IDTechEx analiza la importancia de la transición completa de Tesla a In

Jan 06, 2024

BOSTON, 11 de mayo de 2023 /PRNewswire/ -- Los microcontroladores (también conocidos como controladores, MCU y otras variaciones de nombres) son la columna vertebral sobre la que se construyen los vehículos modernos. Independientemente de si un automóvil funciona con gasolina, diésel, electricidad, hidrógeno, PDG o cualquier otra cosa, sus funcionalidades dependerán en gran medida de los controladores. También se ha visto cómo la industria automotriz se puede poner de rodillas cuando esos controladores son escasos. El informe de IDTechEx, "Semiconductores para vehículos autónomos y eléctricos 2023-2033", encuentra que actualmente hay mucho movimiento dentro de los controladores automotrices, que ofrece más potencia computacional y nuevas opciones de arquitectura de vehículos. Una empresa que se ha opuesto a la tendencia con los controladores es Tesla, y así es como se hace.

Tesla comenzó a diseñar controladores desde el Model S, pero solo el 20% de los controladores del Model S fueron diseñados internamente. Esto ha aumentado a lo largo de los años, siendo el Model Y un 61 % de controladores diseñados internamente y el Cybertruck un 85 %. La presentación del Día del inversor 2023 de Tesla indicó que el vehículo de próxima generación tendrá controladores 100% diseñados internamente. Uno de los beneficios de traer el diseño del controlador completamente interno es que le da a Tesla autonomía total sobre el diseño de su arnés de cableado. He aquí por qué eso es más importante de lo que quizás se pensó al principio.

Tesla lidera la industria en la reducción de arneses de cableado. Con la cantidad de componentes electrónicos en los automóviles modernos, no sorprende que contengan un laberinto de cableado casi infinito para que cada componente pueda comunicarse entre sí. Sin embargo, los arneses de cableado grandes causan una serie de problemas, en primer lugar, el peso. A pesar de que los automóviles tienen solo unos pocos metros de largo, cuando se tiene que hacer ese recorrido unos cientos de veces para diferentes cables, pronto se suma, y ​​los vehículos modernos pueden tener arneses con literalmente millas de longitud total. ¡Cinco millas de cable de cobre aislado es pesado! La investigación de IDTechEx encontró que un arnés de cableado puede pesar más de 60 kg, lo que hace que el ahorro de peso de 17 kg de Tesla sea impresionante.

Otra razón por la que un mazo de cables grande no es deseable es el costo de mano de obra que se necesita para construir uno. Un solo arnés de cableado tiene cientos, a veces miles, de terminaciones. En cada uno, el cable se debe cortar, pelar, engarzar y colocar en el pin correcto del conector, ¡y esto se hace a mano! Estas son tareas complicadas que requieren altos niveles de destreza, atención al detalle, experiencia y habilidad, por lo que no es algo que las máquinas puedan replicar en el corto plazo.

Llevar el diseño del controlador internamente le permite a Tesla pasar de una arquitectura de control centralizada a una localizada. En una arquitectura centralizada, uno o un pequeño grupo de controladores necesita comunicarse con dispositivos en todo el vehículo. Digamos, por ejemplo, que hay un grupo de cinco dispositivos en el extremo opuesto del vehículo, lo que requiere quizás un tendido de cable de 4 m. Como ilustración, digamos que cada dispositivo tendrá al menos cuatro conexiones, una para alimentación, una para tierra y dos para CAN; algunos dispositivos tienen menos y otros tienen mucho más. Así que ahora hay 20 hilos y 80 m de cable, solo para un pequeño grupo de dispositivos. Una arquitectura localizada significa que un controlador más pequeño actúa como un concentrador en medio de estos dispositivos. Tiene una conexión ethernet a los controladores centrales del vehículo y solo muy pequeñas conexiones a los dispositivos individuales. Así que ahora esos 80 m de cable podrían reducirse a, digamos, 40 m, por ejemplo.

Además de cambiar la arquitectura del controlador, Tesla está haciendo la transición a una arquitectura de 48 V para los dispositivos de bajo voltaje, lo que brinda más beneficios. El sistema de 48 V o sistema de bajo voltaje se utiliza para alimentar componentes como sensores, luces, información y entretenimiento, casi todo lo electrónico, excepto el tren motriz. La mayoría de los vehículos usan un sistema de 12 V alimentado por ese bulto de plomo y ácido debajo del capó, una tecnología que tiene más de 150 años. Según Tesla, un sistema de 12 V, con todas las cargas auxiliares alrededor del vehículo, debe ser capaz de suministrar más de 200 amperios en los vehículos modernos. Pero dado que la potencia es el voltaje multiplicado por la corriente, el otro puede dividirse en cuartos si uno se cuadruplica. Esto significa que el sistema de 48 V de Tesla solo necesita una cuarta parte de esa corriente alrededor del vehículo, lo que les permite usar cables mucho más delgados.

