أنظمة القيادة الذاتية ، وإدخال المكونات الإلكترونية في محطات توليد الطاقة وربط المركبات - كل هذه الابتكارات تعتمد على تقنية أشباه الموصلات. قال ستيفان سيمون ، خبير أشباه الموصلات مع مراقبة الجودة: "أكثر من 80 في المائة من جميع الابتكارات في السيارات الحديثة أصبحت ممكنة بفضل الإلكترونيات الدقيقة". في المجموع ، تستخدم السيارة الحديثة حوالي 8000 من أشباه الموصلات في 100 وحدة تحكم مترابطة. إن قوة الحوسبة لكل من هذه الأجهزة أعلى من قدرة أول صاروخ يصل إلى القمر ".
يعمل مختبر أودي لأشباه الموصلات على مبادئ وطرق إدارة الجودة الوقائية. يؤدي المختبر وظيفة مهمة للتواصل بين الأقسام المختلفة - فهو مركز مراقبة الجودة وتحليل الموصلات ، ويتعامل أيضًا مع تقنيات التجميع والتوصيل. كل هذا يعمل داخليًا وبالتعاون مع شركاء من الصناعات الصناعية والبحثية.
يعد المختبر أيضًا هيئة خبراء ، حيث يقوم بإجراء تقييم شامل للصناعة ومتعدد التخصصات للمكونات والتجمعات ، فضلاً عن فحص عمليات التجميع والتصنيع. من مهامها الأخرى تأهيل الموظفين من مختلف التخصصات. هذه المجموعة الواسعة من الصلاحيات والإمكانيات تجعل Audi Semiconductor Lab فريدًا تمامًا في صناعة السيارات الأوروبية بأكملها.
يقوم خبراء المختبر بتقييم المكونات المختلفة (التجميعات الخاصة لوحدات التحكم) من حيث الملاءمة والموثوقية وجودة البناء. في المراحل الأولى من التطوير ، يقوم الموظفون بإنشاء والتحقق من متطلبات الشريحة التي سيتم استخدامها لاحقًا في السيارات (وهذه المتطلبات تختلف بشكل ملحوظ عن تلك المستخدمة في الصناعات الأخرى). يبلغ متوسط عمر الهاتف الذكي عامين ، بينما يبلغ متوسط عمر السيارة حوالي 15 عامًا. علاوة على ذلك ، فإن حالات الاستخدام والأحمال التي تتعرض لها السيارات لا تضاهي تلك التي تواجهها الهواتف الذكية. أوضح خبير أشباه الموصلات أوليفر زينتفليبن: "يجب تصميم وتصنيع أشباه الموصلات لتأخذ في الاعتبار تقلبات درجات الحرارة والرطوبة والاهتزازات في السيارة".
يتم أيضًا فحص المكونات للتحقق من مقاومتها للتآكل المؤقت ، حيث يمكن أن تحدث عمليات الشيخوخة المتسارعة في السيارة. من بين الدراسات المختلفة في هذا المجال ، يمكن تمييز الشيخوخة المتسارعة في غرفة حرارية. يستخدم التحليل الفيزيائي أيضًا لدراسة أداء الأجهزة وسلوك الشيخوخة.
تحليل الأشعة السينية
يحتوي المختبر على جهاز أشعة سينية حديث ومجهر إلكتروني مسح. لتنفيذ إجراءات التحليل الخاصة لرقائق أشباه الموصلات ، يعمل أخصائيو المختبرات مع زملاء من مختبر علوم المواد.
على سبيل المثال ، يقومون بشكل مشترك بإعداد العينة باستخدام حزم أيونية مركزة (FIB) (باستخدام مجهر إلكتروني مسح يقوم بإصدار حزم من الأيونات المركزة). يمكن استخدام كل هذه الطرق لفحص وحدات التحكم بحثًا عن الأخطاء التسلسلية والعملية.
