יותר חישוב, פחות בזבוז: מה מחבר את חדשות האלקטרוניקה

כדי לראות את התמונה, אפשר לחשוב על שרת שמפעיל תוכנת בינה מלאכותית או על מכונית שמנסה להבין מה קורה בכביש. המעבד צריך לקבל חשמל יציב, הרכיבים צריכים לעמוד בחום, והתוכנה צריכה לבצע את המשימה במסגרת התקציב. אחר כך צריך לחבר הכול בתוך מארז, לבדוק שאפשר לייצר אותו שוב ושוב ולהבטיח שהחלקים יגיעו בזמן. זה החוט שמחבר את החדשות: ככל שהיישומים נעשים תובעניים יותר, פרטי המערכת שסביב המעבד מקבלים משקל גדול יותר.

החשמל צריך להגיע עד החישוב

Microchip ו־Navitas הציגו תכנון ייחוס שממיר זרם ישר במתח של 800 וולט לזרם ישר במתח של 6 וולט עבור מערכות כוח בשרתי בינה מלאכותית. זרם ישר, או DC, הוא חשמל שהקוטביות שלו נשארת קבועה; ממיר משנה את המתח לרמה שהשלב הבא במערכת צריך. תכנון ייחוס הוא נקודת מוצא הנדסית עם חומרה ותיעוד, שממנה אפשר לפתח מוצר. הוא עוזר לבדוק ארכיטקטורה, אבל עדיין דורש התאמה לשרת ולתנאי העבודה שלו.

הסיבה להעביר חשמל במתח גבוה קשורה דווקא לזרם. עבור אותו הספק, מתח גבוה יותר מאפשר להעביר זרם נמוך יותר, וכך לצמצם את החימום שנוצר בהתנגדות המוליכים. סמוך לעומס מורידים שוב את המתח. לפי החברות, התכנון שלהן מאחד לתוך ממיר אחד את העבודה שבמסלול אחר מתחלקת בין המרה מ־800 ל־50 וולט ומ־50 ל־6 וולט. היציאה של 6 וולט היא חלק משרשרת אספקת הכוח, ולא טענה שליבת המעבד עצמה פועלת במתח הזה.

Navitas מספקת מתגי הספק המבוססים על גליום ניטריד, GaN, חומר שמאפשר במימוש מתאים מיתוג מהיר והקטנת חלק מהרכיבים שסביבו. Microchip מוסיפה בקרה דיגיטלית, שמודדת את התנהגות הממיר ומשנה את פעולתו, לצד רכיב אבטחה לאימות ולשמירת תהליך העדכון. בהודעה מופיע יעד של עד 96% נצילות בתכנון. זו הצהרת היצרן על היעד, ולא מדידה עצמאית של שרת שלם; גם ספק יעיל עדיין צריך לפזר חום ולעמוד בשינויי עומס.

אותה בעיה מסבירה את רכישת C2i Semiconductors ההודית בידי Infineon, שהושלמה ב־5 באוקטובר. C2i מפתחת בקרים שמחלקים את אספקת הזרם בין כמה ערוצי המרה מתואמים, ובכך מאפשרים להתמודד עם עומסים גדולים ומשתנים. אם המעבד מתחיל פתאום לעבוד קשה, מערכת הכוח צריכה להגיב מהר בלי שהמתח יסטה מדי. Infineon מתכננת לשלב את הידע הזה גם במייצבי מתח עתידיים בתוך מצע המעבד. הרכישה כבר הושלמה; המוצרים העתידיים והחיסכון שיביאו עדיין דורשים פיתוח.

הרכיבים הקטנים קובעים מה ישרוד על הלוח

גם במוצר קטן יש צורך לתאם בין אותות ובין זמני הפעלה, בלי להוסיף מחשב לכל משימה. Renesas מציגה את SLG46801 ממשפחת GreenPAK, רכיב שמחבר פונקציות לוגיות עם טיפול באותות אנלוגיים, כלומר מתחים שיכולים להשתנות ברציפות. למשל, אפשר להשוות מתח לסף ולצרף את התוצאה לתנאי שמפעיל יציאה אחרי השהיה. כך אפשר לרכז ברכיב אחד עבודות שאחרת דורשות כמה רכיבים וקוד. זו דוגמת שימוש אפשרית, ולא תיאור של מוצר שהחברה כבר בנתה.

