バイヤーのための夏期講習会 HDIと自動車設計

Shavi Spinzi, Strategic Marketing Director, Global Products Organization, Orbotech

今日の自動車産業は、運転手を想定した内燃機関ベースの設計から無人のエレクトロニクスベースのシステムに移行し、驚くほど急速に変化しています。この自動車産業の転換により、半自動および完全自動運転車の設計と生産へのシフトは不可避であり、電子設計の明確な課題がいくつかもたらされています。

電子部品レベルでは、HDI(High Density Interconnect)テクノロジーなどにより、小型化を実現します。HDIは、初期のスマートフォンメーカーが以前に採用した成熟したテクノロジーで、自動車デザイナーは、追加の構成部品のために貴重なPCBのスペースを確保しながら、半自動および全自動運転車を実現できます。

HDIは成長市場です。Allied Market Researchの最近の報告書によれば、HDI PCBの世界市場の2017年の売上高は94.9億ドルで、2018年から2025年にかけて年平均成長率(CAGR)11.1%で成長し、2025年には222.6億ドルに達すると予想されています。2017年のシェアが最も高かったのは、ラップトップ、スマートフォン、タブレット、ウェアラブル、デジタルカメラなどのデバイスを含む民生部門で、42%でした。「近い将来、自動車でのHDIテクノロジーの利用が増え、HDI PCBの世界市場の拡大の絶好の機会がもたらされると予想される」と報告書には記載されています。

自動車エレクトロニクスの主な設計課題は、組み込みシステムの物理的なフットプリントを縮小しながら、同時に前例のないコネクティビティ、電化、インフォテインメント、自動運転機能のニーズを満たすことです。そこで役立つのがHDIです。

以下の画像をクリックすると、自動車デザイナーがHDIについてどのように考えるのかに関するスライドショーが開始されます。これは、市場についてもう少し知りたいバイヤーのための入門書になります。

 

PowerPointスライドに添えられたテキスト

SAE(米国自動車技術者協会)が定義するレベル4およびレベル5の自動運転車は、8年間で100万台から1,000万台に急増すると予想されています。この1,000%の増加は、2025年から2033年の間に起こると予測されています。

レベル4およびレベル5の自動運転車は、それぞれ高度自動運転、完全自動運転と定義されています。レベル4の自動運転では、人間による限定的な注意が必要となります。車両は、ハンドル操作、制動、加速、車両および道路の監視、安全な車線変更、方向転換、シグナルの使用など、処理、行動、事象への対応を行うことができます。レベル5では、人間の注意は不要です。車がすべての重要なタスクを制御し、渋滞、高速道路への合流など、非常に動的な運転状況にどのように対応するかを決定、処理できます。

当然のことながら、自動車エレクトロニクス市場は拡大しており、機械からエレクトロニクスベースの設計という従来の自動車産業の転換を支えています。

出典: Prismark Partners LLC, Electronics Supply Chain Reporter, Q1 2019

これらの強気な予測を裏付けるのは、買収と開発により自動運転車のテクノロジーに取り組む世界的な自動車メーカーとエレクトロニクスメーカー*です。

* https://emerj.com/ai-adoption-timelines/self-driving-car-timeline-themselves-top-11-automakers/

安全性、フェールセーフの信頼性、車車間および車内接続を確保する新しい拡張機能の追加に関する自動運転車の課題は重大です。

半自動、完全自動運転車では、シームレスな接続を確保する必要があります。接続技術により、車両は他の車両、他のソースから情報を受信して、車載センサー(レーダー、ライダー、カメラ、超音波など)で収集される情報を補強し、車が自動で走行できるようにします。接続では、大量のデータを無線周波数(RF)で送受信します。

内燃機関からハイブリッド、電池、燃料電池を動力とする電気自動車(HEV、BEV、FCEV)に移行するには、さらに大量のパワーエレクトロニクスと半導体が必要になります。

インフォテインメントの可能性はテクノロジーの高度化によって推進され、「運転者」にとって新たな余暇時間になります。

インテリジェントな自動運転車は、真の自動運転機能を実行するため、膨大な量のデータを処理する必要があります。Intelの役員によれば、カメラ、レーダー、ソナー、GPS、ライダー、その他多くの高機能な小型デバイスなど、自動運転車で使用される部品により、1台の車両で1日4,000 GBものデータが生成されます!*

https://www.networkworld.com/article/3147892/one-autonomous-car-will-use-4000-gb-of-dataday.htmlもはや、自動運転エレクトロニクスが、初期のもののようにトランク全体を占有することは不可能です。すべての機能を追加する必要がありますが、より一層の小型化と統合も必要です。唯一の選択肢は、エレクトロニクスをより小さなフォームファクタで実現することであり、そこで明確に貢献するのがHDIテクノロジーです。ユーザーのニーズが設計と生産のイノベーションを推進します。初期の携帯電話は重さが1.5g、長さが約25.4cmでした。また、電話のバッテリ寿命は30分で、再充電には10時間かかりました。私たちが今日使用している滑らかなスマートフォンと違い、非常に大きな「携帯」電話でした。その後、多くのイノベーションサイクルを経た新しい携帯電話は、1980年代には極薄が当たり前になっただけでなく、ディスプレイ、RF接続など、多くの機能が組み込まれています。小型化と機能の向上を両立させたこの技術の進化は、今日の自動運転車の技術軌道でも変わりません。

HDI PCBテクノロジーにより、携帯電話は初期の大きなものから今日のスマートフォンへと進化しました。単位面積当たりの機能を増やし、高密度、軽量化、フォームファクタの小型化が必要な自動運転車の設計でも、これと同じことが実現されつつあります。

HDIにより、先進機能を高密度で小さなフォームファクタで提供し、自動運転車の性能のニーズに対応する、信頼性の高いコンパクト設計を実現できます。また、コスト効果が高く、すぐに売れる自動運転車の提供という課題に取り組んでいるメーカーにとって、この実績のある試験済みのソリューションは量産できることが実証され、確立されたサプライチェーンにより、競争力のある価格設定と歩留まりの向上を実現できます。