"Social Device" Spezialinterview Die Inhalte wurden vom Juli 2015 bis Februar 2016 auf"Nikkei Technology Online", der Website zur Informationstechnik von Nikkei Business Publications, Inc. veröffentlicht und mit Erlaubnis des Autors nachgedruckt.

Die sich entwickelnde Beziehung zwischen Autos und Gesellschaft ist geprägt von der Elektronik

Die Autos entwickeln auf der Basis der Fortschritte bei den Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) schneller als je zuvor, einschließlich Elektrifizierung des Antriebssystems und autonomes Fahren. Und auch ihr Verhältnis zur Gesellschaft ändert sich. Tooru Futami, Expert Leader in der Research Planning Abt., Mobility Service Laboratory, Nissan Research Center of Nissan Motor Co., Ltd. in Japan diskutiert über die Zukunft der Autos und der Gesellschaft mit Direktor Jun Iida, LSI Product Development Headquarters, ROHM Co., Ltd. in Japan.

Iida:

 Die Automobilelektronik hat in den letzten Jahren einen enormen Fortschritt gemacht. Im Allgemeinen werden als Automobilelektronik elektronische Steuerungssysteme der Mechanik, audiovisuelle Anlagen und Infotainmentsysteme bezeichnet. In jüngster Zeit sind eine Reihe elektronischer Systeme als Automobilplattformen mit Informations- und Bildverarbeitung auf den Markt gekommen, z. B. Fahrerassistenzsysteme (Advanced Driver Assistance Systems, ADADAS). Im Ergebnis räumen viele Elektronikhersteller dem Automobilmarkt als wichtigem Wachstumssektor Priorität ein.

Futami:
Tooru Futami
Nissan Motor Co., Ltd.
Engineering Director Research Planning Dept., Nissan Research Center

 Die grundlegenden Aktionen eines Autos sind das Fahren, das Wenden und das Anhalten. Die Elektrifizierung begann mit dem Anhalten in Form eines Bremssystems. Die Hydraulikbremsen wurden durch rückspeisefähige Bremsen, die mithilfe von Motoren Bremsenergie in elektrische Energie umwandeln. Auch die Technologie Brake-by-Wire wird genutzt, bei der Computer und Schaltsystem die Bremsen steuern.

 Die zweite Grundoperation ist das Wenden und Abbiegen, mit anderen Worten die Lenkung. Auch hier haben Motorsysteme die Hydraulik abgelöst und dabei kommt in der Praxis die Technologie Steer-by-Wire zum Einsatz. Mit dem Aufstieg der elektrischen Nutzfahrzeuge (EV) und der Hybrid-Elektrofahrzeuge (HEV) transformiert sich auch das Fahren, die letzte grundlegende Operation eines Autos zu einem motorisierten und elektronischen Vorgang. Wenn dieser Prozess abgeschlossen ist, werden alle grundlegenden Funktionen des Autos von Motoren und Elektronik ausgeführt.

Iida:

 Wenn Funktionen mit Informationsverarbeitung implementiert werden, bedeutet das im Allgemeinen, dass die Fahrzeuge "intelligent" werden. Die neuen Wireless-Kommunikationstechnologien haben es möglich gemacht, dass sich Autos mit Kommunikationsnetzwerken verbinden und ich glaube, das wird diesen Prozess weiter beschleunigen.

Futami:

 Die ersten Informationsverarbeitungssysteme wie die Navigationssysteme gab es in den 1990ern zum ersten Mal. Die dafür benötigten Programme und Speicherkapazitäten waren eine Nummer größer als die der elektronischen Steuereinheit (ECU), mit der die grundlegenden Funktionen Fahren, Wenden, Anhalten gesteuert werden. Diese neuen Systeme waren das "Großhirn" des Fahrzeugs und die ECU war das "Kleinhirn". Heute operieren das Großhirn und das Kleinhirn unabhängig voneinander und es entwickeln sich neue Technologien, die sie miteinander verlinken wie das autonome Fahren.

Iida:

 Viele der verschiedenen Systeme eines Autos sind motorisiert und elektrifiziert und ich glaube, in dieser Hinsicht entwickeln sich Autos und elektronische Geräte gemeinsam. Um den Anforderungen der neuen Fahrzeuge zu entsprechen, die immer mehr ECUs benötigen, hat Rohm neue Produkte mit reduziertem Dunkelstrom und Anti-Cranking entwickelt.