החידוש המעשי הוא זיכרון תצורה שניתן לתכנת מחדש גם לאחר שילוב הרכיב במערכת. לעומת תצורה שנצרבת פעם אחת, אפשר לתקן התנהגות בלי להחליף את הרכיב. Renesas מציינת גם אפשרות למארז של 1.6 על 1.6 מילימטר, כך שהרעיון מתאים ללוחות צפופים. עם זאת, זה אינו מעבד כללי שמריץ כל תוכנה שנרצה: מספר הפונקציות והחיבורים מוגבל. הבחירה מעניינת כשמשימה קטנה ומוגדרת יכולה לעבור מהתוכנה אל חומרה ניתנת להגדרה.

במערכת כוח צפופה, גם הקבל צריך לסבול את התנאים החדשים. קבל אוגר אנרגיה לזמן קצר; בקישור המתח הישר שבין שלבי ההמרה, המכונה DC-link, הוא עוזר לייצב את המתח כשהזרם משתנה. TDK הציגה קבלי סרט מסדרת B3272*A/G/T, שבהם שכבת בידוד פולימרית מפרידה בין המוליכים. לפי החברה, הם מתאימים לעבודה רציפה בטמפרטורת מארז של עד 135 מעלות צלזיוס, אך רק עד 105 מעלות אין צורך להפחית את הדירוגים. ההבדל חשוב: עמידות בחום מאפשרת תכנון צפוף יותר, אך בחירת הקבל עדיין תלויה במתח, בזרם ובאורך החיים הנדרש.

במכונית צריך להתמודד גם עם קפיצות מתח קצרות. Diodes הציגה משפחת דיודות מיישרות בשם SBRFP, שבהן הזרם עובר בקלות רבה יותר בכיוון אחד מאשר בכיוון ההפוך. החברה מדגישה שילוב של הפסדי הולכה נמוכים ועמידות במפולת: מצב שבו מתח הפוך גבוה גורם להולכה והרכיב נדרש לספוג אנרגיה. בדף הנתונים של SBRFP2M60P1Q מופיע דירוג של 145 מיליג׳אול לאירוע שאינו חוזר, בתנאי בדיקה מוגדרים ובטמפרטורת צומת התחלתית של 25 מעלות. זה מספר שימושי לתכנון, אך אינו היתר לוותר על בדיקת ההגנה במערכת האמיתית.

גם התוכנה צריכה להצדיק את מחיר החומרה

בכביש, התקציב החשמלי פוגש את התקציב הכלכלי. מערכות עזר מתקדמות לנהג, ADAS, משתמשות בחיישנים ובחישוב כדי לסייע במשימות כמו שמירת נתיב; עצם קיומן אינו הופך את המכונית לנהג עצמאי. בדיווח מ־AutoSens Europe הציגו אנשי VinFast ו־Autobrains את הקושי להרחיב יכולות נהיגה כשמחירי השבבים, הזיכרון ועבודת הבדיקות עולים. השאלה אינה רק אם אפשר לבנות מערכת שמבינה יותר מצבים, אלא אם אפשר לשלם על החומרה ולבדוק את התנהגותה באופן משכנע.

Autobrains מציעה לפרק את עבודת הנהיגה למודלים מתמחים, המכונים סוכני תוכנה, ולהפעיל אותם לפי המצב. הרעיון דומה לצוות שבו כל מומחה מטפל במשימה הרלוונטית, במקום להעסיק את כולם בכל החלטה. לפי החברה, ההתמחות יכולה לצמצם את דרישות החישוב והמידע לאימון. זו הבטחה הנדסית מעניינת, אך חלוקת העבודה מוסיפה צורך לתאם בין המודלים ולבחון מה קורה במעבר ביניהם. חיסכון במשאבים צריך להיבחן לצד כיסוי מצבים ואמינות, במיוחד כששגיאה יכולה להשפיע על מי שנמצא בכביש.

את אותה משוואה אפשר לראות בתחזית למוניות אוטונומיות, או רובוטקסי: כלי רכב שמסיעים נוסעים בלי נהג בתנאי ההפעלה שהותרו להם. Yole מעריכה שהצי העולמי יגיע ל־331 אלף כלי רכב ב־2031, ומייחסת את השיפור בכדאיות גם לירידה של עד 70% בעלות הרכיבים והייצור בכמה דגמים. זו תחזית שוק והערכת עלויות, לא תוצאה שכבר הושגה בכל צי. גם כשהרכב נעשה זול יותר, טעינה, תחזוקה, הפעלת השירות ואישורים משפיעים על ההכנסה שנשארת מכל נסיעה.

