Por que os chips automotivos ainda são escassos?

Jul 25, 2023

A indústria automobilística ainda está com falta de chips semicondutores

Até agora, quase todo mundo sabe que a indústria automobilística ainda tem chips semicondutores curtos, embora a situação pareça estar melhorando. Embora seja praticamente certo que os veículos elétricos usam mais semicondutores, por que os veículos movidos a gasolina com motor de combustão interna (ICE) usam tantos chips? E esses chips têm atributos que tornam mais difícil aumentar a capacidade de fabricação quando eles são escassos? É isso que este artigo tentará explicar.

O New York Times NYT disse que um veículo moderno pode usar até 3.000 chips semicondutores, enquanto outra fonte disse mais de 1.000. limitado ao rádio do carro. Como um produto que era quase inteiramente mecânico há pouco tempo acabou com tantos chips? A resposta tem várias partes e reflete o aumento geral do uso de chips em uma vasta gama de produtos de consumo e industriais: desempenho, custo e migração de funcionalidade de hardware para software.

Para os automóveis, a grande pressão por melhorias na economia de combustível após a crise do petróleo de 1973 levou ao rápido aumento do uso de eletrônicos nos controles do motor. Enquanto as ignições eletrônicas começaram a aparecer no final dos anos 1960, o uso de chips microcontroladores para controles de motores demonstrou o que era possível com uma abordagem digital. Usando sensores para monitorar coisas como temperatura, posição do virabrequim, fluxo de massa de ar, posição do acelerador e concentração de oxigênio nos gases de escape, as montadoras conseguiram melhorar drasticamente a economia de combustível e os perfis de emissões de seus veículos. Os chips controladores faziam cálculos em tempo real para otimizar o desempenho do motor, algo impossível de ser feito com sensores mecânicos e articulações.

Isso destaca um dos grandes impulsionadores por trás do crescimento no uso de chips semicondutores: a implementação de muitas funções usando software que podem ter sido difíceis de fazer (ou mesmo impossíveis) apenas com hardware. Calcular a taxa ideal para alimentar os injetores de combustível pode envolver a solução de equações complexas em tempo real ou a consulta de números em tabelas. Isso é feito facilmente (e barato) com chips de computador e algum software. Foi também assim que obtivemos transmissões automáticas mais sofisticadas, usando software para implementar esquemas de controle sofisticados, como redução de marcha em descidas. Um chip controlador conectado a sensores de velocidade envia sinais para interruptores de energia semicondutores que controlam os solenóides de transmissão. Isso destaca o papel dos semicondutores de potência, dispositivos que alternam a potência sob controle digital, amplamente utilizados em um veículo. Se você contar esses dispositivos como "chips" também (como o New York Times provavelmente fez), a contagem de dispositivos semicondutores em um veículo aumenta muito.

Os chips semicondutores de grau automotivo e os interruptores e dispositivos associados que eles controlam são mais confiáveis ​​do que suas contrapartes mecânicas. Lembro-me de quando era muito mais jovem, um amigo me mostrou as setas sequenciais no porta-malas de seu Mercury Cougar 1968. As luzes vermelhas estavam aparentemente conectadas a um pequeno interruptor giratório acionado por motor que "soava como uma máquina de lavar". Uma vez que os contatos ficaram gastos ou corroídos, aquela coisa estava uma bagunça. Indo para interruptores de semicondutores e um circuito de temporizador simples tornou mecanismos como esse muito mais confiáveis.

Sistemas de infoentretenimento em veículos usam muitos chips: BRITTA PEDERSEN/dpa | uso em todo o mundo (Foto ... [+] por Britta Pedersen/picture Alliance via Getty Images)

Outro exemplo - vários anos atrás, aluguei um Volkswagen Beetle e, quando entrei no carro e fechei a porta, a janela do lado do motorista abriu um pouco no momento em que a porta estava prestes a fechar e voltou a abrir. Isso equalizou a pressão dentro do compartimento de passageiros, para que seus ouvidos não estalassem. Esse tipo de funcionalidade teria sido realmente desafiador de se fazer puramente mecanicamente, mas com um microchip provavelmente seriam apenas algumas linhas de código. Os componentes eletrônicos da carroceria de um veículo - os vidros elétricos, travas das portas e espelhos retrovisores são normalmente conectados a um chip do módulo de controle da carroceria (BCM). O BCM também se comunica com outras unidades eletrônicas em todo o carro – coisas como o painel de instrumentos e muitos sensores. E, claro, os sistemas de infoentretenimento usam um grande número de chips.