6. Oktober 2020 von Gary Dagastine Heute bedeutet "4D" auf dem Fensteraufkleber eines Autos, dass es sich um ein viertüriges Modell handelt, aber diese Bezeichnung könnte bald auch etwas anderes bedeuten. Das ist zumindest die Hoffnung des GLOBALFOUNDRIES-Kunden Arbe, einem weltweit führenden Anbieter von Chipsätzen für sogenannte 4D-Radarsysteme in Automobilqualität. Das 4D-Radar ermöglicht ein höheres Maß an Sicherheit und autonomen Fahrfähigkeiten, da es im Gegensatz zu bestehenden Radarsystemen nicht nur das Fahrzeug vor einem Objekt auf der Fahrbahn warnt. Stattdessen sieht es Hunderte von Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs im Detail, darunter Fahrzeuge, Fußgänger und stehende Objekte. Es erkennt deren Bewegungen in Echtzeit und liefert eine dynamische, raumbezogene Abbildung der Fahrzeugumgebung. Der 4D-Radar-Chipsatz von Arbe, der durch den GF 22FDXTM-Plattformist nur das jüngste Beispiel für die grundlegenden Veränderungen, die sich in der schönen neuen Welt der Automobilelektronik vollziehen. Dies ist ein schnell wachsender, überzeugender Endmarkt für Halbleiter, denn Chips sind für die Bemühungen der Branche, Fahrzeuge aus Wettbewerbsgründen voneinander zu unterscheiden und alle Autos und Lastwagen vernetzter, effizienter und generell autonomer zu machen, von entscheidender Bedeutung. Aus diesem Grund steigt der durchschnittliche Halbleiteranteil in Bezug auf Sicherheit und Elektrifizierung in einem Mittelklassewagen weiter an, und zwar von 410 US-Dollar im Jahr 2018 auf geschätzte 643 US-Dollar im Jahr 2025 und geschätzte 1.097 US-Dollar im Jahr 2030, was einer jährlichen Wachstumsrate von rund 8,5 Prozent entspricht, wie aus einem aktuellen Bericht von IHS Markit hervorgeht. Der erste Einsatz eines Mikroprozessors in einem Automobil - ein modifizierter Motorola 6820, der 1978 im Cadillac Seville1 eine Anzeige für den Kilometerstand auf dem Armaturenbrett bediente - erscheint im Vergleich zu den verschiedenen Halbleitertechnologien, die heute in Fahrzeugen eingesetzt werden, geradezu kurios. Dieses Wachstum im Automobilbereich könnte für GF jedoch kaum günstiger sein, denn als weltweit führendes Spezialitätenunternehmen foundry unterstützt GF mit seinem breiten Portfolio an differenzierten Lösungen und seinem Servicepaket AutoPro™Solutions auf einzigartige Weise alle technischen, Verpackungs-/Prüf-, Beschaffungs- und Qualitätsanforderungen der Automobilindustrie. So ist die 22FDX-Plattform nicht nur ideal für viele Kurz- und Langstrecken-Radaranwendungen, sondern bietet auch hervorragende Signalverarbeitungsfunktionen für Kameras und stromsparende Echtzeitfunktionen für ADAS-Anwendungen (Advanced Driver Assistance System). Seine hohe Leistungszusatzeffizienz (PAE) reduziert das Wärmebudget und macht ihn vielseitig für Anwendungen in Fahrzeugchassis und -karosserien einsetzbar, bei denen die Wärmeleistung von entscheidender Bedeutung ist, wie z. B. bei Radarsensoren, die in Schaumstoffstoßstangen eingebettet sind. Die HP-SiGe-Plattform von GF ist der Goldstandard für die Bildqualität von Kfz-Radargeräten mit großer Reichweite und bietet unvergleichliche Reaktionszeiten für LIDAR-Sensoren (lichtbasierte Sensoren). Die 12LP-FinFET-Lösungen von GF wiederum liefern die ultraschnelle, leistungsstarke Rechenleistung, die für autonomes Fahren, KI-Inferencing und anspruchsvolle Infotainment-Funktionen im Fahrzeug benötigt wird. Bei der Fahrzeugsteuerung ermöglichen die verschiedenen BCD/BCDLite®-Lösungen von GF für Analog-, Leistungs-, Mixed-Signal- und RF-Anwendungen unter anderem eine hochmoderne Antriebsstrangsteuerung und Batterieverwaltung. Die 130/55/40-nm-CMOS-Lösungen von GF, von denen einige über einen robusten eingebetteten nichtflüchtigen Speicher (eNVM) verfügen, kommen in einer Vielzahl von Anwendungen zum Einsatz, von Kurzstreckenradar und LIDAR bis hin zu allen Arten von Fahrzeugsteuerungen (z. B. Fenster, Spiegel, Sitzverstellung usw.). Die