מאריזה על השבב ועד רכיב שמגיע למפעל

אפילו מעבד מוצלח תלוי בדרך שבה מחברים אותו לזיכרון. שכבת ביניים מסיליקון, interposer, מאפשרת ליצור חיבורים צפופים בין שבבים בתוך אותה אריזה, במקום להסתמך רק על חיבורים בלוח החיצוני. זהו חלק חשוב מאריזות מתקדמות של TSMC, שבהן עיבוד וזיכרון עובדים קרוב זה לזה. GlobalFoundries הודיעה על הסכם לייצור שכבות כאלה עבור TSMC במפעל שלה במלטה שבמדינת ניו יורק. מדובר בהסכם ראשוני לחמש שנים ובהיקף של שני מיליארד דולר, עם התחלת הרחבת הייצור הסדרתי הצפויה במחצית הראשונה של 2028.

המשמעות היא הרחבת מקור האספקה לחלק שמחבר את המערכת, בלי להסיק ש־GlobalFoundries תייצר את ליבות החישוב המתקדמות של TSMC. הרחבה כזאת יכולה להקל על הגדלת הייצור, אך התועלת תלויה בהקמת הקיבולת ובהתאמתה למוצרים. דוגמה אחרת מגיעה מ־ROHM, שמרחיבה בהודו שיתופי פעולה עם Tata Electronics ו־Suchi Semicon להרכבה ולבדיקה. אלה השלבים שבהם מכניסים את השבב לאריזה ובוחנים אותו. לפי הדיווח, ROHM מתחילה ממוצרים קיימים ובדיקת יכולות השותפים, ושומרת אצלה את תהליך ייצור פרוסות הסיליקון.

המעבר הזה אינו נגמר בשער המפעל. בסקירה שפורסמה ב־EMSNow, המבוססת על שיחות צוות Waldom בתערוכת electronica India, עולה מתח בין הרצון להרחיב זמינות לבין העלות של החזקת מלאי מקומי. כותבי הסקירה מצביעים גם על עניין גובר במקוריות ובעקיבות, כלומר ביכולת לדעת מאין הגיע הרכיב. זו התרשמות של גורם מסחרי בענף, ולא סקר מייצג של השוק. היא מזכירה שרכיב ישן אינו בהכרח פסול, אך קבלה שלו צריכה להתבסס על דרישות המוצר, אחסון ותיעוד, ולא על התעלמות גורפת מקוד תאריך.

גם בביטחון, ההודעה היא תחילת מסלול

ברמת התעשייה, שיתוף הפעולה של EDGE ו־Safran בברזיל משקף עניין בבניית יכולות מקומיות ולא רק ברכישת מוצר מוגמר. לפי הודעת EDGE מ־8 בספטמבר, SIATT הברזילאית חתמה עם Safran Electronics & Defense על מזכר הבנות לבחינת שיתוף פעולה במערכות הגנה, ובכלל זה פיתוח וייצור מקומי של מנועים רקטיים. הדיווח פורסם ב־Evertiq באוקטובר, אך ההודעה המקורית מוקדמת יותר. מזכר ההבנות הוא צעד עסקי ממשי; הוא עדיין אינו הוכחה שקו ייצור חדש פועל או שמוצר משותף כבר נמסר.

מה לקחת מכל זה לפרויקט הבא

החלק המעניין פה הוא שכל חידוש מזיז חלק אחר של אותה מערכת. ממיר כוח עשוי לחסוך חום, רכיב ניתן להגדרה עשוי לצמצם את הלוח, ותוכנה מתמחה עשויה להפחית את דרישת החישוב. כדי לבחור ביניהם בפרויקט, כדאי להתחיל מהקושי שמגביל אותו היום, ולבקש ראיה שמתאימה אליו: מדידת הפסדים בעומס הרצוי, דירוג רכיב בטמפרטורה האמיתית או הוכחה לתהליך ייצור יציב. הגידול בענף נותן סיבה להתעניין; ההקשר ההנדסי מאפשר להפוך את ההתעניינות להחלטה טובה.