Tesla se ha ganado la reputación de optimizar sin descanso todas las facetas del diseño y la producción de vehículos. IDTechEx cree que estos movimientos hacia controladores completamente diseñados internamente, y la adopción de un sistema de bajo voltaje de 48 V marcarán el comienzo de logros aún más impresionantes en la optimización de vehículos de Tesla.

El control completo de los controladores en todo el vehículo no solo le da a Tesla más libertad para refinar su arquitectura, sino que también les da más poder de negociación sobre la cadena de suministro. La industria automotriz tuvo un duro despertar a su sensibilidad al suministro de semiconductores durante la pandemia de COVID. Muchas líneas de producción se detuvieron por completo cuando los controladores de los vehículos no aparecieron. Al llevar el diseño del controlador internamente, Tesla es menos susceptible a estas perturbaciones; puede rediseñar chips rápidamente para mejorar el suministro o buscar capacidad con otras fundiciones de semiconductores para mantener el flujo. En los últimos dos años, otros fabricantes de equipos originales han hecho ruido acerca de traer también algunos diseños de chips de semiconductores internos, pero Tesla es el pionero al elevar el listón al 100 % de diseño interno.

Tesla demostró anteriormente esta fortaleza cuando pasó de la versión de hardware 2.5 (HW2.5) a HW3. En HW2.5, el cerebro central autónomo contenía cuatro chips, dos Nvidia Parker SoC (sistema en chip), una GPU Nvidia Pascal (unidad de procesamiento gráfico) y una MCU Infineon (unidad de microcontrolador). HW 3, por otro lado, solo tenía dos chips, ambos Tesla SoC y ambos fabricados por Samsung utilizando su proceso de 14 nm. Esto le da a Tesla más poder de negociación, ya que TSMC y GlobalFoundries también tienen procesos de 14 nm, lo que significa más opciones y más suministro potencial. También acorta la cadena de suministro ya que Nvidia no tiene fábrica, lo que significa que diseña los chips pero luego necesita fabricarlos en una de las grandes fundiciones, al igual que Tesla; esto probablemente resultará en un ahorro de costos para Tesla.

Tesla también dice que traer más diseño interno les permite especificar características y funcionalidades más allá de lo que ofrecen los proveedores de nivel 2. Cuando los OEM compran productos listos para usar, sin duda vendrá con compromiso. Se pretende que una arquitectura de chip de nivel 2 sea lo más comercializable posible y satisfaga las necesidades de muchos. Eso normalmente significará que no se adapta a las necesidades de un individuo. Llevar el proceso de diseño internamente no es trivial, pero ahora que lo han hecho, Tesla puede construir chips diseñados solo para Tesla. El informe "Semiconductores para vehículos autónomos y eléctricos 2023-2033" de IDTechEx detalla algunas de las cadenas de suministro de semiconductores existentes y explica qué otros OEM están investigando diseños de controladores internos y por qué.

Aunque este artículo se centra en los microcontroladores, "Semiconductores para vehículos autónomos y eléctricos 2023-2033" brinda una cobertura holística y completa de los semiconductores en todo el automóvil, incluidos ADAS, autonomía, LiDAR, radar, cámaras, conectividad 4G, conectividad 5G, trenes de potencia eléctricos, MCU, SOC y más. IDTechEx puede ayudar a las empresas a comprender todas las nuevas tecnologías que llegan a los vehículos, las tecnologías en el horizonte y cómo la industria automotriz en evolución afectará los mercados de semiconductores. Para obtener más información y páginas de muestra descargables, visite www.IDTechEx.com/AutoSemi.

Investigación IDTechEx

Esta investigación forma parte de la cartera de investigación de movilidad más amplia de IDTechEx, que realiza un seguimiento de la adopción de la autonomía, los vehículos eléctricos, los semiconductores para vehículos autónomos y eléctricos, las tendencias de las baterías y la demanda por tierra, mar y aire, lo que ayuda a navegar lo que pueda estar por venir. Obtenga más información en www.IDTechEx.com//Research/EV.

Acerca de IDTechEx

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FUENTE IDTechEx Ltd