アウディ半導体研究所

自己駆動システム、発電所への電子部品の導入、および車両の相互接続-半導体技術は、これらすべての革新の中心です。 「現代の自動車におけるすべての革新の80％以上は、マイクロエレクトロニクスによって可能になっています」と、品質管理の半導体専門家であるStefanSimonは述べています。 「合計で、現代の自動車は100の相互接続された制御ユニットで約8,000の半導体を使用しています。これらの各デバイスの計算能力は、最初に月に到達したロケットの計算能力よりも高くなっています。」



Audi Semiconductor Labは、予防的品質管理の原則と方法に基づいて運営されています。研究所は、異なる部門間のコミュニケーションの重要な機能を実行します-それは、導体の品質管理と分析の中心であり、組み立てと接続技術を扱います。これはすべて、社内で、また産業および研究業界のパートナーと協力して機能します。



また、研究所は、コンポーネントとアセンブリの業界横断的かつ学際的な評価を実施し、アセンブリと製造プロセスを調査する専門機関です。そのもう1つのタスクは、さまざまな専門分野の従業員の資格です。この幅広いパワーと機能により、Audi SemiconductorLabはヨーロッパの自動車業界全体で絶対的にユニークです。



実験室の専門家は、さまざまなコンポーネント（制御モジュールの独自のアセンブリ）の適合性、信頼性、およびビルド品質を評価します。開発の初期段階で、従業員は後で自動車に使用されるチップの要件を作成して検証します（これらの要件は、他の業界で使用される要件とは著しく異なります）。スマートフォンの平均寿命は2年ですが、車の平均寿命は約15年です。さらに、車が受ける使用例と負荷は、スマートフォンが直面するものとは比較にならないほどです。 「半導体は、車両の温度変動、湿度、振動を考慮して設計および製造する必要があります」と、半導体の専門家であるオリバー・ゼントフレーベンは説明します。



加速された老化プロセスが車内で発生する可能性があるため、コンポーネントは一時的な摩耗に対する耐性についてもテストされます。サーマルチャンバー内の加速された老化は、この分野のさまざまな研究の中で区別することができます。物理分析は、デバイスのパフォーマンスとその経年劣化の動作を調査するためにも使用されます。







X線分析



最新のX線装置と走査型電子顕微鏡が実験室に設置されています。半導体チップの特定の分析手順については、研究所の専門家が材料科学研究所の同僚と協力します。







たとえば、集束イオンビーム（FIB）を使用して（集束イオンのビームを放出する走査型電子顕微鏡を使用して）サンプル前処理を共同で実行します。これらの方法はすべて、制御ユニットのシリアルエラーとプロセスエラーをチェックするために使用できます。

デジタル化

近年、優先順位は著しく変化しています。ドライバーは、さまざまな車両の特性を比較し、その設計に注意を払っているという事実にもかかわらず、最新のテクノロジーの導入も期待しています。このようなテクノロジーの例には、Audi Connectトラフィックデータ、スマートフォンの接続と統合、最新のドライバー支援システムなどがあります。



顧客の要件を満たすために、自動車業界はますます高度な技術を使用および実装する必要があります。かつては、家電製品で長年使用された後、コンポーネントは自動車での使用に適していると考えられていました。現在、新しいコンポーネントは車にはるかに速く登場し、高性能を確保するために、事前にテストされています。高品質基準を確保するために、Audi SemiconductorLabは要件の策定と技術評価を行っています。さまざまな消費者基準（たとえば、0°Cから40°Cの温度）が自動車基準（-40°Cから125°C）と比較され、寿命要件が検証されます。たとえば、Audi MMIアプリを使用して、車両のステータスを表示できます。気候制御または充電レベルの確認。したがって、車両は常にインフラストラクチャ要素に接続され、相互作用します。これにより、ネットワーキング用のコンポーネントの稼働時間が大幅に増加します。一部の自動車アプリケーションは「常に実行中」として動作することにも注意してください。

autoSWIFT —

AUDI AGは、業界の高いペースのイノベーションに対応し、新しい開発に迅速に対応できるようにするために、半導体および電子機器業界の大手企業と提携しています。たとえば、標準化された技術評価の基盤は、FZI Forschungszentrum Informatik、Globalfoundries、HOOD GmbH、Infineon Technologies AG、Robert BoschGmbHによって築かれます。 autoSWIFT研究プロジェクトは、「付加価値車両のバリューチェーン全体で電子システムの開発サイクルを加速する」ことを目的としています。このプログラムは、最新の製造技術に基づいた革新的で高品質の電子部品を車両に導入することを目的としており、開発と統合がこれまでになく迅速に進んでいます。要件については、将来的に開発プロセスに提示される予定ですが、従業員は現在、バリューチェーンを本格的なネットワークに変える方法を調査しています。







ボンドテスター







「会社のコラボレーションと学際的なコラボレーションは、開発段階でテクノロジーの適合性を評価し、それらを製品設計プロセスに早期に統合するように設計されています」と、Audi SemiconductorLabのエキスパートでautoSWIFTのプロジェクトリーダーであるHelmutLochnerは説明します。このアプローチにより、半導体技術は自動車業界の高品質基準に適合します。

照明技術

新しいAudiA8およびAudiTT RS（100 kmあたりのリットル単位の総燃料消費量：8.2〜8.5、1 kmあたりのグラム単位のCO2排出量-187〜194）では、同社はOLEDテクノロジーを使用した新しい背面照明システムを使用しています。シングルポイント光源（LEDなど）とは異なり、OLEDは表面光源です。それらの輝きは、バックライトの均一性を次のレベルに引き上げます。それらは厳しい影を落とさず、反射板、LEDまたは他の光学部品を必要としません。これらすべてにより、OLEDユニットは効率的かつ軽量になり、スペース要件は最小限に抑えられます。 OLED照明を、3次元配置で個別に制御可能な小さなセグメントに分割することで、設計者に設計とアニメーションの創造的な自由を与える新しい照明シナリオの開発が可能になります。







