الرقائق التكنولوجية... العمود الفقري لسياراتنا

شيء واحد نعرفه جميعًا عن أشباه الموصلات (الرقائق التكنولوجية) هو أنها كانت نادرة خلال السنوات القليلة الماضية. في كل مكان. من غسالات الصحون إلى بطاقات الائتمان والسيارات. عبارات مثل "نقص أشباه الموصلات" وحتى "حروب الرقائق" وجدت طريقها إلى خلاصاتنا اليومية.

لكن بالنظر إلى ما وراء أزمة سلسلة التوريد. لماذا تعتبر هذه القطع الصغيرة من الأجهزة الإلكترونية بالغة الأهمية في المقام الأول خاصة بالنسبة لسياراتنا؟ في المقال التالي سوف نتحدث عن الرقائق التكنولوجية... العمود الفقري لسياراتنا.

ما هي أشباه الموصلات؟

تشهد السيارات قدرًا أكبر من الكهرباء والرقمنة ، بدءًا من القطارات الكهربائية إلى أنظمة المعلومات والترفيه الغامرة في قمرة القيادة. المركبات الآن محددة بالبرمجيات. وكل هذه البرنامج تعمل على أجهزة الكمبيوتر ، وهي منتشرة في جميع أنحاء السيارة.

من أجل معالجة الحسابات والبيانات ، تعتمد أجهزة الكمبيوتر على دوائر متكاملة - إصدارات مصغرة من الدوائر الإلكترونية- تقوم هذه بتوجيه جميع المعلومات والمهام من خلال وحدة المعالجة المركزية والذاكرة وكتل البناء الأخرى. الدوائر المتكاملة مصنوعة من السيليكون - عنصر يمكن أن يعمل كموصل أو عازل للتيار الكهربائي - ومن هنا جاء اسم أشباه الموصلات. وهذا يجعلها الجزء الأكثر قيمة في الكمبيوتر ، حيث يمكن لأشباه الموصلات أن تعمل بمثابة ترانزستورات عن طريق تشغيل التيار وإيقافه تمامًا مثل مفتاح كهربائي.

تعد "الدوائر المتكاملة" (ICs) و "SoC" (النظام على رقاقة) و "الشريحة الدقيقة" مرادفات أساسية لنفس الشيء: وحدة معالجة تعتمد في الغالب على السيليكون للمعلومات التي تدير جميع أجهزتنا الإلكترونية اليوم.

أثناء الإنتاج ، يتم تصنيع المئات من الرقائق الدقيقة على رقائق - أقراص سيليكون تشبه إلى حد كبير الأقراص المضغوطة ولكنها بحجم LP تقريبًا- يمكن لكل من هذه الرقائق أن تحتوي على بلايين من الترانزستورات المنفردة.

لماذا تعتبر الرقائق مهمة للسيارات؟

كما هو الحال مع أي جهاز إلكتروني ، تعتمد السيارات على الرقائق لتشغيل وظائفها. يمكن أن تحتوي السيارة على أكثر من ألف من هذه الرقائق الأساسية المنتشرة في جميع مناطق السيارة. فكر في المستشعر الذي يكتشف الاصطدام وينشط الوسادة الهوائية المنقذة للحياة. تعتمد هذه العملية على أشباه الموصلات. وهناك المزيد من التطبيقات الحرجة للسلامة التي تعتمد على أشباه الموصلات ، مثل ESC (التحكم الإلكتروني بالثبات) لتقليل الانزلاق ، على سبيل المثال لا الحصر. حتى الوظائف الأساسية مثل التحكم في مرآة الرؤية الخلفية ، وفتح صندوق الأمتعة تلقائيًا وفتح قفل سيارتك عن بُعد عبر الهاتف الذكي أو المفتاح. كل هذه تعتمد على أشباه الموصلات.

بداية عصر الرقائق الالكترونية.

بالطبع هذه الرقائق موجودة منذ فترة. تم تقديم أول دائرة متكاملة من قبل جاك كيلبي في منتصف القرن العشرين. أكسبه اختراعه جائزة نوبل في الفيزياء وأحدث ثورة في صناعة الإلكترونيات.

