Zergatik daude oraindik automozio txipak hornidura gutxi?

Honezkero ia denek dakite auto-industria oraindik txip erdieroale laburrak direla, egoera hobetzen ari dela dirudien arren. Ibilgailu elektrikoek erdieroale gehiago erabiltzen dituztela nahiko jakina den arren, zergatik erabiltzen dituzte gasolina bidezko barne-errekuntzako motorrak (ICE) ibilgailuek hainbeste txip? Eta txip hauek fabrikazio-ahalmena handitzea eskas dagoenean zailagoa egiten duten ezaugarriak al dituzte? Hori da artikulu hau azaltzen saiatuko dena.

Zergatik erabiltzen dira hainbeste txip erdieroale autoetan?

The New York TimesNYT
esan zuen ibilgailu moderno batek 3,000 erdieroale txip erabil ditzakeela, berriz beste iturri bat 1000 baino gehiago esan zuen. Ziur nago zenbatzen duzunaren araberakoa dela, baina duela gutxi 1960ko hamarkadako ibilgailuen elektronika autoko irratira mugatuta zegoen. Nola ia erabat mekanikoa zen produktu bat duela ez hainbeste txip batekin amaitu zen? Erantzunak hainbat zati ditu, eta txiparen erabileraren gorakada orokorra islatzen du kontsumo- eta industria-produktu sorta zabal batean: errendimendua, kostua eta funtzionalitateen migrazioa hardwaretik softwarera.

Automobilentzat, 1973ko petrolio-krisiaren ondoren erregai-ekonomian hobetzeko bultzada handiak eragin zuen elektronikaren erabilera azkar handitzea motorraren kontroletan. Pizte elektronikoak 1960ko hamarkadaren amaieran agertzen hasi ziren arren, mikrokontrolagailu-txipak motorraren kontroletarako erabiltzeak ikuspegi digital batekin zer zen posible frogatu zuen. Sentsoreak erabiliz, tenperatura, biraderaren posizioa, masa-aire-fluxua, gasen posizioa eta ihes-gasetan oxigeno-kontzentrazioa kontrolatzeko, autogileek euren ibilgailuen erregai-ekonomia eta emisio-profilak nabarmen hobetu ahal izan zituzten. Kontrolagailu txipek kalkuluak egiten zituzten joan-etorrian motorraren errendimendua optimizatzeko, sentsore mekanikoekin eta loturarekin egin ezinezkoa zen zerbait.

Honek txip erdieroaleen erabileraren hazkuntzaren atzean dagoen eragile handietako bat nabarmentzen du: hardwarearekin bakarrik egitea zaila (edo ezinezkoa) izan zitekeen softwarea erabiliz funtzio asko ezartzea. Erregai-injektoreak elikatzeko tasa optimoa kalkulatzeak ekuazio konplexuak denbora errealean ebaztea edo zenbakiak tauletan bilatzea suposa dezake. Hori erraz (eta merke egiten da) ordenagailu txipekin eta software batzuekin. Honela ere transmisio automatiko sofistikatuagoak lortu genituen, softwarea erabiliz kontrol-eskema sofistikatuak ezartzeko, hala nola aldapak behera egitean. Abiadura-sentsoreei atxikitako kontrolagailu-txip batek seinaleak bidaltzen dizkie transmisio-solenoideak kontrolatzen dituzten erdieroale potentzia-etengailuei. Honek potentzia erdieroaleen eginkizuna nabarmentzen du, kontrol digitalean potentzia aldatzen duten gailuak, ibilgailu batean oso erabiliak direnak. Gailu hauek "txip" gisa ere zenbatzen badituzu (New York Times-ek ziurrenik egin zuen bezala), ibilgailu batean gailu erdieroaleen kopuruak gora egiten du.

Automobilgintzako erdieroaleen txipak eta horiek kontrolatzen dituzten etengailu eta gailuak fidagarriagoak dira haien pareko mekanikoak baino. Askoz gazteagoa nintzela gogoratzen dut, lagun batek 1968ko Mercury Cougar-eko maletarrean sekuentziazko bira-seinaleak erakutsi zizkidala. Argi gorriek, itxuraz, "garbigailu baten antzeko soinua ematen zuen" motordun etengailu birakari txiki bati lotuta zeuden. Behin kontaktuak higatu edo herdoildu zirenean, gauza hori nahastea zen. Erdieroaleen etengailuetara eta tenporizadore-zirkuitu soil batera jotzeak horrelako mekanismoak askoz ere fidagarriagoak bihurtu zituen.

Beste adibide bat: duela urte batzuk, Volkswagen Beetle bat alokatu nuen, eta kotxean sartu eta atea ixtean, gidariaren aldeko leihoa apur bat behera egin zuen atea ixtear zegoenean eta gero berriro gora egin zuen. Horrek bidaiarien konpartimentuaren barruko presioa berdindu zuen, belarriak ez zitezen aterako. Funtzionalitate mota hori oso zaila izango zen mekanikoki egitea, baina mikrotxip batekin ziurrenik kode lerro batzuk besterik ez ziren izango. Ibilgailu baten gorputzaren elektronika: leiho elektrikoak, ateen sarrailak, alboko ispiluak normalean gorputzaren kontrol-modulua (BCM) txip batera konektatzen dira. BCM autoan zehar beste unitate elektroniko batzuekin ere komunikatzen da, tresna multzoarekin eta sentsore askorekin. Eta, jakina, infotainment sistemek txip kopuru handia erabiltzen dute.

