جنگ فناوری برای تسلط بر مغز خودروها
در دهههای اخیر، موتور، گیربکس و شاسی بهعنوان اجزای کلیدی یک خودرو شناخته میشدند، اما امروزه این جایگاه به ریزتراشهها و نیمههادیها منتقل شده است. خودروهای نسل جدید بیشتر از آنکه نتیجه مهندسی مکانیک باشند، محصول پیشرفتهای صنعت الکترونیک، نرمافزار و هوش مصنوعی به شمار میروند. از روشن شدن خودرو و مدیریت مصرف سوخت گرفته تا عملکرد سیستمهای ترمز، فرمان برقی، ایربگ، نمایشگرهای دیجیتال، ارتباطات اینترنتی، سیستمهای کمکراننده و حتی مدیریت شارژ خودروهای برقی، همگی به تراشههایی وابسته هستند که در ابعادی چند میلیمتری، میلیاردها عملیات پردازشی را در هر ثانیه انجام میدهند.
به گزارش خبرنگار پایگاه خبری موتورمگ، بحران کمبود ریزتراشه که از سال ۲۰۲۰ آغاز شد و تا سالهای بعد ادامه یافت، نگرش خودروسازان جهانی را نسبت به زنجیره تأمین تغییر داد. توقف خطوط تولید میلیونها خودرو، کاهش عرضه به بازار و افزایش قیمت محصولات نشان داد که حتی بزرگترین خودروسازان دنیا نیز بدون دسترسی پایدار به نیمههادیها قادر به ادامه تولید نیستند. از آن زمان، صنعت خودرو وارد مرحله جدیدی شد؛ مرحلهای که در آن سرمایهگذاری در تولید تراشه و ایجاد زنجیره تأمین مطمئن به یکی از اولویتهای راهبردی خودروسازان و قطعهسازان تبدیل گردید.
امروز ارزش بازار جهانی نیمههادیهای مورد استفاده در صنعت خودرو با سرعتی چشمگیر در حال افزایش است. موسسات تحقیقاتی بینالمللی پیشبینی میکنند که بازار تراشههای خودرو در سال ۲۰۲۶ به دهها میلیارد دلار خواهد رسید و یکی از سریعترین نرخهای رشد را در میان تمامی بخشهای صنعت نیمههادی تجربه خواهد کرد. این رشد تنها ناشی از افزایش تولید خودرو نیست، بلکه مهمتر از آن، افزایش تعداد تراشههای مورد استفاده در هر خودرو است.
خودروهای امروزی بهعنوان رایانههایی بر روی چهار چرخ شناخته میشوند. یک خودرو اقتصادی ممکن است بین ۵۰۰ تا هزار تراشه الکترونیکی داشته باشد؛ اما این عدد در خودروهای لوکس، برقی و مجهز به سامانههای رانندگی خودکار از ۳ هزار تراشه نیز فراتر میرود. هر قابلیت جدیدی که به خودرو افزوده میشود، نیازمند پردازنده، حسگر، کنترلر و تراشههای حافظه بیشتری است.
بهعنوان مثال، خودروهای برقی برای مدیریت باتری، کنترل موتورهای الکتریکی، سیستم بازیابی انرژی، شارژ سریع و مدیریت حرارت به مجموعهای گسترده از نیمههادیهای قدرت نیاز دارند. از سوی دیگر، خودروهای مجهز به سامانههای کمکراننده پیشرفته از دهها دوربین، رادار، لیدار و حسگر استفاده میکنند که هر کدام بدون وجود پردازندههای پیشرفته عملاً غیرقابل استفاده هستند.
کارشناسان بر این باورند که ارزش قطعات الکترونیکی در یک خودرو برقی پیشرفته چند برابر خودروهای بنزینی سنتی است و این موضوع باعث شده سهم صنعت نیمههادی در زنجیره ارزش خودرو هر سال افزایش یابد.
کمبود تراشه در سالهای گذشته میلیاردها دلار به صنعت خودرو جهان خسارت وارد کرد. بسیاری از خودروسازان ناچار شدند خطوط تولید خود را متوقف کنند یا برخی خودروها را بدون امکانات الکترونیکی خاص به بازار عرضه کنند.