الرقمنة
في السنوات الأخيرة ، تغيرت الأولويات بشكل ملحوظ. على الرغم من حقيقة أن السائقين يقارنون خصائص المركبات المختلفة ويهتمون بتصميمها ، إلا أنهم يتوقعون أيضًا إدخال التقنيات الحديثة. ومن الأمثلة على هذه التقنيات بيانات حركة Audi Connect ، والاتصال والتكامل بالهاتف الذكي ، وأنظمة مساعدة السائق الحديثة.
لتلبية متطلبات العملاء ، يجب على صناعة السيارات استخدام وتنفيذ التكنولوجيا المتقدمة بشكل متزايد. كان من المعتاد أن تعتبر المكونات مناسبة للاستخدام في السيارات بعد سنوات من استخدامها في الإلكترونيات الاستهلاكية. الآن ، تظهر المكونات الجديدة في السيارات بشكل أسرع ، ولضمان الأداء العالي ، تم اختبارها مسبقًا. لضمان معايير الجودة العالية ، يشارك مختبر أودي لأشباه الموصلات في صياغة المتطلبات وتقييم التكنولوجيا. تتم مقارنة معايير المستهلك المختلفة (على سبيل المثال ، درجات الحرارة من 0 درجة مئوية إلى 40 درجة مئوية) بمعايير السيارات (من -40 درجة مئوية إلى 125 درجة مئوية) ، ويتم التحقق من متطلبات الحياة. على سبيل المثال ، يمكن استخدام تطبيق Audi MMI لعرض حالة السيارة ،التحكم في المناخ أو التحقق من مستوى الشحن. وبالتالي ، فإن السيارة متصلة باستمرار وتتفاعل مع عناصر البنية التحتية ، مما يزيد بشكل كبير من وقت تشغيل مكونات الشبكات. ومن الجدير بالذكر أيضًا أنه سيتم تشغيل بعض تطبيقات السيارات على أنها "تعمل دائمًا".
autoSWIFT —
لمواكبة وتيرة الابتكار العالية في الصناعة والقدرة على الاستجابة السريعة للتطورات الجديدة ، تتعاون AUDI AG مع الشركات الرائدة في صناعات أشباه الموصلات والإلكترونيات. على سبيل المثال ، سيتم وضع أسس التقييم التكنولوجي الموحد مع FZI Forschungszentrum Informatik و Globalfoundries و HOOD GmbH و Infineon Technologies AG و Robert Bosch GmbH. يهدف المشروع البحثي autoSWIFT إلى "تسريع دورات تطوير الأنظمة الإلكترونية عبر سلسلة قيمة المركبات ذات القيمة المضافة بأكملها". يهدف البرنامج إلى إدخال مكونات إلكترونية مبتكرة وعالية الجودة في السيارات بناءً على أحدث تقنيات التصنيع ، مع التطور والتكامل بشكل أسرع من أي وقت مضى. بالنسبة للمتطلبات ،والتي سيتم تقديمها لعمليات التطوير في المستقبل ، يبحث الموظفون حاليًا في كيفية تحويل سلسلة القيمة إلى شبكة كاملة.
Bond Tester
، يوضح هيلموت لوشنر ، خبير مختبر أودي لأشباه الموصلات وقائد مشروع autoSWIFT: "تم تصميم تعاون الشركة والتعاون متعدد التخصصات لتقييم مدى ملاءمة التقنيات أثناء مرحلة التطوير ودمجها في عمليات تصميم المنتج في وقت مبكر". سيؤدي هذا النهج إلى جعل تقنية أشباه الموصلات متوافقة مع معايير الجودة العالية لصناعة السيارات.
تكنولوجيا الإضاءة
في Audi A8 الجديدة و Audi TT RS (إجمالي استهلاك الوقود باللتر لكل 100 كيلومتر: 8.2 - 8.5 ، انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بالجرام لكل كيلومتر - 187-194) ، تستخدم الشركة أنظمة إضاءة خلفية جديدة باستخدام تقنية OLED. على عكس مصادر الضوء أحادية النقطة (مثل مصابيح LED) ، فإن أجهزة OLED هي مصادر سطحية. يأخذ توهجها توحيد الإضاءة الخلفية إلى المستوى التالي. فهي لا تلقي بظلال قاسية ولا تتطلب عاكسات أو مصابيح LED أو مكونات بصرية أخرى. كل هذا يجعل وحدات OLED فعالة وخفيفة الوزن ، ومتطلبات مساحتها ضئيلة للغاية. يسمح تقسيم إضاءة OLED إلى أجزاء صغيرة يمكن التحكم فيها بشكل فردي بترتيب ثلاثي الأبعاد بتطوير سيناريوهات إضاءة جديدة تمنح المصممين مزيدًا من الحرية الإبداعية في التصميم والرسوم المتحركة.