Gauza gehigarri bat hardwarearen ordez softwarean ezartzeari buruz: produktua alda dezakezu bidali ondoren. Denbora guztian ikusten dugu gure ordenagailuko eta telefonoko softwarean; badirudi Zoom-en hamargarren bilera bakoitzean software eguneratze berri bat jasotzen ari naizela. Baina hardwarea? Teslak autoaren ezaugarriak aldatzen dituen "aire bidezko eguneraketen" indarra erakutsi du. Gogoratzen dut GE Aviation-ek ere software konponketa bat egin zuela Boeing-en erabiltzen diren GEnx turbofan motorretan altuera handiko izozketaren arazo bat aldi baterako zuzentzeko.BA
787 eta 747-8. Softwarearekin? Aupa, ikusgarria izan zen!

Zer da berezia automozio txipak nola diseinatu eta fabrikatzen diren?

Automobilgintzako txip-en hainbat ezaugarri nabarmen daude. Lehenengoa da denbora luzez funtzionatu behar dutela tenperatura mutur zabaletan kolpe eta bibrazio askoren menpe dauden bitartean. Autogileek 15 urteko funtzionamendu-bizitza espero dute eta denbora horretan mila milioiko zero zatiko hutsegite-tasa onartzen dute. Gainera, ordezko piezak 30 urtez eskuragarri egotea nahi dute. Kontsumoko gailu elektroniko gehienek (zure telefonoa bezalakoak) hutsegite tasak milioi bakoitzeko zatitan neurtuta dituzte eta bost urteren buruan zaharkituta egongo lirateke. Zure ordenagailuak erroreren bat aurkitzen badu, berrabiarazi eta eman beste bira bat. Zure motorraren kontrolagailuak bat-batean huts egiten badu, ez duzu errepide bazterrera atera eta berrabiarazi (nahiz eta entzun dudan ibilgailu elektriko baten infotainment sistemarekin horrelako zerbait gertatzen dela). Automotive Electronics Council-ek (Detroit Big Three-ek sortua) txipetarako kualifikazio-estandar sorta bat mantentzen du. Funtzionamendu-tenperaturarako, 0, 1, 2 eta 3 graduko funtzionamendu-tarteak definitzen ditu, 1. maila -40 ºC-tik +125 ºC-ra eta 2. gradua -40 ºC-tik +105 ºC-ra. Horrek uraren irakitearen tenperatura baino beroagoa den goi-muga du, bide batez. Kontsumo txip gehienek inoiz ikusiko dutena baino dezente erronka handiagoa da. Txipak fidagarriak izan behar dira, beraz, muturreko baldintzetan funtzionamendu-bizitza nahikoa izan dezaten diseinatu eta probatu behar dira.

Bigarren baldintza segurtasuna kontuan hartuta diseinatu behar dira. Hau asko estaltzen da ISO 26262 – Segurtasun Funtzionalaren Arauak, hainbat gauza biltzen dituena, hutsegiteak nola kudeatzen direnetik diseinatzen direnetik hasita.

Azkenik, erdieroaleen fabrikan txipak egiteko prozesuak "kualifikatu" egin behar dira, eta normalean sei hilabete behar dira. Fabrikek ere aldaketak izan behar dituzte beren prozesuen diseinu-kitetan tenperatura altuko gailu modeloetarako, interkonexio lodiagoak eta fidagarritasuna hobetzen duten beste gauza batzuetarako. Horren ondoren, txipak probatu egin behar dira ibilgailuetan sartu aurretik. Horrek esan nahi du bizitzako proba bizkortuak tenperatura altuetan eta baldintza gogorretan urte askotako zerbitzua simulatzeko. Autogile nagusiek 3-5 urte behar izan dituzte txip berriak diseinatzeko, probatzeko eta baliozkotzeko.

I adierazi lehenago automobilgintzako mikrokontrolagailu askok 90 nm-ko teknologia erabiltzen dute, eta zaila izan da ahalmena gehitzea. Azken bi urteetan izandako eskasiek automobilgintzako txip saltzaile batzuk 65/55 nm-ko nodoetara migratzera bultzatu dituzte, eta batzuk 40 nm-ra ere egin dute salto. Baina DigiTimes dio Bost urte beharko dira 40 nm-ko prozesuekin eraikitako txip berriek baliozkotze-prozesuak garbitzeko eta ibilgailu berrietan jartzeko, eta horrek esan nahi du lehendik dagoen teknologia denbora pixka bat erabilita egongo dela. Eta horregatik auto txiparen eskasia gehienek baino luzeago hitz egiten ari da arintzeko.