این تجربه باعث شد خودروسازان و قطعهسازان سیاستهای گذشته خود را کنار بگذارند. تا پیش از بحران، بسیاری از شرکتها تنها برای چند هفته موجودی تراشه نگهداری میکردند؛ اما اکنون قراردادهای بلندمدت خرید، سرمایهگذاری مستقیم در کارخانههای تولید نیمههادی و مشارکت با تولیدکنندگان تراشه به بخشی از راهبرد تجاری آنها تبدیل شده است.
شرکتهای بزرگ قطعهسازی جهان نیز سرمایهگذاری گستردهای برای توسعه واحدهای طراحی الکترونیک انجام دادهاند. در گذشته تمرکز این شرکتها بیشتر بر تولید قطعات مکانیکی بود، اما اکنون بخش قابل توجهی از بودجه تحقیق و توسعه آنها صرف طراحی بردهای الکترونیکی، واحدهای کنترل الکترونیکی (ECU)، نرمافزارهای کنترلی و سامانههای هوشمند میشود.
همزمان با رشد تقاضای صنعت خودرو، تولیدکنندگان نیمههادی نیز سرمایهگذاریهای چند ده میلیارد دلاری را آغاز کردهاند. کارخانههای جدید تولید تراشه در آسیا، اروپا و آمریکای شمالی با هدف پاسخگویی به نیاز خودروسازان در حال احداث یا توسعه هستند.
در این میان، تراشههای مورد استفاده در خودرو تفاوت قابل توجهی با تراشههای تلفنهمراه دارند. نیمههادیهای خودرو باید سالها در دماهای بسیار بالا یا بسیار پایین، لرزش شدید، رطوبت و شرایط سخت محیطی بدون کوچکترین خطا فعالیت کنند. همین موضوع باعث شده فرآیند طراحی و تولید آنها پیچیدهتر و زمانبرتر باشد.
از سوی دیگر، خودروسازان دیگر تنها به قیمت تراشه توجه نمیکنند؛ بلکه امنیت زنجیره تأمین، محل تولید، ظرفیت کارخانهها و امکان تحویل بلندمدت نیز به معیارهای اصلی انتخاب تأمینکنندگان تبدیل شده است.
رشد سریع خودروهای برقی یکی از مهمترین عوامل افزایش تقاضا برای نیمههادیها محسوب میشود. این خودروها علاوهبر استفاده گسترده از پردازندههای مرکزی، به انواع نیمههادیهای قدرت مبتنی بر سیلیکون کاربید و گالیوم نیترید نیاز دارند؛ فناوریهایی که بازده انرژی را افزایش داده و زمان شارژ را کاهش میدهند.
پیشبینی میشود با افزایش سهم خودروهای برقی در بازار جهانی، مصرف تراشههای قدرت با سرعتی بیشتر از سایر بخشهای صنعت نیمههادی رشد کند. این روند موجب شده تولیدکنندگان تراشه ظرفیت تولید خود را بهطور قابل توجهی افزایش دهند و سرمایهگذاریهای تازهای در فناوریهای نوین انجام دهند.
شاید مهمترین تغییر سالهای اخیر در صنعت قطعهسازی، عبور از تولید قطعات صرفاً مکانیکی به سمت محصولات هوشمند باشد. امروزه بسیاری از قطعهسازان بینالمللی دیگر تنها تولیدکننده یک قطعه نیستند، بلکه راهکارهای کامل الکترونیکی شامل سختافزار، نرمافزار و خدمات بهروزرسانی را به خودروسازان عرضه میکنند.
این تحول باعث شده سهم هزینههای تحقیق و توسعه در شرکتهای قطعهسازی به بالاترین سطح تاریخی خود برسد. جذب متخصصان نرمافزار، مهندسان الکترونیک، کارشناسان امنیت سایبری و طراحان تراشه اکنون به اندازه مهندسان مکانیک برای این شرکتها اهمیت پیدا کرده است.
