Sommerkurs für Käufer: HDI & Autodesign

Shavi Spinzi, Direktor strategisches Marketing, Organisation globaler Produkte, Orbotech

Die heutige Automobilindustrie verändert sich mit unglaublich schnellen Schritten von Designs auf der Basis des Verbrennungsmotors und dem Menschen als Fahrer hin zu fahrerlosen elektronischen Systemen. Diese Transformation und die damit verbundene zwangsläufige Verschiebung in Richtung Design und Produktion von halb- oder vollautonom fahrenden Fahrzeugen bedingt einige deutliche Herausforderungen im elektronischen Design.

Auf der Ebene der elektronischen Komponenten wird die Miniaturisierung zum Teil durch die HDI Technologie (High Density Interconnect – hochdichte Verbindung) erreicht. HDI - eine ausgereifte Technologie, die vormals von den Herstellern der ersten Smartphones entwickelt wurde – ermöglicht jetzt, den Autoentwicklern halb- und vollautomatisch fahrende Fahrzeuge Wirklichkeit werden zu lassen, und sichert damit den Bestand von Leiterplattenwerken durch zusätzliche Baugruppen.

Es ist ein Wachstumsmarkt. Der globale HDI Leiterplattenmarkt belief sich in 2017 auf 9,49 Mrd. $. Nach einem kürzlich erschienenen Bericht von Allied Market Research wird erwartet, dass er 2025  22,26 Mrd. $ erreicht, was einer jährlichen Wachstumsrate von 11,1 % in den Jahren von 2018 bis 2025 entspricht. 2017 hatte dabei der Consumersektor mit Laptops, Smartphones, Tablets und am Körper tragbaren Computern, Digitalkameras und anderen Geräten mit 42 % den höchsten Anteil. Laut dem Bericht wird in naher Zukunft eine zunehmende Verwendung der HDI Technologie in Automobilen erwartet und daraus ergeben sich lukrative Chancen für das Wachstum des globalen HDI Leiterplattenmarktes.

Für das Design in der Automobilelektronik ist die Verkleinerung der Padfläche eingebetteter Systeme eine maßgebende Designherausforderung und das bei gleichzeitiger Forderung nach nie dagewesener Vernetzung, Elektrifizierung, Infotainment und autonomem Fahren. HDI kann hier helfen.

Klicken Sie auf das Bild unten, um eine Powerpoint-Präsentation zu starten, die zeigt, was Automobilentwickler von HDI erwarten. Dies ist eine Erstinformation für Käufer, die etwas mehr über den Markt erfahren wollen.

Begleitender Text für die Folien

Es wird erwartet, dass die Anzahl der von der Society of Automotive Engineers (SAE) definierten autonom fahrenden Fahrzeuge Level 4 und Level 5 exponentiell ansteigt, von 1 Mio. auf 10 Mio. Einheiten im Zeitraum von 8 Jahren. Dieser 1000 %ige Anstieg wird für die Jahre 2025 bis 2033 vorausgesagt.

Selbstfahrende Autos der Klasse L4 und L5 sind definiert als hoch automatisiert und entsprechend völlig automatisiert. Die Level 4 Autonomie erfordert begrenzte menschliche Aufmerksamkeit – die Fahrzeuge sind in der Lage  zur Prozessverarbeitung, Ereignisse zu erfassen und darauf zu reagieren, wie lenken, bremsen, beschleunigen, andere Fahrzeuge und die Straße zu beobachten, sicher die Fahrbahn zu wechseln, zu wenden, Signale zu benutzen usw. Bei Level 5 ist keinerlei menschliche Aufmerksamkeit mehr erforderlich. Das Fahrzeug überwacht alle kritischen Aufgaben und ist in der Lage, sie zu verarbeiten und zu entscheiden, wie in hochdynamischen Verkehrssituationen wie Verkehrsstaus und Auffahrt auf eine Autobahn zu reagieren ist.

Es ist nicht überraschend, dass der Markt für die Automobilelektronik wächst, um den Übergang von einer mechanischen zu einer elektronischen Desingnbasis bei traditionellen Fahrzeugen zu unterstützen.

