صناعة السيارات هي مجال سريع النمو والتطور. من أول محرك احتراق داخلي إلى السيارات الهجينة والبطارية الكهربائية ، شهدت الصناعة تغيرًا كبيرًا في الحجم. أصبحت السيارات اليوم أكثر ذكاءً من أي وقت مضى ، حيث تدعم أشباه موصلات السيارات وظائف مثل أنظمة مراقبة المركبات ، وأنظمة مساعدة المسار الأوتوماتيكي ، وغيرها الكثير. يعود الفضل في التقدم السابق إلى الأنظمة الإلكترونية الذكية التي تقع تحت غطاء هذه المركبات.
تبلغ قيمة سوق أشباه الموصلات العالمي كما تم تقديره في عام 2022 618 مليار دولار ومن المتوقع أن يشهد معدل نمو سنوي يبلغ حوالي 7.3٪. من هذا ، فإن 10٪ من الحصة تعود إلى سوق السيارات الذي تبلغ قيمته 53 مليار دولار بمعدل نمو سنوي قدره 10.5٪. تعتبر حصة أشباه موصلات السيارات منخفضة نسبيًا بسبب النقص العالمي في الرقائق الناجم عن الوباء. بالإضافة إلى ذلك ، فإن متطلبات أشباه موصلات السيارات منخفضة نسبيًا مقارنة بالإلكترونيات الاستهلاكية ، وبالتالي كان على شركات صناعة السيارات الانتظار في طوابير طويلة بعد الوباء عندما يرتفع الطلب.
هذه المقالة هي ملخص لخطاب ألقته Agnes Jahnke ، مدير تسويق المنتجات SiC & GaN ، X-FAB. إنها تزود الجمهور بمنظور مسبك في سوق أشباه الموصلات للسيارات حول العالم. X-FAB عبارة عن مسبك متعدد الجنسيات لأشباه الموصلات يخدم صناعات السيارات والكمبيوتر والمستهلكين والاتصالات.
بدأت السيدة جانكي الحديث بإعطاء لمحة عامة عن X-FAB ونموها على مر السنين. تطورت صناعة أشباه الموصلات للسيارات على مر السنين ، ولكن بسبب الوباء ، لم تتمكن من النمو والمساهمة بحصة أكبر في سوق أشباه الموصلات في جميع أنحاء العالم لأسباب مختلفة. كانت بعض الأسباب الرئيسية كما أشير في الحديث هي جائحة كوفيد ، وارتفاع الطلب من قبل مصنعي الإلكترونيات الاستهلاكية ، وزيادة المهلة الزمنية لأشباه موصلات السيارات ، والحوادث ، والكوارث الطبيعية.
يناقش الحديث كذلك التطبيقات المختلفة التي تمتلكها رقائق أشباه الموصلات في السيارات. يتم استخدامها في أنظمة السلامة مثل أنظمة مراقبة ضغط الإطارات وأنظمة مساعدة الممرات الأوتوماتيكية وأنظمة التحذير من الاصطدام وغيرها الكثير. بالإضافة إلى ذلك ، يجدون استخدامها في الأنظمة الداخلية مثل أنظمة المعلومات والترفيه ، ومكيفات الهواء ذات التحكم التلقائي في المناخ ، والوظائف الأخرى المتعلقة بالسائق والركاب. تتحكم رقائق أشباه الموصلات أيضًا في الاتصالات الداخلية والخارجية في السيارات.
يتم استخدام بروتوكولات اتصال الحافلات الداخلية ، مثل LIN و CAN ، بينما يتم استخدام Bluetooth و Ethernet للاتصال الخارجي. كل هذه التطبيقات أدت إلى نمو كبير في عدد الرقائق المركبة في السيارات الحديثة. وفي حديثها عن النمو في سيارات تطبيق أشباه الموصلات ، قالت السيدة جانكي: “في المتوسط ، يتزايد محتوى أشباه الموصلات في السيارة باستمرار ؛ في السنوات العشر الماضية تضاعف ثلاث مرات تقريبًا. في المتوسط ، لدينا اليوم ما يقرب من 800 شريحة في سيارة أي ما يقرب من 6 أضعاف تلك الموجودة في الهاتف الذكي. المركبات المتميزة لديها عدة آلاف من الرقائق “.
