תעשיית הרכב העולמית, אשר השפעתה על הכלכלה הגלובלית בלתי ניתנת להתעלמות, עוברת בשנים האחרונות מהפכה עמוקה המונעת משלושה גורמים מרכזיים: חשמול רכבים, נהיגה אוטונומית ומודלים חדשים לניידות. במרכז המהפכה הזו ניצב שוק המוליכים למחצה לרכב, אשר תופס תפקיד קריטי בצמיחה ובהתפתחות תעשיית הרכב של העתיד.

הצורך במערכות אלקטרוניות מתקדמות ברכבים הולך וגובר, והתחזיות מצביעות על כך שמספר הרכיבים המוליכים למחצה בכל רכב יעלה באופן משמעותי בשנים הקרובות. על פי נתוני Yole Group, מספרם הממוצע של מכשירים מוליכים למחצה ברכב צפוי לגדול מכ-834 יחידות בשנת 2023 ל-1,106 יחידות בשנת 2029. נתון זה מדגיש את התלות ההולכת וגוברת של רכבים בטכנולוגיות מתקדמות לצורך שיפור ביצועים, בטיחות ויעילות אנרגטית.

צמיחת שוק המוליכים למחצה לרכב

התחזיות מצביעות על כך ששוק המוליכים למחצה לרכב יעלה על 88 מיליארד דולר עד לשנת 2027, כך לפי נתוני International Data Corporation (IDC). צמיחה זו נובעת מאימוץ הולך וגובר של טכנולוגיות מתקדמות כמו מערכות סיוע לנהג (ADAS), רכבים חשמליים (EVs), ואינטרנט של רכבים (IoV).

הערך המוסף של מוליכים למחצה בכלי רכב צפוי להמשיך לעלות, כאשר רכבים מודרניים דורשים רכיבים מורכבים כמו שבבי מחשוב ביצועים גבוהים, מעבדים גרפיים (GPU), שבבי רדאר וחיישני לייזר. רכיבים אלו מספקים את הבסיס לטכנולוגיות מתקדמות, ביניהן נהיגה אוטונומית, תקשורת בין רכבים (V2X), ומערכות אנרגיה חכמות.

הדומיננטיות של חמש החברות המובילות

לפי IDC, בשנת 2023 חמש חברות עיקריות שלטו ביותר מ-50% משוק המוליכים למחצה לרכב:

• אינפיניון (Infineon): מובילה בתחום האלקטרוניקה להספק ומערכות בקרה מתקדמות.
• NXP: בולטת בטכנולוגיות תקשורת V2X ובאבטחה לרכבים.
• STMicroelectronics: מתמחה ברכיבי MEMS ומוליכים למחצה להספק.
• Texas Instruments (TI): מציעה פתרונות אנלוגיים ומערכות משובצות למגוון רחב של יישומים.
• Renesas Electronics: מספקת מעבדים ומערכות על שבב (SoCs) המיועדות לבטיחות תפקודית ואמינות גבוהה.

מעבר לחמש החברות המובילות, ישנן חברות נוספות המשפיעות על השוק, ביניהן Bosch, ON Semiconductor, Broadcom, Micron ו-Qualcomm. חברות אלו ממלאות תפקידים קריטיים בפיתוח רכיבים חדשניים לתחומי הבטיחות, הביצועים והקישוריות.

אסטרטגיות להובלת השוק

החברות המובילות פועלות לשמר את מעמדן התחרותי באמצעות מספר אסטרטגיות מרכזיות:

1. השקעה מוגברת במו"פ: פיתוח רכיבים חדשניים המספקים ביצועים גבוהים, אמינות מוגברת וצריכת אנרגיה נמוכה יותר.
2. שותפויות אסטרטגיות: יצירת שיתופי פעולה עם יצרניות רכב וספקי מערכות טכנולוגיות כדי להבטיח גישה לשווקים חדשים וללקוחות פוטנציאליים.
3. הרחבת קווי מוצרים: התאמת פתרונות טכנולוגיים לצרכים המשתנים של תעשיית הרכב, תוך שילוב טכנולוגיות חדשות כגון סיליקון קרביד (SiC) לתחום ההנעה החשמלית.

האתגרים בשוק המוליכים למחצה לרכב

למרות השיפור באספקת רכיבים מוליכים למחצה בשנים האחרונות, שוק זה ממשיך להתמודד עם אתגרים משמעותיים. התלות הגוברת בטכנולוגיות מתקדמות מעלה את הדרישה לרכיבים מיוחדים המצריכים תהליכי ייצור מורכבים, ולצד זאת, עלויות הייצור נשארות גבוהות.

