IDTechEx discute de l'importance de la transition complète de Tesla vers In

BOSTON, 11 mai 2023 /PRNewswire/ -- Les microcontrôleurs (également connus sous le nom de contrôleurs, MCU et autres variantes de nom) sont l'épine dorsale sur laquelle les véhicules modernes sont construits. Qu'une voiture soit alimentée à l'essence, au diesel, à l'électricité, à l'hydrogène, au PDG ou à toute autre chose, ses fonctionnalités dépendront fortement des contrôleurs. On a également vu comment l'industrie automobile peut être mise à genoux lorsque ces contrôleurs sont rares. Le rapport d'IDTechEx, "Semiconductors for Autonomous and Electric Vehicles 2023-2033", constate qu'il y a actuellement beaucoup de mouvement dans les contrôleurs automobiles, offrant plus de puissance de calcul et de nouvelles options d'architecture de véhicule. Une entreprise qui a résisté à la tendance avec les contrôleurs est Tesla, et voici comment.

Tesla a commencé à concevoir des contrôleurs dès la Model S, mais seuls 20 % des contrôleurs de la Model S ont été conçus en interne. Cela a augmenté au fil des ans, le modèle Y étant composé à 61 % de contrôleurs conçus en interne et le Cybertruck à 85 %. La présentation de la Journée des investisseurs 2023 de Tesla a déclaré que le véhicule de nouvelle génération aura des contrôleurs 100% conçus en interne. L'un des avantages de la conception entièrement interne des contrôleurs est qu'elle donne à Tesla une autonomie totale sur la conception de son faisceau de câbles. Voici pourquoi c'est plus important qu'on ne le pensait peut-être au premier abord.

Tesla est le leader de l'industrie en matière de réduction des faisceaux de câbles. Avec la quantité d'électronique dans les voitures modernes, il n'est pas surprenant qu'elles contiennent un labyrinthe de câblage presque infini afin que chaque composant puisse communiquer entre eux. Cependant, les gros faisceaux de câbles causent un certain nombre de problèmes, tout d'abord le poids. Même si les voitures ne mesurent que quelques mètres de long, lorsqu'il faut faire fonctionner cela plusieurs centaines de fois pour différents câblages, cela s'additionne rapidement, et les véhicules modernes peuvent avoir des faisceaux avec littéralement des kilomètres de longueur totale. Cinq milles de câble en cuivre isolé, c'est lourd ! Les recherches d'IDTechEx ont révélé qu'un faisceau de câbles peut peser plus de 60 kg, ce qui rend impressionnant le gain de poids de 17 kg de Tesla.

Une autre raison pour laquelle un grand faisceau de câbles n'est pas souhaitable est le coût de la main-d'œuvre nécessaire pour en construire un. Un seul faisceau de câblage a des centaines, parfois des milliers, de terminaisons. À chacun, le fil doit être coupé, dénudé, serti et inséré dans la bonne broche du connecteur, et cela se fait à la main ! Ce sont des tâches délicates qui nécessitent des niveaux élevés de dextérité, d'attention aux détails, d'expérience et de compétence, donc ce n'est pas quelque chose qui est susceptible d'être reproduit par des machines de si tôt.

L'intégration de la conception des contrôleurs en interne permet à Tesla de passer d'une architecture de contrôle centralisée à une architecture localisée. Dans une architecture centralisée, un, ou un petit groupe de contrôleurs, doit communiquer avec des appareils tout autour du véhicule. Disons, par exemple, qu'il y a un groupe de cinq appareils à l'extrémité opposée du véhicule, nécessitant peut-être un câble de 4 m. À titre d'illustration, disons que chaque appareil aura au moins quatre connexions, une pour l'alimentation, une pour la terre et deux pour CAN ; certains appareils en ont moins et d'autres en ont beaucoup plus. Il y a donc maintenant 20 fils et 80 m de câble, juste pour un petit groupe d'appareils. Une architecture localisée signifie qu'un contrôleur plus petit agit comme un hub au milieu de ces appareils. Il a un connexion Ethernet aux contrôleurs centraux du véhicule et seulement de très petites courses aux appareils individuels. Alors maintenant, ces 80 m de câble pourraient être réduits à, disons, 40 m par exemple.

En plus de changer l'architecture du contrôleur, Tesla passe à une architecture 48V pour les appareils basse tension, apportant d'autres avantages. Le système 48V ou système basse tension est utilisé pour alimenter des composants tels que des capteurs, des lumières, l'infodivertissement, à peu près tout ce qui est électronique sauf la transmission. La plupart des véhicules utilisent un système 12V alimenté par ce morceau de plomb sous le capot, une technologie qui a plus de 150 ans maintenant. Selon Tesla, un système 12V, avec toutes les charges auxiliaires autour du véhicule, doit être capable de fournir plus de 200 ampères sur les véhicules modernes. Mais puisque la puissance est la tension multipliée par le courant, l'autre peut être quadruplée si l'une est quadruplée. Cela signifie que le système 48V de Tesla n'a besoin que d'un quart de ce courant autour du véhicule, ce qui leur permet d'utiliser des câbles beaucoup, beaucoup plus fins.