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

Diese drastischen Voraussagen werden durch Anschaffungen und Entwicklungen bekräftigt, zu denen sich globale Auto- und Elektronikhersteller im Hinblick auf die Technologie für selbstfahrende Autos* verpflichtet haben.

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

Für die Herausforderung durch selbstfahrende Fahrzeuge ist eine neue erweiterte Funktionalität wichtig, die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Vernetzung im Fahrzeug und mit der Umgebung gewährleistet.

Nahtlose Vernetzung muss in einem halb- oder vollautonom fahrenden Fahrzeug gewährleistet sein. Die Vernetzungstechnologien befähigen die Fahrzeuge Informationen von anderen Fahrzeugen und anderen Quellen zu erhalten, von Sensoren (wie RADAR, LIDAR, Kameras und Ultraschall) erfasste Informationen zu verstärken, welche das Auto in die Lage versetzen, autonom zu fahren. Die Vernetzung beruht auf der Übertragung und dem Empfang großer Datenmengen über Radiofrequenzen.

Die Umstellung von Verbrennungsmotoren auf Hybrid-, Batterie- oder Brennstoffzellen-angetriebene elektrische Autos wird weit mehr Leistungselektronik und Halbleiter erfordern.

 

Die Infotainment-Möglichkeiten werden durch die verfeinerte Technologie und die neue Freizeit für den „Fahrer“ angetrieben.

Intelligente, selbstfahrende Autos müssen außerordentliche Datenmengen verarbeiten können. Laut einem Intel-Manager erzeugen die in selbstfahrenden Autos eingesetzten Komponenten – Kameras, RADAR, Sonar, GPS und LIDAR und viele andere kleine hochfunktionelle Baugruppen – täglich eine Datenmenge von etwa 4000 GB pro Fahrzeug! *

* https://www.networkworld.com/article/3147892/one-autonomous-car-will-use-4000-gb-of-dataday.html

Die autonome Elektronik kann nicht länger für eine ganze Branche anwendbar sein wie es heute einige frühere Versionen tun. Natürlich brauchen wir all diese Funktionalität, aber sie muss viel kleiner und besser integriert werden. Die einzige Option, die Elektronik mit einem kleineren Formfaktor herzustellen, besteht eindeutig in der HDI Technologie.

Die Anforderungen der Nutzer sind der Antrieb für Design- und Produktionsinnovationen. Die ersten Mobiltelefone wogen 1,5 kg, waren 25 cm lang und ihre Batterie hatte eine Lebensdauer von 30 min und musste hernach 10 Std. aufgeladen werden, ein deutlicher Kontrast zu den schnittigen Smartphones, die wir heute benutzen. Nach vielen Innovationszyklen ist das neue Mobiltelefon im Vergleich zu den 1980er Standards nicht nur extrem dünn, sondern es enthält eine Menge mehr Funktionalität einschließlich Displays, RF Vernetzung, etc. Diese Technologieentwicklung der Größenreduktion zusammen mit erweiterten Funktionen ist nicht unähnlich dem heutigen Verlauf der Technologieentwicklung bei selbstfahrenden Autos.

HDI Leiterplattentechnologie brachte das Mobiltelefon von seinen früheren, größeren Modellen zu den kleinen Geräten, die wir heute haben. Die gleiche Leistungsfähigkeit ermöglichen jetzt Autodesigns mit mehr Funktionen pro Flächeneinheit, mit höherer Dichte, geringerem Gewicht und kleinerem Formfaktor.

HDI ermöglicht zuverlässige, kompakte Designs mit fortgeschrittener Funktionalität, hoher Dichte und kleinem Formfaktor und ist damit eine ultimative Antwort auf die Leistungsanforderungen selbstfahrender Autos. Zusätzlich wird von den Herstellern gefordert,  die selbstfahrenden Autos kosteneffektiv  und marktreif zu produzieren. Als bewährte und getestete Lösung hat HDI das Potential, in hohen Stückzahlen hergestellt zu werden und als etablierte Produktionskette führt sie zu wettbewerbsfähiger Preisgestaltung und höheren Gewinnen.