في الوقت الحاضر ، يمكن العثور على الرقائق المتطورة في الأجهزة الاستهلاكية الشائعة مثل الهواتف الذكية. وقد اعتدنا على حقيقة أن قدراتهم وأدائهم يتزايدان بوتيرة سريعة.

ولكن عند تطوير مستقبل التنقل ، فالأمر ليس بهذه البساطة مثل أخذ هذه الرقائق الحالية ووضعها في السيارة. إذن ، ما الذي يميز أشباه موصلات السيارات على وجه الخصوص؟ ما الذي يميزهم عن النوع الذي قد تجده في هاتفك الذكي؟ ربما يكمن الاختلاف الأكبر في متانتها الاستثنائية.

كيف تختلف رقائق السيارات والهواتف الذكية

تختلف أشباه الموصلات في السيارات وتلك الموجودة في الأجهزة الاستهلاكية من حيث الجودة والمتطلبات التشغيلية. نظرًا لاستخدامها في المواقف الحرجة للسلامة ، تخضع أشباه موصلات السيارات لمواصفات أكثر صرامة. يجب ضمان عملها على مدار 15 عامًا ، مع معدلات فشل تميل إلى الصفر. أقل بكثير من تلك الموجودة في الرقائق في الهواتف وأجهزة الكمبيوتر المحمولة.

بالنسبة لتطبيقات السيارات ، يجب أن تكون أشباه الموصلات ، التي هي بالفعل مكونات هشة وحساسة للغاية ، قادرة على التعامل مع الظروف البيئية القاسية. وهذا يشمل مقاومة الرطوبة والاهتزازات. هذا أمر لا بد منه ، لأن السيارات لا تصنع فقط لتستمر على الطرق السريعة السلسة ، ولكن أيضًا على الطرق الوعرة وحتى التضاريس الأخرى. في حالة أشباه الموصلات للأجهزة الاستهلاكية ، فإن هذا المستوى من المتانة ليس شرطًا. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تكون رقائق السيارات قادرة على الصمود والاستمرار في العمل بشكل لا تشوبه شائبة في درجات حرارة منخفضة جدًا وعالية جدًا - بين -40 و + 150 درجة مئوية في بعض الحالات ، على وجه الدقة.

لوضع هذا في منظور واضح ، تخيل هذا: أنت في مكان مزدحم في ذروة الصيف. يتسبب المناخ شديد الحرارة في ارتفاع درجة حرارة أحد أشباه الموصلات في هاتفك ، مما يؤدي إلى إيقاف تشغيل الجهاز بالكامل تلقائيًا. في السيارة ، هذا ليس خيارًا. يجب أن تكون جميع أشباه الموصلات قادرة على التعامل مع الحرارة لضمان أداء وظائف القيادة بأمان وموثوقية.

لضمان هذا المستوى العالي بشكل استثنائي من المتانة والموثوقية ، تخضع أشباه موصلات السيارات لعملية تصنيع واختبار صارمة. لكنه يأتي مع عيب: معظم الرقائق المتطورة عادة ما تكون غير مناسبة لهذه الأنواع من الظروف ولا يمكنها اجتياز هذه الاختبارات.

لماذا لم نشهد رقاقات عالية الأداء في السيارات لفترة طويلة. تعمل فرق تطوير أشباه الموصلات والأجهزة بشكل مكثف مع العديد من الشركات حول العالم لضمان متانة السيارات لأحدث الدوائر المتكاملة أيضًا. بعد استيفاء هذا الشرط المسبق ، ستبدأ أشباه الموصلات هذه في إيجاد طريقها إلى سياراتنا. ونحن متحمسون للغاية للإمكانيات التي سيجلبونها معهم. حيث ستسمح بمزيد من التصميمات الإلكترونية المبسطة داخل السيارات ، ويتم تشغيلها في النهاية بواسطة جهاز كمبيوتر واحد عالي الأداء. علاوة على ذلك ، ستشكل أشباه الموصلات المتطورة أساس وظائف القيادة الآلية وتجربة رقمية سلسة. لأنه كلما زادت قوة الرقائق ، كان برنامجنا أكثر طموحًا في المستقبل القريب.