בנוסף, שיבושים בשרשרת האספקה הגלובלית, שהחלו בתקופת מגפת הקורונה, הוסיפו חוסר יציבות בשוק. יצרני רכבים (OEMs) וספקי מוליכים למחצה נדרשים להסתגל במהירות למציאות המשתנה, תוך ייעול תהליכי הייצור ושמירה על זמני אספקה מהירים.

המבט קדימה

על אף האתגרים, התחזית לטווח הבינוני עבור שוק המוליכים למחצה לרכב היא חיובית. עם ההתקדמות הטכנולוגית המהירה והמעבר ההדרגתי לנהיגה אוטונומית ולרכבים חשמליים, הצורך ברכיבים מתקדמים רק יגדל. תעשיית הרכב הופכת בהדרגה לדינמית יותר, כאשר מוליכים למחצה תופסים תפקיד מפתח בעיצוב עתידה.

הפוסט חמש חברות שולטות ב-50% משוק המוליכים למחצה לרכב הופיע לראשונה ב-Chiportal.

"מערכת ניטור הנהג שלנו שמשולבת בשבב בינה מלאכותית של Ambarella  תאפשר לחברות רכב לעמוד בקריטריון הבטיחות של האיחוד האירופי. בכך עשויות להיחסך 87% מתאונות הדרכים – אלו בהן בהן מעורב הגורם האנושי ובעיקר אלה הנובעות מהסחת דעת בזמן נהיגה." כך אומר בראיון לChiportal ארז שטיינברג, סמנכ"ל מחקר ופיתוח בחברת סיפיה.

סיפיה וויז'ן (ת"א: ספיה; CPIA, הודיעה על הרחבת השותפות הקיימת עם Ambarella (נאסד"ק: AMBA), חברת  שבבי בינה מלאכותית. סיפיה דיווחה כי מערכת ה-Driver Sense לניטור נהג הותקנה וזמינה כחלק מפתרון ה-CV28 SoC של Ambarella, בכדי להציע ניטור התנהגות נהג בדרישות המחשוב הרזות ביותר שקיימות.

"ה-CV28 של Ambarella משלב עיבוד תמונה מתקדם, דחיסת וידאו ברזולוציה גבוהה ועיבוד ראייה ממוחשבת CVflow בשבב יחיד. דרישות המחשוב הרזה של תוכנת ניטור הנהג של סיפיה, בשילוב עם הארכיטקטורה היעילה של מעבד ה-CV28 של Ambarella, מספקות צריכת חשמל נמוכה וניהול חום תרמי מופחת. בכך ניתן לשלב את הפתרון במארזים קטנים, כמו מראות אחוריות, ללא צורך בהתפשרות על הביצועים והיכולות שדורשות יצרניות הרכב.

לחברה זכיות במכרזים להטמעת מערכת ה- Driver Sense ב- 23 דגמי רכבים שונים (Design Wins), על גבי 7 פלטפורמות עם חמש יצרניות רכב שונות. היצרניות כוללות את SAIC Motor, יצרן רכב חשמלי בארה"ב, מותג רכב אמריקאי בסין ושתי יצרניות רכב מובילות נוספות בסין.

בראיון ל-Chiportal  מסביר ארז שטיינברג, סמנכ"ל מחקר ופיתוח בסיפיה: "אמברלה היא חברת שבבים אמריקאית שהתחילה מתחום של מעבדים לוידאו – בעיקר מצלמות אבטחה, אחר כך עברה לרחפנים ויצרה מעבדים שמתאימים לראיה ממוחשבת – ISP שהוסיפו יכולות של דחיסת וידאו באיכות גבוהה. בשנים האחרונות החברה הוציאה לשוק מאיץ בינה מלאכותית (MCU) ומשפחה שלמה של מעבדים לתעשיית הרכב מהדרגות העממיות ועד דרגות היוקרה."

איפה נמצא התחום של ניטור הנהג במכלול השינויים שעוברים על תעשיית הרכב?