في عام 2021 ، استضافت سيارة محرك احتراق داخلي نموذجية ما يقرب من 500 دولار من أشباه الموصلات ، بينما تحتوي السيارة الكهربائية التي تعمل بالبطارية على أشباه موصلات بقيمة 950 دولارًا. أثناء التحول إلى BEV يقلل من الرقائق المطلوبة لمراقبة محركات IC وأنظمة الوقود ، تتم إضافة المزيد من الرقائق لمراقبة البطاريات ومجموعة نقل الحركة والمحركات المستخدمة فيها. أيضًا ، تتطلب أجهزة الشحن المدمجة محولات ورقائق مختلفة للشحن الفعال. سيؤدي التكامل المتزايد للأنظمة الإلكترونية لتسهيل تجارب السفر السلسة إلى زيادة عدد الرقائق المستخدمة في صناعة السيارات بشكل مستمر.
من إجمالي مفاتيح وشرائح أشباه الموصلات المثبتة في السيارة ، يتم استخدام حوالي 48 ٪ من رقائق أشباه الموصلات في تطبيقات الطاقة من أجل توفير الطاقة بكفاءة لأنظمة إلكترونية مختلفة على متن السيارة. تشمل الأنظمة الرئيسية الأخرى التي تستخدم مفاتيح تبديل أشباه الموصلات هذه الضوئيات والتناظرية والذاكرة.
وفي حديثها عن تغلغل مفاتيح أشباه موصلات السيارات القائمة على SiC ، قالت السيدة Jahnke: “اليوم ، تعتمد حوالي 20٪ من إلكترونيات طاقة السيارات على أشباه موصلات كربيد السيليكون. كما تعلمون جميعًا ، كانت Tesla أول من نفذها ، بينما تتابعها شركات تصنيع السيارات الأخرى. بدأ لاعبون جدد مثل Hyundai في استخدامه أيضًا ومعدل اعتماد الشركات المصنعة الأخرى مرتفع جدًا. كل OEM الآخر يستخدم SiC في تطويرها ؛ سنشهد معدل اعتماد أعلى بكثير في المستقبل مع توقعات بنسبة 50٪ بحلول عام 2050. “
من أجل توضيح أهمية رقاقة أشباه الموصلات في صناعة السيارات ، يوضح الجدول أدناه أنه إذا كان هناك تأخير أو فقد حتى رقاقة واحدة ، فقد يؤدي ذلك إلى تأخيرات في تصنيع حوالي 1 كيلو إلى 30 كيلو رقائق. يمكن أن يؤدي هذا إلى تأخير تصنيع 500 إلى 30 ألف نظام و 500 إلى 20 ألف مركبة ، مما يجعل التأثير الإجمالي من 20 مليون دولار إلى 800 مليون دولار.
تهيمن الدول الآسيوية على تصنيع أشباه الموصلات بنسبة 75٪ من آسيا. يتطلع اللاعبون في جميع أنحاء العالم إلى توسيع قدراتهم والاستثمار بكثافة في التكنولوجيا المتطورة للتصنيع الفعال ، من أجل تلبية الاحتياجات المتزايدة للصناعات المختلفة في جميع أنحاء العالم. تعتمد غالبية أشباه موصلات السيارات اليوم على العقد الناضجة> 28 نانومتر. ولكن بحلول نهاية عام 2022 ، تشير التقديرات إلى أن 56٪ من السعة المثبتة تكون بأحجام عقدة أقل من 28 نانومتر ، وأن 10٪ فقط من إجمالي الإنفاق على المعدات يذهب إلى عقد> 80 مم. هذه أخبار سيئة لصناعة السيارات لأنها تحتاج إلى رقائق عالية الجودة ومنخفضة التكلفة ، لكن عددًا قليلاً فقط من الشركات يستثمر في تقنيات أشباه موصلات السيارات واسعة النطاق.
في حديثها عن X-FAB ، تحدثت السيدة Jahnke عن أحدث التقنيات التي تستخدمها في تصنيع أشباه موصلات السيارات. تقدم الشركة Modular 1um إلى 130 nm CMOS و SOI أشباه الموصلات حتى الجهد العالي للغاية من 650V. تقدم X-FAB أيضًا تقنيات معالجة للمواد ذات فجوة النطاق العريض كربيد السيليكون (SiC) على 6 بوصات ونتريد الغاليوم (GaN) على رقائق 8 بوصة.
السيارات في مرحلة إحياء بعد أن أصابها الوباء وزاد الطلب على السيارات منذ ذلك الحين. لكن النقص في الرقائق أدى إلى تأخيرات كبيرة لمصنعي السيارات. لا تستثمر المسابك في جميع أنحاء العالم بشكل كبير في أشباه موصلات السيارات ، مما يزيد من مشاكل شركات صناعة السيارات هذه. X-FAB هي واحدة من عدد قليل جدًا من مسابك أشباه الموصلات للسيارات في السوق. مطلوب العديد من هذه المسابك لتلبية احتياجات صناعة السيارات.
