אחד הז'אנרים של קטעי וידאו מקוונים שאני נהנה לצפות בהם הם סרטוני שיפוץ מכוניות ישנות שישבו בשדה או ברפת במשך 20 שנה וחזרו לחיים, בתנאי כמובן שהמשפץ גם הצליח להשיג את הדלק המתאים ולגרום לניצוץ במנוע. בעוד שרבים זוכרים בחיבה תקופות וטכנולוגיות פשוטות יותר, מכוניות התפתחו מאוד מאז תקופת הקרבורטורים. הצרכנים דורשים כיום בטיחות טובה יותר, ביצועים טובים יותר, יעילות טובה יותר, אמינות משופרת, יותר נוחות ויותר יוקרה.
שבבי מחשב ותוכנה היו אולי מושגים איזוטריים עבור מהנדסי רכב לפני כמה דורות, אך כעת הם חלק בלתי נפרד ממכוניות מודרניות.
כיום, מוליכים למחצה ותוכנה רווחים בכל המכוניות המודרניות גם ללא ידיעת הנהג. יכול להיות שיש יותר מאלף רכיבי מוליכים למחצה ברכב אחד והם אלה ששולטים בכל דבר, החל ממערכת ניהול המנוע, מצלמות גיבוי, מערכות טעינת סוללות, צגי לחץ אוויר בצמיגים וכלה במערכת האינפורמציה.
אילו תפקידי מפתח ימלאו מוליכים למחצה ברכבים שתוכננו היום, מחר או מה צופן לנו העתיד?
כלי רכב ממשיכים להתפתח בקצב אדיר. מנקודת המבט של TSMC חלק ממגמות הטכנולוגיה המרכזיות המניעות את החידושים של מוליכים למחצה ברכב כוללות חישמול הרכב, בטיחות אקטיבית ונהיגה אוטונומית, מערכות אינפורמציה שקועות וקישוריות אלחוטית. בפירוק מגמות אלה עד לרמת מוליכים למחצה, ישנם שני סוגים עיקריים של מוליכים למחצה לרכב: הסוג הראשון הוא שבבים עם פונקציות מיוחדות ברמת הרכיב, והסוג השני הם שבבים המטפלים בעומסי עבודה חדשים הממוקדים במיחשוב.
השבבים המתמחים כוללים מוצרים כמו חיישנים קוליים, בקרי כוח MCU (Micro Control Unit) ,, חיישני תמונה ברזולוציה גבוהה ועוד המיוצרים בדרך כלל בטכנולוגיות מוליכים למחצה ישנות יותר. ישנם מאות סוגים של שבבים כאלה ברחבי המכונית.
הסוג השני דורש כוח מחשוב גדול בהרבה, ובו נתמקד בכתבה זו. עומסי עבודה חדשים כמו נהיגה אוטונומית, בטיחות אקטיבית, מידע גורף וקישוריות אלחוטית מכניסים את טכנולוגיות הלוגיקה המתקדמות ביותר על פני כדור הארץ לתוך שבבים בכלי רכב. תכונות אלה זקוקות למעבדים בעלי הביצועים הגבוהים ביותר והיעילים ביותר באנרגיה. מכוניות שתוכננו כיום קשורות יותר למחשב-על עכשווי מאשר לדור המכוניות המונעות בעזרת קרבורטורים.
הבה נבחן את הדוגמה של רכב בעל יכולת נהיגה אוטונומית; פונקציה זו דוחפת את טכנולוגיות החומרה והתוכנה לגבולות הטכנולוגיה כיום. כלי רכב יצטרכו להיות מצוידים בחיישנים רבים על מנת לאסוף נתונים ברזולוציה גבוהה, זמן השהיה נמוך ויכולת עיבוד באמצעות מודל AI מובנה כדי לקבל אלפי החלטות בשנייה. כל החלטה יכולה להשפיע על בטיחות הנוסעים והולכי הרגל כאחד. זה דורש כמות אדירה של כוח מחשוב. מערכת זו חייבת להיות חסכונית גם באנרגיה בגלל ייצור החשמל ומגבלות הקירור של מכוניות. מערכות מחשוב מתקדמות אלו צריכות לעמוד גם בתקנים מחמירים של בטיחות ואיכות רכב. זהו רף גבוהה לכל מעבד ולכל טכנולוגיית מוליכים למחצה.