reine Leistung einer Halbleitertechnologie ist jedoch nur ein Teil dessen, was Automobilhersteller benötigen. Automobilelektronik erfordert auch ein viel höheres Maß an Qualität, Zuverlässigkeit und Dokumentation als herkömmliche Anwendungen, da Fahrzeuge unter allen Wetter-, Straßen- und Verkehrsbedingungen über eine lange Nutzungsdauer hinweg ordnungsgemäß und zuverlässig funktionieren müssen. Die Zulieferer müssen zertifizieren, dass ihre Chips den extremen Temperaturen, Stößen/Vibrationen und anderen rauen Bedingungen standhalten, die in vielen Betriebsumgebungen eines Fahrzeugs, z. B. im Motorraum, herrschen, denn, wie Michael Brucker, Senior Manager Automotive Systems bei GF, es ausdrückt: "Seien wir ehrlich, in einem Auto würde man im besten Fall Geld für Reparaturen ausgeben müssen, aber im schlimmsten Fall könnte es tödlich enden." Brucker leitet die automobilbezogenen Unternehmensrichtlinien und -programme von GF, die alle Produktionsstätten und Geschäftseinheiten von GF einbeziehen, damit die Richtlinien, Systeme und Verfahren des Unternehmens für die Automobilindustrie koordiniert, ordnungsgemäß umgesetzt und kontinuierlich verbessert werden. GF's AutoPro Lösungen bewältigen Komplexität Ein Eckpfeiler dieser Bemühungen ist das Dienstleistungspaket AutoPro Solutions von GF, das sich seit seiner Einführung im Jahr 2017 zu einem bedeutenden Konzernprojekt entwickelt hat, um die komplexen Anforderungen des Automobilmarktes zu bewältigen. Unter dem Dach von AutoPro arbeitet GF daran, die Leistungsanforderungen der Kunden zu erfüllen, steuert den Design- und Fertigungsprozess, bietet schlüsselfertige Montage- und Testdienstleistungen an und ergreift alle erforderlichen Maßnahmen, um die erforderlichen AEC-Qualitätsstandards (Automotive Electronics Council) von Grade 3 bis Grade 0 zu erfüllen, die alle aktuellen Anforderungen sowie die sich weiterentwickelnden Anforderungen an mehr autonome Fahrzeugfunktionen umfassen. Die AutoPro entstand aus der Erkenntnis, dass die Automobilindustrie eine engere Partnerschaft mit ihren Zulieferern erwartet als die gewerblichen Kunden. So beschrieb Brucker ein Treffen in Dresden, das GF vor einigen Jahren mit Vertretern der AEC und OEMs, darunter BMW, Renault, Volkswagen, GM (per Telefon) und andere, veranstaltete. Ein Kollege zog mich zur Seite und sagte, er sei besorgt, dass es auf dem Automobilmarkt viele "Johnny-Come-Lately"-Chiplieferanten gebe, die vielleicht in traditionellen Datenverarbeitungsanwendungen erfolgreich waren, aber noch nie in der Automobilbranche gearbeitet haben und diese als fruchtbaren Markt ansehen. "Er sagte, dass diese Zulieferer vielleicht die IATF 16949 und andere Standards erfüllen und daher denken, dass sie alles haben, aber er war besorgt, weil Unternehmen wie GF, die schon eine Weile auf dem Markt sind, wissen, dass es noch viel mehr zu beachten gibt, z. B. wie man die ausgelagerte Montage und Prüfung effektiv handhabt. Ich denke, seine Kommentare beschreiben kurz und bündig den Bedarf an unserem AutoPro Solutions-Paket", so Brucker. AutoPro ist ein Rahmenwerk für das Kundenbeziehungsmanagement, das auf der technologischen Bereitschaft von GF, den Qualitätssystemen und den betrieblichen Kontrollen in allen GF-Fabriken aufbaut. "Angenommen, ein Kunde kommt mit einem Design zu uns", so Brucker. "Vielleicht ist dieses Design robust genug, um alle notwendigen Qualitätsanforderungen der Automobilindustrie zu erfüllen, vielleicht aber auch nicht. AutoPro ermöglicht es uns, Ressourcen aus allen relevanten Bereichen unserer Organisation auf integrierte Weise zu nutzen, um sicherzustellen, dass das Design für den beabsichtigten Einsatz geeignet und robust genug ist, dass es in der erforderlichen Zeit produziert werden kann und dass es zu einem qualitativ hochwertigen Teil führt. Wenn dies nicht der Fall ist, arbeiten wir mit dem Kunden zusammen, um es zu ändern, basierend auf unserer mehr als zehnjährigen