op deze uitdaging?

stil: De OEM's en de Tier Ones willen graag SoC-ontwerpen omdat ze beseffen dat alle functionaliteit naar een chip gaat, dus ze moeten beter begrijpen wat er kan worden gedaan als onderdeel van een SoC. Daarom willen ze zich graag bezighouden met chipontwerp, maar ze moeten nog hun rol vinden en wat ze willen doen. Ze kunnen bijvoorbeeld naar de virtuele prototyping-fase gaan, wat hen zou helpen bij het maken van een specificatie, en de rest doorgeven aan een ontwerpbureau of aan een halfgeleiderpartner. Ze kunnen ook zeggen: "Laten we niet alleen virtuele prototyping doen, laten we ook RTL-ontwerp doen", en dan wordt de implementatie door iemand anders gedaan. Dit verschilt een beetje van bedrijf tot bedrijf. Het probleem voor OEM's en Tier Ones is dat ze geen ervaring hebben met chipontwerp en dat ze niet over de chipontwerpteams beschikken, dus sommigen van hen zijn teams aan het opvoeren. Dit is momenteel een uitdaging omdat ontwerpers tegenwoordig erg relevant zijn in de markt en je moet veel salaris betalen om ze aan boord te krijgen. Er is ook een tekort aan ontwerpers, dus dat is erg lastig voor hen.

SE: Automotive blijft een markt waar nieuwkomers absoluut deel van willen uitmaken. Wat zie je daar?

stil: De traditionele halfgeleiderbedrijven die zeer ervaren zijn in SoC-ontwerp en afkomstig zijn uit de mobiele of consumentenmarkt, realiseren zich nu: “Oh, de auto-industrie groeit behoorlijk goed. Laten we deze markt betreden.” Er zijn veel voorbeelden waar je activiteiten ziet van bedrijven die nog nooit autochips hebben gedaan. Een voorbeeld dat openbaar is, is Samsung, dat een auto-infotainment heeft ontwikkeld spaander op 8nm, maar er zijn veel meer bedrijven. Ze weten hoe ze complexe SoC-ontwerpen moeten maken, maar wat ze niet weten, is hoe ze moeten omgaan met functionele veiligheid, evenals met de typische automobielvereisten rond betrouwbaarheid, levenscycli van 15 jaar en ook kwaliteit. Dat betekent dat als je aan het einde de test van een chip uitvoert, ze een uitvalpercentage van nul PPM verwachten. Dat is een probleem voor hen. Dan zijn er startende bedrijven die nieuwe chips ontwikkelen, dus hun probleem is dat het kleine bedrijven zijn en ze willen weten hoe ze zo snel mogelijk een chip op de markt kunnen brengen en hun bestaande team kunnen uitbreiden met capaciteiten die ze niet hebben. hebben. We hebben verschillende afspraken met deze bedrijven gehad en we hebben bepaalde team-, SoC- of functionele veiligheidsmogelijkheden toegevoegd, zodat ze een SoC voor de automobielindustrie konden ontwikkelen en deze konden laten certificeren voor ISO 26262.

SE: Wat ook lijkt te gebeuren, is dat de OEM's zich lijken te hebben gerealiseerd dat ze ADAS Level 5 niet gelijktijdig met elektrificatie hoeven te doen, dat dat parallelle inspanningen kunnen zijn die op verschillende tijdstippen worden uitgerold. Op welk moment realiseerden ze zich dat die aanpassingen nodig waren?

stil: Als we kijken naar de Nvidia- en Qualcomm-chips, dan zijn dit superkrachtige chips die watergekoeld zijn, en dat is niet voor niets watergekoeld. Ze verbruiken veel stroom. Dat is ook de reden waarom ze zo duur zijn: omdat ze erg complex zijn. Ze zijn niet alleen complex wat betreft het aantal transistors, maar ook wat betreft de manier waarop ze moeten worden gekoeld, enzovoort. Dat is het probleem bij EV's: het stroomverbruik. In een van Nvidia's chips die ze in productie hadden, waar ze een hele ECU van voorzien, en het is nu al de meest gebruikte prototypeomgeving voor autonoom rijden. Het probleem is dat het 500 watt verbruikt. In een EV kun je je voorstellen hoe ver je daarmee kunt komen. Ik heb vrienden die zeggen dat ze de verwarming in de winter uitschakelen om iets in de buurt van een behoorlijk bereik te krijgen. Dat is de reden waarom ik eerder zei dat er een gebrek is aan een adequate SoC voor ADAS. Het komt door prijsstelling en stroomverbruik.

