Auto e semiconduttori

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Il mercato dei semiconduttori vedrà probabilmente un calo del 30/35% rispetto all’anno precedente: -33% è l’ultima (speriamo!) stima di Dataquest. Anche il mercato dell’auto, nonostante le iniezioni di offerte speciali, incentivi alla rottamazione e quant’altro per salvare le vendite dell’ultimo trimestre è previsto chiudere, a livello mondiale, con un misero +0,1% di crescita rispetto al 2000.
In questo scenario non particolarmente stimolante emerge comunque un dato positivo: il contenuto di semiconduttori, come riportato dal grafico di figura 1 che riassume le stime di Gartner-Dataquest da poco pubblicate per questo settore, dovrebbe sperimentare una crescita di circa il 3%, un dato che anche se non eclatante è in netta controtendenza rispetto al complessivo mercato! Le stime vedono il mercato mondiale dell’auto attestarsi a poco meno di 55 milioni di unità il numero di veicoli venduti durante il 2001, mentre il valore totale di semiconduttori che è entrato nell’auto nello stesso anno è stato approssimativamente di 13.500 milioni di dollari, contro i circa 13.000 del 2000. Sempre secondo le previsioni Dataquest mentre il numero di veicoli venduto è destinato a crescere ad un ritmo annuo ponderato di circa il 2% dal 2001 al 2005, arrivando a circa 60 milioni di unità; ben più alta è la crescita prevista sul contenuto di semiconduttori: circa l’11% è la crescita media annua prevista che porterà nel 2005 ad un valore pari circa a 21.600 milioni di dollari che equivarrà ad un contenuto medio di circa 360$ per ogni auto contro gli attuali 230$.
Svariati i fattori che stanno facendo aumentare il contenuto di elettronica nell’auto e strettamente legati e alle cresciute esigenze degli utenti e alle normative più stringenti in fatto di inquinamento e sicurezza. Quattro le aree applicative che nell’auto vedono ormai l’elettronica giocare un ruolo fondamentale:
– controllo motore e controllo delle emissioni dei gas di scarico,
– sicurezza attiva e passiva a protezione dei passeggeri,
– strumentazione e sistemi di navigazione,
– comfort generale ed intrattenimento per i passeggeri.
Una valutazione della distribuzione dell’elettronica in questi quattro settori mette in testa l’area di controllo del motore, centrale per l’obiettivo di aumentare l’efficienza nell’uso del carburante e per ridurre le emissioni inquinanti dell’auto. Negli USA si ipotizza già la possibilità che, in caso di verificata inefficienza del motore, il sistema emetta automaticamente via radio un allarme verso i rivelatori della polizia che potrà così individuare automaticamente i potenziali inquinatori. Ma, come si nota dalla stessa figura, il settore della sicurezza è destinato a crescere e a portarsi a ridosso del primo: sistemi di sicurezza passiva come l’airbag sono ormai lo standard, ma sistemi attivi come i radar anticollisione stanno per equipaggiare la nostra prossima auto. L’elettronica entra ovviamente da padrona in tutti questi settori, ma in questa breve panoramica vorremmo focalizzare l’attenzione su tre aree che maggiormente esprimono il potenziale di crescita dei semiconduttori perché già consolidati ed espressamente dedicati a questo settore applicativo. Le tre aree a cui facciamo riferimento sono: i bus di interconnessione, cioè il sistema nervoso dell’auto, la potenza, vale a dire i muscoli del sistema, ed i sensori che chiudono l’anello di reazione.

I BUS dell’auto

Ci aspetta quindi una macchina sempre più intelligente con microprocessori e DSP sparsi per tutta la struttura e che richiedono un coordinamento centralizzato. Da qui l’esigenza ormai consolidata nella pratica di avere le unità intelligenti collegate tra loro da una rete come esemplificato in figura 3. Il bus CAN ha ormai consolidato la sua presenza nel mondo dell’auto come testimoniato dalle statistiche da poco pubblicate dall’organizzazione CAN-in-Automation (CiA) le cui valutazioni di mercato sono riportate nel grafico di figura 3.
Anche su questo fronte si ha una ulteriore conferma del trend di crescita, che va in controtendenza rispetto al mercato generale dei semiconduttori. La stessa CiA ha rivisto verso l’alto le previsioni del numero di unità di CAN controller che saranno spediti nel 2001 portandolo al livello di 200 milioni di unità in totale. I produttori con base europea o con design center locale dedicato all’auto quali Infineon, ST Microelectronics e NEC, sono stati sicuramente i primi a credere a questo bus ma sono ormai ben accompagnati da chi al mondo automotive ha assegnato ormai priorità di marketing: Motorola, Fujitsu e Toshiba non sono certo mancati alla corsa facendo poi leva sulla loro già consolidata presenza nel settore. L’offerta è amplissima e variamente diversificata: partendo dai microcontrollori ad 8 bit fino ai dispositivi RISC a 32 bit; una panoramica completa di quanto il mercato può offrire andrebbe al di là dello scopo di questo articolo, ma possiamo sicuramente sottolineare che a contorno dei microcontrollori con periferica CAN che gestisce il protocollo di livello superiore a quello fisico si vanno consolidando componenti che sommano varie funzionalità. L’interfaccia fisica del bus, soprattutto nella sua versione fault tolerant di Classe C (fino ad 1 Mbit/sec), deve rispondere a requisiti particolarmente stringenti e vari fornitori, Infineon, Philips, Motorola, hanno sviluppato componenti espressamente dedicati a questa funzione. Successivamente alla pura funzione di interfaccia si sono aggiunti altri blocchi circuitali che si erano verificati normalmente presenti nei circuiti applicativi. Ai nudi circuiti originali e grazie alle tecnologie mixed-signal, che si stanno rapidamente affermando, si sono affiancate altre soluzioni. L’unico inconveniente di queste soluzioni disponibili dai vari fornitori che all’auto stanno prestando particolare attenzione è la non compatibilità, scotto accettabile in cambio della migliore soluzione circuitale. Un bus emergente – il bus LIN: Local Interconnect Bus – che è destinato ad integrarsi col suo fratello maggiore CAN ed ha ormai iniziato la sua corsa per coprire quella periferia ancora più distribuita e dove non sono richieste particolari prestazioni di velocità: controllo dei moduli portiera, gestione del condizionamento. Vale la pena ricordare che la classificazione generale dei bus auto li distingue in tre classi usando come parametro la velocità di trasmissione: Classe A con bit rate fino a 10 Kbps, e quindi a bassa velocità, tipicamente per applicazioni definite “comfort” (controllo sedili, finestrini ecc.); Classe B con velocità fino a 125 Kbps per applicazioni quali cruscotto e diagnostica ed infine la Classe C che raggiunge 1 Mbps per le applicazioni più sofisticate quali il controllo motore, l’ABS ecc. Il bus LIN è validamente deputato a coprire tutte le appicazioni di classe A dove meno sentita è l’esigenza oltre che di velocità anche della caratteristica di “fault tolerance” che il CAN può invece dare.

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