เซมิคอนดักเตอร์สำหรับรถยนต์ไร้คนขับและรถยนต์ไฟฟ้า โดย IDTechEx

รายงานฉบับใหม่ของ IDTechEx เรื่อง “Semiconductors for Autonomous and Electric Vehicles 2023-2033” พบว่าการนำรถยนต์ไฟฟ้ามาใช้เป็นจำนวนมากจะขับเคลื่อนให้เกิด CAGR 10 ปีที่ 20.9% ในเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้กับระบบส่งกำลังไฟฟ้า ควบคู่ไปกับการเพิ่มขึ้นของยานยนต์ไร้คนขับ สิ่งนี้จะช่วยผลักดันตลาดเซมิคอนดักเตอร์ยานยนต์โดยรวมให้มีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีที่ 9.4% ในทศวรรษหน้า

Silicon demand for battery management systems in electric vehicles. Source: IDTechEx

ด้วยแรงกดดันที่เพิ่มขึ้นในการลดคาร์บอนในอุตสาหกรรมยานยนต์ สะท้อนให้เห็นในตัวเลขยอดขายรถยนต์ไฟฟ้าล่าสุด ซึ่งตั้งแต่ประมาณปี 2020 เป็นต้นมา มีการเติบโตแบบทวีคูณเมื่อเทียบเป็นรายปี ซึ่งบ่งชี้ถึงการเปลี่ยนผ่านจากเทคโนโลยีที่มีผู้ใช้ก่อนหน้านี้ไปสู่เทคโนโลยีหลัก

IDTechEx คาดการณ์ว่าตลาดรถยนต์ไฟฟ้าแบบแบตเตอรี่จะมีอัตราเติบโตเฉลี่ย 15% ในช่วงทศวรรษหน้า

ส่วนประกอบเซมิคอนดักเตอร์ในยานยนต์ไฟฟ้า

เทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ได้ฝังแน่นอยู่ในยานพาหนะเครื่องยนต์สันดาป ด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์ (MCU) ที่ประสานบัลเลต์เชิงกลที่ระเบิดได้ด้วยวิธีที่ให้ผลตอบแทนสูงสุดจากเชื้อเพลิงแต่ละหยด การจัดการการไหลของกระแสไฟฟ้าเข้าและออกจากแบตเตอรี่ในรถยนต์ไฟฟ้านั้นต้องการการจัดการเซมิคอนดักเตอร์ในรูปแบบของอิเล็กทรอนิกส์กำลังมากขึ้น อุปกรณ์ซิลิกอน (Si) และซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC) ที่ใช้สำหรับเครื่องชาร์จแบบออนบอร์ด อินเวอร์เตอร์ และตัวแปลง dc-dc มีบทบาทสำคัญในการทำงานของยานยนต์ไฟฟ้า และคิดเป็นสัดส่วนที่สำคัญของค่าสารกึ่งตัวนำในรถยนต์

ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์กำลังขนาดใหญ่ เช่น อินเวอร์เตอร์ มีส่วนสำคัญในการสร้างรถยนต์ไฟฟ้า แต่รายงาน “Semiconductors for Autonomous and Electric Vehicles 2023-2033” ของ IDTechEx ลงลึกไปถึงระดับของชิปและเวเฟอร์แต่ละชิ้น

จากมุมมองนี้ ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) จะกลายเป็นผู้สนับสนุนจำนวนมากอย่างน่าประหลาดใจสำหรับความต้องการซิลิกอนในรถยนต์ไฟฟ้า

ภายในระบบการจัดการแบตเตอรี่ มีชิปสองประเภทหลัก

• ตัวควบคุมหลักหนึ่งตัวที่ทำหน้าที่ตัดสินใจครั้งใหญ่
• วงจรตรวจสอบและปรับสมดุลแบตเตอรี่จำนวนมาก (BMB ICs) ซึ่งดูแลกลุ่มเซลล์ต่างๆ

BMB IC เหล่านี้จะรวบรวมข้อมูลจากโวลต์มิเตอร์ เทอร์โมมิเตอร์ และเซ็นเซอร์อื่นๆ ในชุด และส่งข้อมูลดังกล่าวไปยังตัวควบคุมหลัก ซึ่งสามารถดำเนินการตามนั้น เช่น การเปิดเครื่องทำความเย็นหากแบตเตอรี่ร้อนเกินไป

ปัญหาคือโดยปกติแล้วเซลล์เหล่านี้ดูแลเซลล์ละ 10-20 เซลล์ และผู้ที่คุ้นเคยกับรถยนต์ไฟฟ้าจะรู้ว่าบางเซลล์สามารถมีเซลล์ได้เป็นพันๆ เซลล์ ผลลัพธ์คือมี BMB IC จำนวนมากตลอดทั้งแพ็ค การวิจัยของ IDTechEx พบว่า แม้ว่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังจะมีส่วนประกอบจำนวนมาก แต่ระบบการจัดการแบตเตอรี่ก็คิดเป็นประมาณหนึ่งในสามของความต้องการซิลิคอนที่ใช้ในการผลิตระบบส่งกำลังไฟฟ้า

ตามที่ระบุไว้ข้างต้น ไอซี BMB สามารถตรวจสอบเซลล์ได้ระหว่างสิบถึง 20 เซลล์ภายในแพ็ค แต่จำนวนนี้กำลังเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งน่าจะเป็นผลมาจากการย้ายไปสู่กระบวนการซิลิกอนขั้นสูงอย่างค่อยเป็นค่อยไป ทำให้ได้ชิปที่ทรงพลังและมีความสามารถมากขึ้น ผลของการทำเช่นนี้คือการลดชิปที่ต้องใช้ตลอดทั้งก้อนแบตเตอรี่ สิ่งนี้ประกอบกับแนวโน้มไปสู่จำนวนเซลล์ที่น้อยลงต่อรถยนต์หนึ่งคัน ซึ่งเปิดใช้งานโดยความจุเซลล์ที่เพิ่มขึ้น

การใช้พลังงานไฟฟ้ารวมถึงระบบอัตโนมัติคือการเปลี่ยนแปลงที่กำหนดยุคสมัยสำหรับอุตสาหกรรมยานยนต์และนำมาซึ่งตลาดเซมิคอนดักเตอร์ใหม่และที่กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว

Semiconductor components found in autonomous electric vehicles. Source: IDTechEx

บทความ “Semiconductors for Autonomous and Electric Vehicles 2023-2033” ฉบับใหม่นี้ของ IDTechEx ครอบคลุมแบบองค์รวมและครอบคลุมของเซมิคอนดักเตอร์ทั่วทั้งรถ ซึ่งรวมถึง ADAS, autonomy, LiDAR, radar, cameras, 4G connectivity, 5G connectivity, electric powertrains, MCUs, SOCs และอื่นๆ สามารถช่วยให้ธุรกิจต่างๆ เข้าใจเทคโนโลยีใหม่ทั้งหมดที่มาสู่ยานยนต์ เทคโนโลยีที่จะเกิดขึ้น และอุตสาหกรรมยานยนต์ที่กำลังพัฒนาจะส่งผลกระทบต่อตลาดเซมิคอนดักเตอร์ได้อย่างไร

ที่มา : IDTechEx