IDTechEx がテスラの完全移行の重要性について議論

Nov 09, 2023

ボストン、2023 年 5 月 11 日 /PRNewswire/ -- マイクロコントローラー (コントローラー、MCU、その他の名前のバリエーションとしても知られる) は、現代の車両が構築されるバックボーンです。 車の動力源がガソリン、ディーゼル、電気、水素、PDG などに関係なく、その機能はコントローラーに大きく依存します。 また、これらのコントローラーが不足しているときに、自動車業界がどのようにして買収されるのかもわかりました。 IDTechEx のレポート「自動運転車および電気自動車向け半導体 2023 ～ 2033 年」では、現在、自動車コントローラー内で多くの動きがあり、より多くの計算能力と新しい車両アーキテクチャのオプションを提供していることがわかりました。 コントローラーでこのトレンドに逆らっている企業の 1 つが Tesla です。その方法は次のとおりです。

Tesla は Model S の頃からコントローラーの設計を開始していましたが、Model S のコントローラーのうち社内で設計されたものはわずか 20% でした。 この割合は年々上昇しており、Model Y では 61% が自社設計コントローラーであり、Cyber​​truck では 85% に達しています。 テスラの2023年のインベスターデイプレゼンテーションでは、次世代自動車には100％自社設計のコントローラーが搭載されると述べられている。 コントローラーの設計を完全に社内で行うことの利点の 1 つは、ワイヤリング ハーネスの設計に関して Tesla に完全な自主性が与えられることです。 これがおそらく最初に考えられているよりも大きな問題である理由は次のとおりです。

テスラはワイヤーハーネスの削減において業界をリードしています。 現代の自動車には電子機器が大量に搭載されており、各コンポーネントが相互に通信できるように、無限に近い迷路のような配線が組み込まれていても不思議ではありません。 しかし、大きなワイヤーハーネスは多くの問題を引き起こします。まず第一に重量です。 自動車の長さはわずか数メートルですが、さまざまな配線のために数百回も配線しなければならない場合、その負担はすぐに増加し、現代の自動車には文字通り全長が数マイルにも及ぶハーネスが取り付けられることがあります。 5マイルの絶縁銅ケーブルは重いです! IDTechEx の調査では、ワイヤーハーネスの重量が 60kg を超える場合があることが判明しており、テスラの 17kg の軽量化は驚異的です。

大型のワイヤーハーネスが望ましくないもう 1 つの理由は、ワイヤーハーネスを構築するのにかかる人件費です。 1 つのワイヤリング ハーネスには数百、場合によっては数千の終端があります。 それぞれのワイヤを切断し、皮をむき、圧着し、コネクタの正しいピンに取り付ける必要があります。これは手作業で行われます。 これらは高度な器用さ、細部への注意、経験、スキルを必要とする面倒な作業であるため、すぐに機械で再現できるものではありません。

コントローラーの設計を社内に導入することで、テスラは集中型の制御アーキテクチャからローカライズされた制御アーキテクチャに移行することができます。 集中型アーキテクチャでは、1 つまたは小さなグループのコントローラーが車両周囲のデバイスと通信する必要があります。 たとえば、車両の反対側に 5 つのデバイスのグループがあり、おそらく 4 メートルのケーブルが必要になるとします。 例として、各デバイスに少なくとも 4 つの接続 (電源用に 1 つ、グラウンド用に 1 つ、CAN 用に 2 つ) があるとします。 デバイスによっては、これより少ないものもあれば、より多くのものもあります。 つまり、1 つの小さなデバイス グループにのみ、20 本のワイヤと 80 m のケーブルが存在します。 ローカライズされたアーキテクチャとは、より小さなコントローラーがこれらのデバイスの中央でハブとして機能することを意味します。 車両の中央コントローラーへのイーサネット接続が 1 つあり、個々のデバイスへの接続は非常に小規模なだけです。 したがって、80 メートルのケーブルが、たとえば 40 メートルに短縮される可能性があります。

コントローラー アーキテクチャの変更に加えて、テスラは低電圧デバイス向けに 48V アーキテクチャに移行しており、さらなる利点をもたらしています。 48V システムまたは低電圧システムは、センサー、ライト、インフォテインメント、ドライブトレインを除くほぼすべての電子機器などのコンポーネントに電力を供給するために使用されます。 ほとんどの車両は、ボンネットの下にある鉛酸の塊から電力を供給される 12V システムを使用していますが、これは 150 年以上前の技術です。 テスラによると、12V システムは、車両周囲のすべての補助負荷を含めて、最新の車両では 200 アンペアを超える電力を供給できる必要があります。 しかし、電力は電圧と電流の積であるため、一方を4倍にすると他方も4分の1になります。 これは、テスラの 48V システムが必要とする電流は車両周囲の 4 分の 1 のみであり、非常に細いケーブルを使用できることを意味します。