Erfahrung mit Kunden aus der Automobilindustrie." Unterschiedliche Bedürfnisse erfordern unterschiedliche Lösungen Matthias Klude, Account Manager von GF für EMEA (Europa, Naher Osten und Afrika) mit Sitz in Dresden, schließt sich den Ausführungen Bruckers an. "Die Automobilindustrie ist bei der Auswahl ihrer Zulieferer konservativ, was bedeutet, dass es nicht ausreicht, einfach nur großartige Anwendungen zu entwickeln. Die Zulieferer müssen auch die Denkweise des Kunden berücksichtigen - das Streben nach Null-Emissionen in der Produktion und Null-Fehlern im Produkt und so weiter", sagte er. Das ist jedoch schwer zu erreichen, da die verschiedenen Akteure der Branche unterschiedliche Standpunkte und Bedürfnisse haben. Die Automobilhersteller (OEMs), so erklärte er, haben zwei Hauptanliegen. Zum einen geht es darum, wie sie sich mit ihren Fahrzeugen von der Konkurrenz abheben können. "Etwa 90 Prozent der neuen Fahrzeugfunktionen werden von der Elektronik bestimmt, und einige OEMs haben festgestellt, dass die Entwicklung dieser Lösungen über ihre Tier-One-Zulieferer manchmal einfach zu lange dauert, so dass sie direkt mit uns zusammenarbeiten", sagte er. "Das andere Hauptanliegen der Automobilhersteller ist die Qualität, denn sie sind diejenigen, die am meisten unter Qualitätsmängeln leiden." Im Gegensatz dazu seien Tier-One-Zulieferer wie Bosch, Continental, Delphi und andere, die Teile und Systeme in Automobilqualität an die OEMs liefern, einem enormen Kostendruck ausgesetzt und außerdem risikoscheu. "Sie haben einen großen Bedarf an kundenspezifischen Lösungen, aber das wird immer schwieriger, wenn traditionelle Siliziumlieferanten ihre Standardplattformen verkaufen wollen. Es gibt keine perfekte Übereinstimmung, und so zahlt man extra für etwas, das man nicht braucht, das aber dennoch eine zusätzliche potenzielle Fehlerquelle sein könnte", sagte Klude. Gleichzeitig benötigen neuere, kleinere und innovative Fabless-Chip-Anbieter wie Arbe völlig neue Lösungen für neue Anwendungen wie 4D-Imaging-Radar, und GF muss auch diese Anforderungen erfüllen. Avi BauerArbe's Vice President of R&D, sagte: "Einerseits müssen wir ein hohes Maß an Zuverlässigkeit und Qualität erreichen, andererseits müssen unsere Lösungen erschwinglich bleiben, und die Kosten sollten wettbewerbsfähig sein und ein optimales Preis-Leistungs-Verhältnis bieten. "Die Erfahrung von GF auf dem Automobilmarkt hat es uns ermöglicht, einen Siliziumprozess zu entwickeln, der beide Ziele erfüllt: kostengünstige digitale Inhalte und höchste Millimeterwellen-HF-Leistung", sagte er. "Gleichzeitig unterstützt GF als enger Partner von Arbe sowohl unsere Siliziumfertigung als auch unsere Post-Silizium-Aktivitäten. GF unterstützt uns in erheblichem Maße bei der Abwicklung von Design-Prozessen und fungiert als zentrale Anlaufstelle für das Supply-Line-Management von Arbe. In dieser Rolle ist GF für unser Packaging, Testen, Liefermanagement und RMA (Garantie)-Management verantwortlich." "GF als Siliziumlieferant zu haben, hilft uns dabei, uns von der Konkurrenz abzuheben, und erleichtert uns den Zugang zu den großen Automobilherstellern", so Bauer. Der Weg dorthin sieht gut aus Sudipto Bose, Senior Director & Business Unit Leader für Radar- und Automobilsensoren bei GF, sagte, dass Halbleiter auch in Zukunft Transportsysteme mit immer mehr Funktionen ausstatten und so unsere Welt zu einem besseren und sichereren Ort machen werden. "Die Elektronik hat viele bedeutende gesellschaftliche Veränderungen bewirkt, wie etwa die allgegenwärtige Vernetzung, die unser Leben erleichtert. Neben der grünen Revolution ist die Mobilität eine der nächsten. Ich sage meinen Kindern, dass es eine gute Sache ist, an etwas mitzuwirken, das die Art und Weise, wie wir in 20 Jahren leben werden, zum Besseren verändern kann. Und wir hier bei GLOBALFOUNDRIES tragen dazu bei, dass dies geschieht." [1] https://www.embedded.com/motoring-with-microprocessors/