در چنین شرایطی، بسیاری از تحلیلگران معتقدند رقابت آینده صنعت خودرو دیگر تنها میان خودروسازان نخواهد بود، بلکه میان شرکتهایی شکل خواهد گرفت که بتوانند تراشههای پیشرفتهتر، نرمافزارهای هوشمندتر و زنجیره تأمین پایدارتر در اختیار داشته باشند.
در سال ۲۰۲۶، رقابت بر سر تولید ریزتراشههای خودرو دیگر تنها یک رقابت فناورانه نیست، بلکه به موضوعی راهبردی در اقتصاد جهانی تبدیل شده است. تجربه بحران کمبود تراشه در سالهای گذشته باعث شد خودروسازان، قطعهسازان و دولتها به این نتیجه برسند که وابستگی بیش از حد به تعداد محدودی از تولیدکنندگان آسیایی، میتواند امنیت زنجیره تأمین خودرو را با خطر جدی مواجه کند.
بههمین دلیل، طی سه سال گذشته دهها پروژه ساخت کارخانههای جدید نیمههادی در کشورهای مختلف آغاز شده است. ارزش این سرمایهگذاریها به صدها میلیارد دلار رسیده و بخش مهمی از آن به تولید تراشههای ویژه صنعت خودرو اختصاص یافته است. این کارخانهها علاوهبر افزایش ظرفیت تولید، امکان عرضه پایدار تراشههای مورد نیاز خودروهای برقی، هیبریدی و هوشمند را فراهم میکنند.
در کنار شرکتهای تولیدکننده نیمههادی، قطعهسازان بزرگ جهان نیز بودجه تحقیق و توسعه خود را بهشکل محسوسی افزایش دادهاند. هدف آنها تنها خرید تراشه نیست، بلکه طراحی اختصاصی سامانههای الکترونیکی و کاهش وابستگی به تأمینکنندگان خارجی است. بسیاری از شرکتها اکنون مراکز طراحی مدارهای مجتمع، توسعه نرمافزار و آزمایشگاههای هوش مصنوعی ایجاد کردهاند تا محصولات آینده خود را بر پایه فناوریهای دیجیتال توسعه دهند.
برآوردهای موسسات بینالمللی نشان میدهد ارزش بازار جهانی نیمههادیهای مورد استفاده در صنعت خودرو در سال ۲۰۲۶ به حدود ۵۰ تا ۶۰ میلیارد دلار خواهد رسید و در برخی برآوردها با احتساب تراشههای قدرت، حسگرها و مدارهای مجتمع ویژه خودرو از مرز ۸۰ میلیارد دلار نیز عبور میکند. اختلاف میان این ارقام ناشی از تفاوت در روش محاسبه بازار و دامنه محصولات مورد بررسی است؛ اما همه گزارشها بر یک نکته اتفاق نظر دارند؛ بازار تراشههای خودرو سریعتر از بسیاری از بخشهای دیگر صنعت نیمههادی در حال رشد است.
عامل اصلی این رشد، افزایش تعداد تراشههای مورد استفاده در هر خودرو است. اگر یک خودرو معمولی یک دهه قبل تنها چند صد دلار قطعات نیمههادی مصرف میکرد، اکنون ارزش تراشههای بهکاررفته در خودروهای برقی و مجهز به سامانههای کمکراننده به بیش از هزار دلار در هر دستگاه رسیده است. این روند نشان میدهد سهم الکترونیک از ارزش نهایی خودرو هر سال بیشتر میشود.
ورود هوش مصنوعی به صنعت خودرو، تقاضا برای تراشههای پردازشی را وارد مرحله تازهای کرده است. خودروهای نسل جدید باید بتوانند در کسری از ثانیه اطلاعات دریافتی از دوربینها، رادارها، حسگرهای اولتراسونیک و لیدار را پردازش کنند. انجام چنین پردازشهایی بدون استفاده از پردازندههای قدرتمند و شتابدهندههای هوش مصنوعی امکانپذیر نیست.
بههمین دلیل، بسیاری از تولیدکنندگان تراشه خطوط تولید خود را بهسمت پردازندههای مخصوص خود هدایت کردهاند.