各OLEDデバイスには、2つの電極（少なくとも1つは透明）と有機半導体材料の多くの薄層が含まれています。低電圧はこれらの層（人間の髪の毛の200分の1）を輝かせます。これらすべてにより、アウディはそのDNAを現代のテクノロジーに移すことができました。



研究所のスタッフは、この技術が大量生産に導入される前に行われた多段階のテストプロセスに参加しました。テストは、特定の実装モジュールの開発、基盤となるテクノロジーとOLEDの検証から、テールライトアセンブリのテストにまで及びました。自動車産業の特徴である使用の独特の側面（例えば、環境によって引き起こされる加速された老化または従来の受動的な老化）に特別な注意が払われた。



自動車業界で初めてOLEDブロックを使用するには、このテクノロジーの特定のパラメーターの開発と分析が必要でした。Audi Semiconductor Labは、エンジニアリング開発と協力して、開発段階でさまざまなアプリケーションのテクノロジーを完全に評価しました。技術自体とそれを使用する製品の製造プロセスの弱点が特定され、排除されています。OLED技術要件は、将来のプロジェクトのために特定され、標準として祀られています。

電化

Audiは、システムの電化とグリーンモビリティの概念の開発に積極的に取り組んでいます。これらのプロジェクトの一部は、電動車両の心臓部であるパワーエレクトロニクスです。これらのシステムの中核となるのはPWMインバーターです（技術的には、これは最も要求の厳しいコンポーネントの1つです）。



この装置は、高電圧バッテリーからのDC電圧を3相ACに変換して、電気モーターに電力を供給します。インバーターの高性能半導体は約1平方センチメートルを占めます。それぞれが10kHzで100アンペアを伝送する必要があります。効果的な冷却にもかかわらず、結果として生じるダイの電力損失は、電気接点接続の急速な経年劣化につながります。



Audi Q5ハイブリッドクワトロ（2011）からAudi Q7 e-tronクアトロ（2016; l / 100 kmでの燃料消費量：1.8-1.9; kWh / 100 kmでのエネルギー消費量：18 、1-19.0; g / kmでのCO2排出量：48-50）および次のAudi e-tron（2018）のために、SemiconductorLabはパワーエレクトロニクスの技術開発のために多くのことを行いました。たとえば、彼らはマイクロ回路とヒートシンクの間のプロセス接続を評価し、それによって熱特性をチェックしました。この場合の経年劣化メカニズムは、個々の技術に適用される技術プロセスと同等に評価されました。技術的なプロセスには、はんだ付け、溶接、焼成、いわゆる組み立ておよび接続技術が含まれます。専門家の作業の結果は、一般的な企業規範の作成にとって基本的に重要でした。2017年にドイツ工業規格に部分的に改訂されました。

RoBE-電気自動車の安全な取り付け

使用段階での各ファスナーの寿命の信頼できる予測を提供するために、AudiはRoBE（電気自動車のマウントの信頼性）プロジェクトで業界パートナーおよびサードパーティの研究者と協力しました。このプロジェクトの目標は、少なくとも家電製品の寿命を延ばすことです。このプロジェクトには、研究機関であるFraunhoferIZMとFraunhoferILTも含まれており、テクノロジーの結合における多様性と相互依存性についての理解を深めることを目的としています。新しい技術（レーザー溶接など）が開発されており、現在の制限を克服するために新しい材料が研究されています。



研究機関が革新的なソリューションに関する共同研究を実施するための最も重要な動機は、製品開発チェーン全体にわたる能力のプールです。多くの場合、新しいテクノロジーの評価基準とテスト基準は単に存在しません。このように、Semiconductor Labは、さまざまなプロジェクトの初期段階で品質仕様の開発に参加し、さまざまな業界での推進を推進しています。

自動化の推進

新しいAudiA8は、国際基準に従ってレベル3の自動駆動システムを部分的に使用するように設計された世界初の生産車両です。 Audi AIシステムは、最大60 km / hの速度の低速トラフィック、高速道路、および車線を分離する物理的な障壁のある複数車線の道路を制御できます。 AIに乗ると、中央コントローラー（zFAS）は、さまざまなセンサーからのデータを組み合わせて環境情報を継続的に分析します。アウディはまた、自動車にレーザースキャナーを使用した最初の会社でもありました。



スキャナーは、長距離レーダーの視角を35度から145度に増やします。広い視野のおかげで、車両は他の道路利用者をより早く認識し、彼らの行動を解釈することができます（たとえば、車線を離れる）。 「レーザースキャナーが光線を放射し、車両の周囲をほんの一瞬でスキャンすると想像してみてください」と、SemiconductorLabの製造技術専門家であるRobertKraus氏は述べています。コンパクトなボディの回転ミラーは、強力なダイオードのビームをスキャン領域に向けます。新しいスキャナーは障害物を検出するだけでなく、障害物までの正確な距離を決定することもできます。これは、ビームの放出からフォトダイオードでの検出までの時間を測定することによって行われます。







Semiconductor Labの従業員は、2014年から新しいA8にレーザースキャナーを実装する準備をしています。技術開発と協力して、部品自体とそのコンポーネントの包括的な仕様を開発しました。自動車業界で初めて使用される前は、レーザーダイオードは家電製品に使用されていました。また、さまざまな研究所で多数のテストや分析が行われる前でも使用されていました。これらのテストの結果に基づいて、ダイオードの製造プロセスは品質要件を満たすように最適化されました。