Tesla s'est bâti la réputation d'optimiser sans relâche toutes les facettes de la conception et de la production de véhicules. IDTechEx pense que ces mouvements vers des contrôleurs entièrement conçus en interne, et l'adoption d'un système basse tension 48V marqueront le début de réalisations encore plus impressionnantes dans l'optimisation des véhicules de Tesla.

Non seulement le contrôle complet des contrôleurs dans tout le véhicule donne à Tesla plus de liberté pour affiner son architecture, mais il leur donne également plus de pouvoir de négociation sur la chaîne d'approvisionnement. L'industrie automobile a été brutalement prise de conscience de sa sensibilité à l'approvisionnement en semi-conducteurs pendant la pandémie de COVID. De nombreuses lignes de production se sont arrêtées brutalement lorsque les contrôleurs de véhicules ne se sont pas présentés. En intégrant la conception des contrôleurs en interne, Tesla est moins sensible à ces perturbations ; il peut rapidement reconcevoir les puces pour améliorer l'approvisionnement ou rechercher des capacités avec d'autres fonderies de semi-conducteurs pour maintenir le flux. Au cours des deux dernières années, d'autres équipementiers ont fait du bruit pour intégrer également la conception de puces à semi-conducteurs en interne, mais Tesla est le pionnier en élevant la barre à une conception 100% interne.

Tesla a déjà démontré cette force lorsqu'il est passé de la version matérielle 2.5 (HW2.5) à HW3. Dans HW2.5, le cerveau autonome central contenait quatre puces, deux SoC Nvidia Parker (système sur puce), un GPU Nvidia Pascal (unité de traitement graphique) et un MCU Infineon (unité de microcontrôleur). HW 3, en revanche, n'avait que deux puces, toutes deux des SoC Tesla et toutes deux fabriquées par Samsung à l'aide de son procédé 14 nm. Cela donne à Tesla plus de pouvoir de négociation car TSMC et GlobalFoundries ont également des processus de 14 nm, ce qui signifie plus d'options et plus d'approvisionnement potentiel. Cela raccourcit également la chaîne d'approvisionnement car Nvidia est sans usine, ce qui signifie qu'elle conçoit les puces mais doit ensuite les faire fabriquer dans l'une des grandes fonderies, comme Tesla ; cela se traduira probablement par des économies de coûts pour Tesla.

Tesla dit également que le fait d'apporter plus de conception en interne leur permet de spécifier des caractéristiques et des fonctionnalités au-delà de ce que les fournisseurs de niveau 2 proposent. Lorsque les équipementiers achètent des produits prêts à l'emploi, cela s'accompagnera sans aucun doute de compromis. Une architecture de puce issue d'un tier 2 aura vocation à être la plus commercialisable possible et à répondre aux besoins du plus grand nombre. Cela signifie normalement qu'il n'est pas adapté aux besoins d'un individu. Ramener le processus de conception en interne n'est pas anodin, mais maintenant qu'ils l'ont fait, Tesla peut construire des puces conçues uniquement pour Teslas. Le rapport "Semi-conducteurs pour véhicules autonomes et électriques 2023-2033" d'IDTechEx détaille certaines des chaînes d'approvisionnement de semi-conducteurs existantes et explique quels autres équipementiers étudient des conceptions de contrôleurs internes et pourquoi.

Bien que cet article se concentre sur les microcontrôleurs, "Semiconductors for Autonomous and Electric Vehicles 2023-2033" donne une couverture holistique et complète des semi-conducteurs dans toute la voiture, y compris ADAS, autonomie, LiDAR, radar, caméras, connectivité 4G, connectivité 5G, groupes motopropulseurs électriques, MCU, SOC et plus encore. IDTechEx peut aider les entreprises à comprendre toutes les nouvelles technologies qui arrivent sur les véhicules, les technologies à l'horizon et l'impact de l'évolution de l'industrie automobile sur les marchés des semi-conducteurs. Pour plus d'informations et des exemples de pages téléchargeables, veuillez visiter www.IDTechEx.com/AutoSemi.

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Cette recherche fait partie du portefeuille plus large de recherche sur la mobilité d'IDTechEx, qui suit l'adoption de l'autonomie, des véhicules électriques, des semi-conducteurs pour les voitures autonomes et électriques, les tendances des batteries et la demande sur terre, mer et air, aidant à naviguer dans tout ce qui peut être à venir. Pour en savoir plus, rendez-vous sur www.IDTechEx.com//Research/EV.

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SOURCEIDTechEx Ltd