Futami:

 Ein Luxuswagen hat eine Computerleistung an Bord, die in etwa fünf Standard-PCs entspricht. EVs sind vollgepackt mit Steuerelektronik und das gesamte System besteht zu 70 % aus Elektronik. Das sind in Wirklichkeit Computer auf Rädern!

Die Umstellung auf Motoren und Elektronik hat sich seit den 1980er Jahren beschleunigt

Futami:

 Ich war über die Jahre an einer großen Palette Automobilelektronik beteiligt. Ich begann in den 1980er Jahren für Nissan zu arbeiten und meine erste Aufgabe war die Entwicklung eines Halbleiters. Damals konkurrierten viele Halbleiterhersteller um die Entwicklung neuer Fertigungstechnologien und versuchten eine immer feinere Chipgeometrie zu schaffen, um die Kosten zu senken und Höchstleistung zu erzielen. Die Automobilchips brauchen jedoch höchste Umweltbeständigkeit. Es muss nicht unbedingt die modernste Photolithographie sein. Ich habe gemeinsam mit einem Halbleiterhersteller an Halbleiterkomponenten für Autos gearbeitet.

 Mein nächster Auftrag war u.a. die Entwicklung von Automobilelektronik, Airbagsystemen, Xenonlampen, Navigationssystemen und Elektroniksteuerungen von Allradsystem. Wir haben viele Pioniersysteme geschaffen, Vorläufer der heute gängigen Automobilelektronik.

 Als sich in den 1990er Jahren die Mobiltelefone verbreiteten, begannen wir mit der Arbeit an Automobil-IKT und etwa zur selben Zeit arbeiteten wir daran, dass die Fahrzeuge "intelligenter" werden. Seit ca. 2000 befasse ich mich mit EVs.

Iida:
Jun Iida
ROHM Co., Ltd.
Director LSI Product Development Headquarters

 Seit ich bei Rohm arbeite, bin ich an einem Large Scale Integration Chip-Design (LSI) beteiligt. Rohm lieferte der Automobilbranche Widerstände, das Gründungsprodukt des Unternehmens seit über dreißig Jahren. Bei den integrierten Schaltkreisen (IC) folgten wir nicht einfach den Trends der Automobilelektronik. Stattdessen erweiterten wir unsere Technologien und Kapazitäten Schritt für Schritt.

 Mit anderen Worten, wir sprangen nicht direkt in den Anwendungsbereich von Fahren-Wenden-Anhalten, wo die Anforderungen sehr stringent sind, sondern wir begannen mit der Entwicklung im Bereich Infotainment, z. B. Navigationssysteme. Das war vor ca. zwanzig Jahren. Vor etwa einem Jahrzehnt erweiterten wir die Palette der Automobilprodukte, einschließlich Fenster, Türspiegel, Schließsysteme, Klimaanlage und anderer elektrischer Systeme der Karosserie. In letzter Zeit verwenden wir Silikonkarbid (SiC), einen Werkstoff der nächsten Generation, in hocheffizienten ICs und entwickeln neue Lösungen für den Antriebsstrang des EV und des HEV.

 Im Automobilbereich liegen die Stärken von Rohm bei analogen Halbleitern wie Schaltkreisen von Antriebsmotoren und Schaltelementen sowie Komponenten der Schnittstellenschaltkreise für Analogausgangssignale verschiedener Sensoren. Dank vertikal integrierter Produktion, die sowohl hohe Qualität als auch stabile Lieferungen gewährleistet und unserer modernen BiCDMOS-Verfahrenstechnologie, haben wir den Umsatz im letzten Jahrzehnt um 15 % gesteigert und 26 % der Unternehmensumsätze stammen aus dem Automobilsektor.

Futami:

 Ich glaube, die analoge Halbleitertechnologie wird zukünftig zunehmend wichtiger. Autonomes Fahren besteht beispielsweise aus drei Hauptprozessen: der Erkennung, der Beurteilung und der Schaltung. Die Erkennung hängt von der Aufnahme externer Informationen ab, die Schaltung steuert das mechanische System und beide verarbeiten analoge Signale.

