Focus Smart Car – Mobilità intelligente e tecnologie a semiconduttore

Aumenta drasticamente il contributo dell’elettronica al valore commerciale di un’automobile. In alcuni modelli supera già largamente quello della meccanica.

Il mercato dei chip destinati al settore dell’automobile è in ottima salute e cresce a un buon ritmo. Valeva globalmente 34,63 miliardi di dollari nel 2017 e dovrebbe schizzare fino a fermarsi, nel 2023, poco sotto l’asticella dei 100 miliardi (92,96, secondo le previsioni di Mordor Intelligence). Mai come negli ultimi anni la microelettronica ha avuto un ruolo fondamentale nello sviluppo dell’auto, introducendo vere e proprie rivoluzioni entrate ormai nell’uso comune. È il caso, per esempio, delle matrici LED largamente utilizzate nella fanaleria dei modelli di vetture a portata di tutte le tasche. O dei sensori di visione sempre più sofisticati: dalle prime (e un po’ rudimentali) videocamere per fare retromarcia in tutta tranquillità ai Lidar che si basano sui laser per misurare la distanza degli oggetti e analizzare automaticamente l’ambiente circostante anche in caso di visibilità proibitiva. Per non parlare poi di tutta la componentistica necessaria per gestire la potenza e l’interazione tra motore termico ed elettrico nei veicoli ibridi (HEV, Hybrid Electric Vehicle). E, infine, le risorse di calcolo e la connettività indispensabili per garantire una sicurezza sempre maggiore e che ci stanno lentamente (ma non troppo) portandoci verso la guida autonoma. Spesso è la dotazione elettronica di un veicolo a pilotare le scelte d’acquisto dei consumatori, più ancora delle prestazioni meccaniche. Ma i microcomponenti e le tecnologie del silicio non stanno solo modificando radicalmente l’automobile. Stanno anche imponendo un nuovo modello di business, come commenta Marco Monti, presidente e direttore generale del gruppo Automotive di STMicroelectronics: «Perché le nuove generazioni non sono più interessate come una volta a possedere un mezzo di trasporto che magari rimane nel box per il 90% del tempo. Vogliono avere un servizio. Il car sharing è spesso la risposta alle loro esigenze. Un car sharing sempre più evoluto, con auto a guida autonoma che potranno raggiungere, da sole e su chiamata, il domicilio dell’utente per portarlo a destinazione. E tornare, da sole, al parcheggio centrale pronte per la prossima corsa.» I grandi marchi automobilistici lo hanno capito e non è certo un caso se dietro alcune delle principali società di car sharing ci sono colossi del calibro di BMW o Daimler. Tutto questo sarebbe impensabile senza un uso massiccio di circuiti integrati avanzatissimi. È sempre Monti che sottolinea: «Una volta si pensava che per le applicazioni di mobilità fossero sufficienti le tecnologie più consolidate, magari un po’ vecchiotte. Oggi non è più così. Nel mondo dei dispostivi digitali, per esempio, non sappiamo più che farcene di un microcontrollore che abbia un solo core, un solo nucleo centrale. Ci servono almeno sei core che lavorino insieme. Usiamo l’FD-SOI più sofisticato a cui integriamo memorie non volatili di nuova concezione, a cambiamento di fase. Nel mondo della potenza sfruttiamo materiali come il Carburo di Silicio, SiC, o il Nitruro di Gallio, GaN.»

Elettrificazione e sistemi ibridi

Il mercato dei veicoli ibridi, a livello mondiale, è ancora piccolo ma cresce a velocità impressionante soprattutto in Estremo Oriente. I limiti all’espansione sono ancora i costi elevati delle batterie e le limitazioni delle infrastrutture di ricarica. Oggi chi possedesse uno dei più prestigiosi (e costosi) modelli di auto elettrica di lusso farebbe molta fatica a raggiungere Napoli da Milano. L’autonomia non è sufficiente e le stazioni di ricarica di potenza adeguata sono ancora merce rara. Eppure, secondo alcune stime già nel 2020 le auto elettriche potrebbero rappresentare il 10% delle vendite globali e arrivare tra il 35% e il 50% entro il 2030. Una forchetta molto ampia, influenzata da tanti fattori. Innanzitutto il prezzo del petrolio e la tecnologia delle batterie. Poi le regolamentazioni sempre più severe sulla protezione dell’ambiente. Infine, ma non meno importante, l’evoluzione dei dispositivi elettronici di gestione della potenza: si stanno sperimentando nuovi materiali, semiconduttori composti con proprietà migliori di quelle del silicio e che hanno dato buoni risultati nella gamma di modelli Tesla.

Connettività aumentata

È diventato normale disporre, in auto, di un sistema per telefonare in viva-voce o di un navigatore sempre informato sulle condizioni del traffico. Sta prendendo piede una nuova generazione di telematica di bordo che sfrutta le connessioni tra veicoli, o tra il veicolo e l’infrastruttura stradale, per aumentare la sicurezza e il comfort. L’avvento della rete 5G, con una diffusione su larga scala previsto intorno al 2020, avrà un impatto dirompente. Il cruscotto diventerà un terminale che non controlla solo la vettura ma dà anche accesso ai servizi più disparati: già oggi, in alcuni modelli BMW, si può gestire la centralina domotica di casa stando al volante. L’utente potrà interagire con il mezzo in modo intuitivo, con semplici comandi vocali. L’intelligenza artificiale integrata aiuterà la macchina ad abituarsi alle abitudini del suo «padrone». Esempi di questo tipo sono già in parte disponibili in alcuni modelli in commercio. I fattori abilitanti di queste applicazioni? Non solo i sistemi di connettività e di rete (tra tutti, il già citato 5G) ma anche tanta potenza di calcolo, super-microcontrollori dedicati con grandi spazi di memoria non volatile ad altissima affidabilità.

Guida autonoma

Le soluzioni più avanzate di assistenza alla guida (ADAS) stanno prendendo rapidamente piede e si procede a grandi passi verso i veicoli (semi)autonomi. Certo, c’è molta strada da fare come dimostrano alcuni recenti gravi incidenti. I problemi non sono solo tecnologici ma anche legislativi o (perché no?) di ordine morale: come può un pezzo di silicio decidere se è meglio salvare un pedone che attraversa la strada, a rischio della vita del guidatore, o viceversa? In questo caso le tecnologie microelettroniche abilitanti sono, ancora una volta, la potenza di calcolo e la connettività. Ma servono anche tantissimi sensori di tutti i tipi, per tenere sotto costante controllo vari parametri fisici. Dalla pressione degli pneumatici, all’accelerazione per pilotare lo scoppio degli air-bag, alla misura delle emissioni per gestire al meglio il motore. Oppure componenti per la visione, per misurare la velocità lineare, giroscopi… i sensori e i moduli multi-sensore con intelligenza integrata sono, probabilmente, la categoria di dispositivi per auto con maggiori opportunità di mercato.

Un settore in forte cambiamento

Una crescita così robusta, spinta dall’innovazione più avanzata, non può lasciare indifferenti i protagonisti del mondo dei chip. Alcune tra le principali acquisizioni e fusioni societarie degli ultimi due anni hanno avuto, come elemento scatenante, la scelta strategica di acquisire posizioni di leadership nel mondo dell’elettronica per l’auto. Le grandi manovre non sono ancora terminate. Ne vedremo delle belle, in un settore che sta diventando trainante per tutta la microelettronica globale.

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