يحتوي كل جهاز OLED على قطبين (أحدهما على الأقل شفاف) والعديد من الطبقات الرقيقة من مواد أشباه الموصلات العضوية. الجهد المنخفض يجعل هذه الطبقات (أرق 200 مرة من شعرة الإنسان) تتوهج. كل هذا سمح لأودي بنقل حمضها النووي إلى التكنولوجيا الحديثة.
شارك طاقم المختبر في عملية اختبار متعددة المراحل خضعت لها هذه التكنولوجيا قبل إدخالها في الإنتاج الضخم. تراوح الاختبار من تطوير وحدات تنفيذ محددة والتحقق من صحة التكنولوجيا الأساسية و OLEDs إلى اختبار المصابيح الخلفية. تم إيلاء اهتمام خاص لجوانب الاستخدام الفريدة التي تتميز بها صناعة السيارات (على سبيل المثال ، الشيخوخة المتسارعة التي تسببها البيئة أو الشيخوخة السلبية التقليدية).
تطلب أول استخدام على الإطلاق لكتل OLED في صناعة السيارات تطوير وتحليل معايير محددة لهذه التكنولوجيا. عمل معمل أودي لأشباه الموصلات مع قسم التطوير الهندسي لإجراء تقييم كامل للتقنية لمختلف التطبيقات خلال مرحلة التطوير. تم تحديد مواطن الضعف والقضاء عليها في التكنولوجيا نفسها وفي عمليات تصنيع المنتجات التي تستخدمها. تم تحديد متطلبات تقنية OLED للمشاريع المستقبلية وتم تكريسها كمعايير.
كهربة
تعمل أودي بنشاط على كهربة أنظمتها وتطوير مفاهيم التنقل الخضراء. جزء من هذه المشاريع هو إلكترونيات الطاقة - قلب أي سيارة كهربائية. في قلب هذه الأنظمة توجد محولات PWM (من حيث التكنولوجيا ، هذا أحد أكثر المكونات تطلبًا).
يقوم هذا الجهاز بتحويل جهد التيار المستمر من بطارية الجهد العالي إلى تيار متردد ثلاثي الأطوار لتشغيل المحرك الكهربائي. تشغل أشباه الموصلات عالية الأداء في المحولات حوالي 1 سنتيمتر مربع. يجب أن يحمل كل منهم تيارًا يبلغ 100 أمبير بتردد 10 كيلو هرتز. على الرغم من التبريد الفعال ، يؤدي فقدان الطاقة الناتج في القالب إلى تقادم سريع لوصلات التلامس الكهربائية.
من Audi Q5 hybrid quattro (2011) ، ثم Audi Q7 e-tron quattro (2016 ؛ استهلاك الوقود ليتر / 100 كم: 1.8 - 1.9 ؛ استهلاك الطاقة بالكيلوواط / 100 كم: 18 ، 1-19.0 ؛ انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بالجرام / كم: 48-50) وبالنسبة لمركبة Audi e-tron (2018) ، قامت مختبرات أشباه الموصلات بالكثير من أجل التطوير التكنولوجي لإلكترونيات الطاقة. على سبيل المثال ، قاموا بتقييم وصلات العملية بين الدوائر الدقيقة والمشتتات الحرارية ، والتي من خلالها فحصوا الخصائص الحرارية. تم تقييم آليات الشيخوخة ، في هذه الحالة ، على قدم المساواة مع العمليات التقنية المطبقة على التقنيات الفردية. تشمل العمليات التقنية اللحام واللحام والحرق - ما يسمى بتقنيات التجميع والتوصيل. كانت نتائج عمل الخبراء أساسية لإنشاء معيار عام للشركة ،التي تمت مراجعتها جزئيًا إلى المعيار الصناعي الألماني في عام 2017.