TSMC שמחה להכריז על- N5A טכנולוגיית המוליכים למחצה המתקדמת בעולם, אשר שופרה והותאמה לצרכי תעשית הרכב. טכנולוגיית המוליכים למחצה N5של TSMC מיועדת למוצרי צריכה היא הבסיס למחשבי העל החזקים ביותר של ימינו ומכשירי הצריכה המתקדמים ביותר.ל- N5 אין כיום מתחרים בביצועים, ביעילות ההספק ובצפיפות הטרנזיסטורים. N5A , משפרת עוד יותר את N5 כדי להתמודד עם האתגרים של הרכב המודרני, והיא בדרך להיות כשירה לשימוש עד הרבעון השלישי של 2022.
בהשוואה לטכנולוגיית N7 של TSMC . N5A מספקת שיפור של כ- 20% בביצועים או שיפור של כ- 40% ביעילות החשמל ושיפור של כ- 80% בצפיפות הלוגיקה.
תקני הרכב לאיכות ואמינות הם קפדניים בהרבה לעומת אלו של מוצרי צריכה. קחו בחשבון שרכב יכול לכלול אלפי חלקים; כשל באחד מחלקים אלה החל ממוליכים למחצה ועד למתגים לידיות הדלת, עלול להשפיע על הבטיחות האישית, ועל תפיסת האמינות והאיכות של היצרן ובנוסף, להגדיל את עלויות האחריות שלהם. חברות רכב קידמו את התקן של אפס ליקויים לספקים שלהן; מבחינה רעיונית, אם לכל הרכיבים יש אפס ליקויים, סך כל הרכיבים צריך להיות אפס ליקויים. בפועל, מטרה זו היא שאפתנית אך הלך הרוח הוא קריטי בכדי לשפר את מהימנותם ואיכותם של כלי הרכב על כל חלקיהם.
TSMC שותפה לרעיון של אפס ליקויים כאשר אנו מייצרים מיליארדי מוצרים של מוליכים למחצה מדי שנה. טכנולוגיות המוליכים למחצה לרכב של TSMC משפרות הן את האיכות הפנימית והן את האיכות החיצונית.
האיכות הפנימית או האיכות ההתחלתית תלויים במידה רבה בטכנולוגיית המוליכים למחצה הבסיסיים ובכללי התכנון. האיכות החיצונית לרכב היא ביצוע החלקים לאחר שעברו את הבדיקות הראשוניות והן בשימוש כלי הרכב; במילים אחרות, כמה חלק הוא עמיד? כלי רכב מכפיפים את חלקיהם ורכיביהם לתקנים של סביבה קשה ביותר כולל זעזועים, שינויי טמפרטורה קיצונים ואפילו מצבים של חלב שנשפך.
TSMC נהנתה משיעורי אמינות גבוהים של וופרים מסוג N5 מאז המחצית הראשונה של שנת 2020 והחילה אותם על N5A. כתוצאה מכך (D0 (Defect Density ברמה עולמית ו- DPPM (חלקים פגומים למיליון) לרכב – משפרים את האיכות הפנימית ואת האיכות החיצונית. המובילות הטכנולוגית והיקפי היצור של TSMC מאפשרים לנו להציע גרסה משופרת לטכנולוגיית המוליכים למחצה המתקדמת בעולם לרכבים חודשים ספורים לאחר שהפכה לזמינה עבור הצרכן.
N5A של TSMC עוברת בימים אלה הסמכה לתקנים המחמירים ביותר של תעשיית הרכב לאיכות, אמינות ובטיחות תפקודית, כולל התקנים AEC-Q100, ISO 26262 ו- IATF16949 שיהיו מוכנים עד לרבעון השלישי, השנה.
המחויבות של TSMC למערכת הכלכלית והתכנונית של השבבים מרחיבה את דרישות ההערכה של TSMC IP9000A עבור N5A לשותפי התכנון שלנו. עמידה בסטנדרטים שלנו מבטיחה שימוש ביסודות IP של TSMC ובאבני בניין ומודלים הדרושים לתעשיית הרכב.
עד כמה שאני אוהב את הפשטות של מכוניות אתמול, אני מצפה לעתיד עם מכוניות בטוחות ונהיגה אוטונומית. ההבדל בין מדע למדע בדיוני הוא הנדסה. עם ה- N5A של TSMC אנו הופכים את מה שפעם נחשב למדע בדיוני למציאות של הרכבים בימנו.
לפרטים נוספים בקרו באתרינו automotive.tsmc.com