שטיינברג: "הענף התקדם במהירות בשנים האחרונות מאז החלה באירופה רגולצית NCAP  – הגוף האירופאי שמבצע את הבדיקות למערוכת בטיחות לרכב, מבחני ריסוק ומנפיק לכל כלי רכב כוכבי בטיחות. NCAP  הוציא בשנת 2018 מפת דרכים  במטרה להגיע לאפס תאונות דרכים בהן מעורב הגורם האנושי עד 2025. הם פרסמו במפרט הדרישות סט של טכנולוגיות שצריך להתקין ברכב כדי לשפר את בטיחותו. אחת מהן היא ההמלצה לשלב במכוניות מערכת לניטור הנהג כדי למנוע מצבים של הרדמות והסחות דעת. משם זה חלחל גם למחוקק האירופאי והם פרסמו לאחרונה חוק שדורש התקנה של 13 מערכות בטיחות שיהיו חובה בכל רכב חדש שיימכר באירופה החל מ-2024. אחת המערכת הנדרשות היא מערכת ניטור של הנהג."

"אגב ישראל לא אימצה את החוק הזה ישירות, אבל בישראל כשמפרסמים רכבים מפרסמים גם את דירוג המכונית בפרמטרים שונים כגון של זיהום אוויר, וכמובן דירוג בטיחות. דירוג הבטיחות בתורו כולל את אותן 13 מערכות שבאירופה הפכו לחוק כך שממילא גם לישראל יגיעו מכוניות המכילות שבבים אלה. כפי שציינתי רוב תאונות הדרכים נגרמות בשל טעויות אנוש וחלקן הגדול – כ-87 אחוז נגרמות מהסחות דעת, רובן כמובן התעסקות עם טלפון, שליחה של הודעות טקסט, הפעלת ווייז, ספוטיפיי ועוד."

"כאשר מערכת כזו תהיה נפוצה יקרו  כמה דברים. אנחנו מכירים היום מכוניות שמסוגלות לשמור מרחק או אף נתיב אבל צריכות אישור מהנהג. אם יתברר שהנהג לא שם לב לכביש, המערכת יכולה רק לצפצף ולהתריע אם לדוגמה הוא יסתכל על הטלפון יותר משתי שניות.  ברכבים שתיה להם יכולת לעשות משהו  באופן אוטונומי ובעיקר בלימה אוטונומית יש דרישה להגדיל את הרגישות של המערכות הללו. לדוגמה ברגע  שהנהג לא מסתכל על הדרך יותר משניה, הרכב יהיה מוכן יותר לבלימה אוטונומית מהירה במקום הנהג".

יש כבר היום מכוניות אוטונומיות ברמה זו או אחרת, ובכל זאת היו להם תאונות, איך אתה מסביר זאת?

"יש כלי רכב שיכולים לנסוע במצבים אוטונומיים בכבישים מהירים, בטסלה קוראים לזה אוטו פיילוט – טייס אוטומטי, גם לקדילק יש דגם עם רמת אוטונומיה כזו. בכל זאת היו למכוניות אלה התנגשויות בעת נסיעה במצב אוטונומי. במכוניות ישבו נהגים שתפקידם היה להתערב במקרי חרום, אך לעיתים הם צולמו ישנים על הספסל האחורי. היו כמה שנהרגו כי ראו סרט תוך כדי נסיעה. אחת הטעויות הגדולות היא שהרכב לא מוודא שהנהג עם עיניים על הכביש ומסוגל להגיב במקרה שהנהג נכשל ולא מצליח לבצע את התפקיד שלו."

לדברי שטיינברג, זו אחת הסיבות לעיכוב בפיתוח המכוניות האוטונומיות. כשהנהג אשם חברת הביטוח שלו מכסה את הנזק, מי אחראי כשמכונית אוטונומית מעורבת בתאונה? לדבריו יהיה צורך לפתור את כל הבעיות החוקיות הללו לפני שאפשר יהיה להעלות באופן מאסיבי מכוניות אוטונומיות לכבישים.

הפוסט ארז שטיינברג, סיפיה ל-Chiportal: השילוב של מערכת ניטור נהג עם שבב ה-AI של Ambarella תשפר משמעותית את הבטיחות הופיע לראשונה ב-Chiportal.

מגיפת הקורונה (COVID-19 ) השפיעה במהירות ובצורה חמורה על תעשיית הרכב בעולם. שיבושים בשרשרת האספקה והפרעות למפעלי ההרכבה והייצור הציבו אתגרים ייחודיים לתעשייה. יצרני הרכבים הם המפתח להנעת הכלכלה העולמית, באמצעות חדשנותם ויכולתם ליצור התרגשות למוצריהם. ענף הרכב מחויב גם להפחית נפגעים מתאונות דרכים, ולהקטין פליטות מזהמות, תוך שיפור ביצועים ושיפור יעילות תצרוכת הדלק. מערכות תובלה חכמות, רכבים חשמליים, מערכות מתקדמות לסיוע בנהיגה (ADAS) ומערכות נהיגה אוטונומיות יאפשרו כלי רכב בטוחים יותר, ירוקים ויעילים יותר בכביש.