RoBE - حوامل آمنة في السيارات الكهربائية
لضمان التنبؤ الموثوق به لعمر كل أداة تثبيت أثناء مرحلة الاستخدام ، عقدت أودي شراكة مع شركاء الصناعة وباحثين من أطراف ثالثة في مشروع RoBE (تأمين الحوامل في المركبات الكهربائية). الهدف من هذا المشروع هو إطالة عمر الإلكترونيات الاستهلاكية على الأقل. يهدف المشروع ، الذي يشمل أيضًا معاهد الأبحاث Fraunhofer IZM و Fraunhofer ILT ، إلى بناء فهم أعمق للتنوع والاعتماد المتبادل في الانضمام إلى التقنيات. يتم تطوير تقنيات جديدة (مثل اللحام بالليزر) ويتم فحص مواد جديدة للتغلب على القيود الحالية.
إن الحافز الأكثر أهمية للمؤسسات البحثية لإجراء بحث مشترك حول الحلول المبتكرة هو تجميع الكفاءات في جميع أنحاء سلسلة تطوير المنتج بأكملها. غالبًا ما لا توجد معايير التقييم ومعايير الاختبار للتقنيات الجديدة. وهكذا ، يشارك مختبر أشباه الموصلات في تطوير مواصفات الجودة في المراحل الأولى من المشاريع المختلفة ويعزز الترويج لها في مختلف الصناعات.
أتمتة القيادة
أودي A8 الجديدة هي أول سيارة إنتاج في العالم مصممة للاستخدام الجزئي لأنظمة القيادة الذاتية من المستوى 3 وفقًا للمعايير الدولية. يمكن لنظام Audi AI أن يتولى زمام الأمور في حركة المرور البطيئة بسرعات تصل إلى 60 كم / ساعة ، على الطرق السريعة والطرق متعددة المسارات مع وجود حاجز مادي يفصل بين الممرات. أثناء ركوبك للذكاء الاصطناعي ، تعمل وحدة التحكم المركزية (zFAS) باستمرار على تحليل المعلومات البيئية من خلال دمج البيانات من أجهزة استشعار مختلفة. كانت أودي أيضًا أول شركة تستخدم ماسحات الليزر في السيارات.
يزيد الماسح الضوئي من زاوية الرؤية للرادار بعيد المدى من 35 إلى 145 درجة. بفضل مجال الرؤية الواسع ، يمكن للسيارة التعرف على مستخدمي الطريق الآخرين في وقت مبكر وتفسير سلوكهم (على سبيل المثال ، مغادرة المسار). قال روبرت كراوس ، خبير تكنولوجيا التصنيع في مختبر أشباه الموصلات: "تخيل أن ماسحًا ليزريًا يُصدر أشعة ضوئية تمسح محيط السيارة في أجزاء من الثانية". تقوم المرآة الدوارة في جسم مضغوط بتوجيه حزم الصمام الثنائي القوي فوق منطقة المسح. لا يكتشف الماسح الجديد العوائق فحسب ، بل يمكنه أيضًا تحديد المسافة الدقيقة بينها. يتم ذلك عن طريق قياس الوقت بين انبعاث الحزمة واكتشافها على الثنائي الضوئي.
يستعد موظفو معمل أشباه الموصلات لتطبيق ماسحات ليزر في A8 الجديد منذ عام 2014. بالتعاون مع شركة التطوير التقني ، قاموا بتطوير مواصفات شاملة للجزء نفسه ومكوناته. قبل استخدامها لأول مرة في صناعة السيارات ، تم استخدام ثنائيات الليزر في الإلكترونيات الاستهلاكية ، وحتى قبل إخضاعها للعديد من الاختبارات والتحليلات في مختبرات مختلفة. بناءً على نتائج هذه الاختبارات ، تم تحسين عمليات تصنيع الصمامات الثنائية لتلبية متطلبات الجودة.