SE: Wat gebeurt er vandaag met de problemen met de toeleveringsketen van de auto-industrie?

stil: Als het gaat om de verstoring van de toeleveringsketen, als je kijkt naar de gieterij of naar de procestechnologieën, waar is dan het werkelijke tekort? Het tekort zit op volwassen knooppunten. Het is niet op de 5nm of 7nm nodes. Het hoge volume voor componenten die overal worden gebruikt, zoals spanningsregelaars, microcontrollers en dergelijke - dit zijn de chips die zijn gemaakt op 65nm en hoger. Dit is het probleem. En voor geavanceerde knooppunten wordt er veel geïnvesteerd door de gieterijen, dus er is geen tekort. Als een klant zegt dat ze deze of gene chip willen doen, en vragen wat we zouden aanbevelen op het gebied van procestechnologieën, vertellen we ze meteen dat als ze naar volwassen knooppunten gaan, wees erop voorbereid dat als je een laag volume hebt, je zult draaien in de problemen vanwege fantastische capaciteiten. De investeringen vinden echt voornamelijk plaats in geavanceerde knooppunten. Er komen enkele fabs online voor volwassen knooppunten vanwege het tekort aan toeleveringsketens, wat nog een reden is waarom autobedrijven hun eigen chips proberen te maken. Als je een heel generieke microcontroller hebt, concurreer je in feite met iedereen op de markt die een wasmachine of een klein apparaatje of een auto-ECU bouwt. Dit zijn allemaal standaard onderdelen. Maar op het moment dat je je eigen chip maakt waar je je stempel op hebt gezet, ben je de enige klant. In termen van volume, als je kijkt naar het halfgeleidervolume, dan is automotive in vergelijking met andere markten vrij klein. Met dat volume zouden autobedrijven nooit kunnen concurreren met een mobiel bedrijf. Dit is een heel ander niveau, maar ze bevinden zich altijd op het randje. Misschien interfereren ze niet noodzakelijkerwijs. Wat de prijs betreft, is het belangrijkste om een ​​bepaald volume te bereiken dat u een fatsoenlijke prijs kunt vragen. Soms zijn er chips, zoals een camerachip die $ 45 kost, is die prijs omdat ze het volume niet hebben. Maar in een bepaald segment zijn ze marktleider en dit was de prijs om tot een behoorlijke ROI te komen. En mensen zijn bereid ervoor te betalen. Het is een zeer gecompliceerde situatie.

SE: Wat zijn enkele van de grootste uitdagingen van vandaag in de autotechnologie?

stil: In de auto-industrie zijn er tegenwoordig toepassingsspecifieke uitdagingen die nauw met elkaar verbonden zijn. Er zijn ook generieke automotive-uitdagingen die voor elke toepassing gelden. Wat ik bedoel is dat zonale architectuur het volgende grote ding zal zijn voor OEM's. En de reden is dat je deze paar chips [zonale controllers] in de centrale rekeneenheid hebt die de mogelijkheid hebben om de ECU's aanzienlijk te verminderen. Dat wil zeggen, van 100 ECU naar bijvoorbeeld 30 ECU of 40 ECU. U kunt zich de kostenbesparingen voorstellen en ook het vereenvoudigde netwerk als resultaat. Deze aanpak heeft een hele reeks voordelen en de OEM zal er alles aan doen om dit mogelijk te maken. En dat is eigenlijk waarom het zal gebeuren. Maar om de zonale architectuur in te voeren, moet u aan een aantal voorwaarden hebben voldaan, namelijk de netwerkbandbreedte in het voertuig. Er moet een snel netwerk zijn. Er is, voor de inter-ECU-communicatie/de ECU-naar-ECU-communicatie, de backbone op Ethernet gebaseerd. Maar het Ethernet dat momenteel in productie is, is 1 Gigabit, en we hebben 10 Gigabit nodig om dit te laten werken. De roadmap gaat tot 25 Gigabit, dus dit is een ding dat moet worden uitgezocht. En ook al is 10 Gigabit in productie PHY nog niet beschikbaar, het gaat gebeuren.

SE: Wat betekent dit voor de computerprestaties in voertuigen?

stil: Aangezien de zonale controllers multifunctionele apparaten zijn, moeten ze behoorlijk wat rekenkracht hebben. Dat betekent dat een zonale controller uiteindelijk radargegevens, cameragegevens, audiogegevens, LIDAR-gegevens en alle typische verwerkingstaken moet verwerken en ook het voordeel moet bieden voor ECU-consolidatie. Vroeger hadden ze één doos, één functie: één ECU, één functie. Nu hebben ze één doos met veel functies vanwege deze zonale controllers, dus computerprestaties zijn een groot ding, samen met stroomverbruik en alles wat daarmee verband houdt.

Naast al deze onderwerpen zijn er nog een aantal andere technische uitdagingen waarmee het automotive-ecosysteem wordt geconfronteerd, waaronder de complexiteit van hardware/software, vereisten voor verschillende toepassingen, thermische problemen, betrouwbaarheid, veiligheid en beveiliging, evenals cloud computing en 5G, en dat is hoe auto's zal worden verbonden met de buitenwereld.

Bekijk voor een ander brancheperspectief deze blog van Synopsys, waarin ook enkele belangrijke technologische drijfveren worden besproken die nu plaatsvinden.

In mijn volgende blog deel ik de verwachtingen voor de auto-industrie van een andere marktleider.

Bedankt voor het lezen.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• Bron: https://semiengineering.com/automotive-growing-in-2023/