TSMC גאה להכריז על הזמינות של הפלטפורמה הראשונה לתכנון יעודי לתחום הרכב בטכנולוגית nm 7. מטרת טכנולוגית ADEP) Automotive Design Enablement Platform) היא להאיץ את זמן התכנון עבור מערכות מבוססות בינה מלאכותית, מערכות מתקדמות לסיוע לנהגים (ADAS) ויישומי נהיגה אוטונומית.

עם משפחת הטכנולוגיות של 7 ננומטר הנמצאת ביצור המוני מאז 2018, TSMCמובילה בניצולת היצור וברמת אבטחת האיכות כדי לספק הן את הביקוש ההולך וגובר לתהליכי עיבוד וחישוב גבוהים הדרושים ליישומים בתחום הרכב, והן בכדי לעמוד בדרישות המחמירות של עמידות ואמינות בענף הרכב.

ADEP של TSMC עומד בתקן ISO 26262 לתפקוד בטיחותי ומורכב מתקן IP של תאים בסיסים, GPIO ו SRAM- המבוססים על שנות הניסיון הרבות של החברה בייצור nm7 ליציבות התכנון ולהצלחה בפעם הראשונה.

בנוסף, ה- IPs הבסיסים של TSMC עברו גם את התקנים הקפדנים על פי AEC-Q100 רמה 1, ומעניקים ללקוחות שכבה נוספת של אבטחת איכות. קיימות גם ערכות לתכנון תהליכים ותמיכה בכלי IP של ספקים חיצוניים, כדי לאפשר ללקוחות להמשיך ולמקד את מאמציהם ביכולות הייחודיות המבדילות את מוצריהן בשוק.

יתר על כן, TSMC לא רק מספקת יכולות יצור מתקדמות של nm 7 עם PPM ברמת אמינות המתאימה לכלי רכב. אנו מחויבים לתמוך במחזורי החיים הארוכים של המוצרים לתחום הרכב ולשם כך – TSMCכבר פועלת למעלה מעשר שנים עם ספקים מרכזיים בענף הרכב.

"יישומים לתחום הרכב תמיד דרשו את האיכות הגבוהה ביותר. עם כניסתם של ADAS ונהיגה אוטונומית, מיחשוב עוצמתי ויעיל נדרש כעת גם כדי לאפשר למנועי ההסקה של בינה מלאכותית לראות את מפת הכבישים ולהבין את מהלכי התנועה כדי לעזור לנהגים לקבל החלטות בשבריר שנייה" אומר ד"ר קליף הו, סגן נשיא בכיר למו"פ ופיתוח טכנולוגי ב- .TSMC

"TSMC ממוקמת באופן ייחודי עם חווית nm 7 שלנו ומערכת אקולוגית תכנונית כוללת הבנויה כדי לשרת את החידושים של לקוחותינו ולהשיג הצלחה בסיליקון בפעם הראשונה תוך עמידה בדרישות המחמירות שיסייעו להביא את שוק הרכב למקום בטוח יותר וחכם יותר."

סוק לי, מנהל בכיר בחטיבת שיווק תשתיות תכנון ב – TSMCמוסיף: "כלי ה- IP והמערכות-על-שבב (SoCs) המיועדים ליישומי רכב המשתמשים בטכנולוגיית תהליך N7 (7nm) של TSMC מציעים שילוב פונקציונליות ומהירות הפעלה מוגברת אך חייבים לעמוד בדרישות קפדניות לבטיחות ואמינות תפקודית".

בנוסף למערכת IP חזקה לתחום הרכב, מפעלי היצור ( (Fabs של TSMC מוסמכים בתקן IATF 16949 לייצור מוצרי רכב. TSMC מספקת גם חבילת שירותי רכב לייצור וייפרים, הכוללת תהליך "Zero Defect Mindset" מובנה לשליטה הדוקה ושערים משופרים במטרה להשיג את יעדי ה- DPPM לרכב, כמו גם תוכנית הפעלה בטוחה של הגברת הייצור הראשוני במטרה להבטיח את הצלחת הצגת המוצר החדש בשוק.

גארט ג'ונס הוא דירקטור לשיווק, במטה האירופי של חברת TSMC

מאמר זה מתפרסם בחסות חברת TSMC

הפוסט TSMC מספקת פלטפורמת תכנון ראשונה ב- 7nm היעודית לעולם הרכב הופיע לראשונה ב-Chiportal.