Iida:

 Der Schlüssel für die hochpräzise Aufnahme sind die Sensoren und die peripheren analogen Schaltkreise. Autonomes Fahren und andere Systeme nutzen die in den Autos integrierten Aufnahmetechnologien. Unsere Fachexpertise bei der analogen Halbleitertechnologie kann einen signifikanten Beitrag zu Automobilevolution leisten.

Elektronik ist der Schlüssel für die Autos der Zukunft

Futami:

 Die Automobilbranche steht heute vor vier Schlüsselproblemen, nämlich Energie, globale Erwärmung, Unfälle und Verkehrsstaus. Wenn die Anzahl der Fahrzeuge auf den Straßen ohne eine Lösung dieser Probleme wächst, bedrohen sie möglicherweise die menschliche Existenz. Viele Menschen sind darüber bereits besorgt und vor allem in den Industriestaaten formt sich eine Bewegung weg vom Auto.

 Ich denke jedoch, dass diese Probleme durch drei wichtige Initiativen gelöst werden können.

 Erstens durch die Motorisierung des Antriebs. Mit Motoren wird es möglich, erneuerbare Ressourcen wie Wind-, Wasser- und Sonnenenergie zu nutzen.

 Zweitens durch intelligente Fahrzeuge. Das autonome Fahren wird zweifellos Unfälle und Verkehrsstaus reduzieren. Wenn anspruchsvolle Selbstfahrtechnologien entwickelt werden, können viele Autos unter Einhaltung des Abstands fahren. Auf diese Weise passt die höchstmögliche Anzahl Fahrzeuge auf die Straße.

 Drittens durch verbundene Fahrzeuge. Die Autos können über ein Vollzeit-Informationsnetzwerk auf viele Services zugreifen. In dieser Umgebung wird es möglich sein, dass jede Anzahl Autos rechtzeitig ihr Ziel erreicht.

 Alle drei Initiativen sind von elektronischer Technologie abhängig.

Iida:

 Ein maßgebliches Ziel der Halbleiterhersteller ist die Reduzierung des Energieverbrauchs. Ich hatte vorhin schon erwähnt, ein Auto hat das Äquivalent von fünf Personalcomputern an Bord. Für Fahrzeuge wie EVs und HEVs, die ihre Energie aus Batterien beziehen, bedeuten mehr Elektronik und Motoren, dass mehr Strom benötigt wird, um am Ziel anzukommen, und dass die Mindestreichweite sich reduziert. Wenn nichts getan wird, um die Situation zu ändern, werden der Gebrauchswert und der Produktwert sinken. Möglicherweise können Elektronik und Motoren nicht mehr übernommen werden, wenn der von den Schaltkreisen benötigte Strom nicht erheblich reduziert wird.

 Das klingt möglicherweise etwas übertrieben, was die technischen Daten der Systeme betrifft. Ich denke jedoch, es ist notwendig, den Energieverbrauch zu senken. Die Reduzierung der Verlustleistung bei Automobilhalbleitern hat in den letzten Jahren erhebliche technische Expertise erfordert.

 Der vertikale Fertigungsansatz von Rohm bedeutet, dass der gesamte Prozess im Hause erfolgt. Damit ist gewährleistet, dass das Design in der gesamten Sequenz optimiert wird, von der Entwicklung bis zur Fertigung. Das Ergebnis ist ein Design mit der größtmöglichen Energieeffizienz.

Futami:

 Autos müssen stetig verbessert werden. Die Abwicklung des gesamten Prozesses, von der Konstruktion bis zur Fertigung im eigenen Haus ermöglicht schnelle Reaktionsfähigkeit und ist ein großer Vorteil.

 Die Automobiltechnologie ist an einem Wendepunkt. Ich denke, es kommt zu wesentlichen technologischen Fortschritten, ein großer Schritt vorwärts werden wahrscheinlich die Olympischen Spiele in Tokio 2020 sein. Aber ich glaube jedoch nicht, dass auf die Olympischen Spiele und die technische Innovation diesmal eine Periode wirtschaftlichen Wachstums folgt. Die Automobilbranche muss das Potenzial der neuen Unternehmen im globalen Maßstab erkunden und nach neuen Interaktionen zwischen Autos und Gesellschaft suchen.

"Social Device" Special Interview

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