テスラは、自動車の設計と製造のあらゆる面を絶えず最適化することで評判を築いてきました。 IDTechEx は、これらは完全に社内設計のコントローラーへの移行であり、48V 低電圧システムの採用は、テスラによる車両最適化におけるさらに素晴らしい成果の始まりとなると考えています。

車両全体のコントローラーを完全に制御することで、テスラはそのアーキテクチャをより自由に改良できるだけでなく、サプライチェーンに対する交渉力も強化されます。 自動車業界は、新型コロナウイルスのパンデミックの影響で、半導体供給に対する敏感さを痛感させられた。 車両のコントローラーが故障したため、多くの生産ラインが停止しました。 コントローラー設計を社内に導入することで、テスラはこれらの外乱の影響を受けにくくなります。 チップを迅速に再設計して供給を改善したり、流れを維持するために他の半導体ファウンドリとの生産能力を探したりすることができます。 ここ数年、他の OEM も一部の半導体チップ設計を社内に持ち込むと騒いでいましたが、テスラはその基準を 100% 社内設計に引き上げた先駆者です。

テスラは以前、ハードウェア バージョン 2.5 (HW2.5) から HW3 に移行したときにこの強みを実証しました。 HW2.5 では、中央自律頭脳には 4 つのチップ、2 つの Nvidia Parker SoC (システム オン チップ)、1 つの Nvidia Pascal GPU (グラフィック プロセッシング ユニット)、および 1 つの Infineon MCU (マイクロコントローラー ユニット) が含まれていました。 一方、HW 3 には 2 つのチップしか搭載されておらず、どちらも Tesla SoC であり、どちらも Samsung が 14nm プロセスを使用して製造したものでした。 TSMCとGlobalFoundriesも14nmプロセスを持っているため、これによりテスラにはより多くの交渉力が与えられ、より多くの選択肢とより多くの潜在的な供給を意味します。 また、NVIDIA はファブレスであるため、サプライチェーンも短縮されます。つまり、NVIDIA がチップを設計しますが、その後、Tesla と同じ大手ファウンドリの 1 つで製造する必要があります。 これはおそらくテスラにとってコスト削減につながるでしょう。

テスラはまた、より多くのデザインを社内に持ち込むことで、ティア 2 サプライヤーが提供しているものを超えた特徴や機能を指定できるとも述べています。 OEM が既製製品を購入する場合、間違いなく妥協が伴います。 Tier 2 のチップ アーキテクチャは、可能な限り市場性を高め、多くのニーズを満たすことを目的としています。 これは通常、個人のニーズに合わせて調整されていないことを意味します。 設計プロセスを社内に持ち込むことは簡単ではありませんが、これにより、テスラはテスラ専用に設計されたチップを構築できるようになります。 IDTechExの「自動運転車および電気自動車向け半導体2023-2033年」レポートでは、既存の半導体サプライチェーンの一部を詳細に説明し、他のどのOEMが社内コントローラー設計を調査しているのか、そしてその理由について説明しています。

この記事はマイクロコントローラーに焦点を当てていますが、「自動運転車および電気自動車用半導体 2023 ～ 2033 年」では、ADAS、自動運転、LiDAR、レーダー、カメラ、4G 接続、5G 接続、電動パワートレイン、 MCU、SOCなど。 IDTechEx は、企業が自動車に導入されるすべての新技術、将来の技術、進化する自動車産業が半導体市場にどのような影響を与えるかを理解するのに役立ちます。 詳細およびダウンロード可能なサンプル ページについては、www.IDTechEx.com/AutoSemi をご覧ください。

IDTechEx リサーチ

この研究は、IDTechEx による広範なモビリティ研究ポートフォリオの一部を形成しており、自動運転、電気自動車、自動運転および電気自動車用半導体、バッテリーのトレンド、陸上、海、空の需要の導入を追跡し、今後何が起こるかをナビゲートするのに役立ちます。 詳細については、www.IDTechEx.com//Research/EV をご覧ください。

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出典 IDTechEx Ltd