(408) 844-7100 シリコンで舗装された自動車のインターネット
EETimes
2021年9月21日
技術者はしばしば「破壊的」とか「革命的」といった言葉を多用するが、最近の自動車設計と製造の進化は、間違いなく破壊的かつ革命的である。これらの変化は、過去100年間における輸送デザインの最も大きな激変であり、蒸気、ガソリン、さらにはバッテリー駆動の自動車が同じ埃っぽい道路で混在していた自動車黎明期以来の大きな進歩である。自動車を車輪の上のスーパーコンピューターとして生まれ変わらせるために、今度はエレクトロニクスを駆使して自動車全体が見直されようとしているのだ。
あるBMWのエンジニアは、自分のチームは何十年もかけて優れたハンドリングと性能を持つ車を設計してきたのに、購入者が最初に知りたいのは、その車が携帯電話と統合できるかどうかだと嘆いていた。顧客の選択基準として、エレクトロニクスやソフトウェアがメカニカル デザインに取って代わる中、従来の自動車設計者のフラストレーションは理解できるだろう。
Mercedes-Benz、日産、Volvoなどが、自社の車のワイヤレス電話充電器、全デジタル ダッシュボード、衝突回避システム、24チャンネル ステレオを強調する広告を打っているのは偶然ではない。馬力、回転数、乗り心地、ハンドリング、さらには 「リッチなコリンシアン レザー 」については誰も触れない。Fordのトラックのコマーシャルでさえ、トラックの荷室容量や牽引能力ではなく、12Vコンセントの数や内蔵発電機を宣伝している。GVWR（最大総重量）はテラフロップスやMHzに取って代わられた。
電気モーター、自動運転技術、インフォテインメント電子機器、サブスクリプション型サービス、アフターセールス無線アップデート、そして新たなビークル ツー エニシング通信の台頭により、半導体チップとソフトウェアの需要が飛躍的に増大しました。業界アナリストは現在、自動車電子機器をコンピューティングや航空宇宙のような、独立した産業区分、すなわちサブインダストリーとして扱っている。
これらはどこへ向かうのか？インターネットやクラウドデータセンターへの接続が義務化されたことで、自動車メーカーのコアコンピタンスは機械設計からソフトウェアやシリコンへと移行する。インターネット・オブ・カーは、ガソリンでも電気でもなく、データで動く。そのデータは、システム・オン・チップ（SoC）半導体によって収集、処理、通信、保存される。
自動車用SoCが需要を牽引
世界の自動車メーカーは毎年約1億台の自動車とトラックを生産している。調査会社IHS Markit（2020年10月）によると、その半数以上が2026年までに15～24個の複雑な電子SoCデバイスを搭載し、1台あたり平均23個のSoCが搭載されるという。この23個のSoCに約6,000万台の自動車を掛け合わせると、自動車市場だけで年間10億5,000万個近い複雑なSoCが搭載されることになる。10年後の2030年代初頭には、その需要は20億を超える複雑な車載用SoCに増加するだろう。
自動車のインターネットは、スマートフォン以来の最も重要な半導体ビジネスチャンスである。そのシリコンの一部は、注目されている先進運転支援システム（ADAS）の自動運転技術に使われている。ラジオ、GPSナビゲーション、電子計器、携帯電話統合、エンジン管理などである。これらはすべて、消費者の需要に牽引される自動車小売市場において必須の機能であり、それゆえ、機能重視の自動車コマーシャルが展開されるのである。
しかし、その技術は自動車そのもの、工学用語で言うところの "エンドポイント "のためのものでしかない。その背後にあるインフラはどうだろう？自動車メーカーは、アマゾンやグーグル、フェイスブック、マイクロソフトのようなコンピューター・サーバーを備えた巨大な部屋を必要とする。
自動車200台につきサーバー1台と仮定すれば、年間30万台になる。さらに、世界中の自治体がインフラを整備している。すでに「スマートシティ」技術は、何百万もの交通信号、高速道路標識、カメラ、街灯、路側センサー、車両間ネットワークに導入され、何キロにも及ぶ有線・無線のアクセスポイントに支えられている。自動車は互いに通信を行い、道路脇の基地局とはレイテンシーに敏感なリアクションを行う。これらすべては、さらなるシリコンを必要とする。
次にソフトウェアだ。控えめに見積もっても、車載ソフトウェア・スタックのコード行数は約3000万行になる。(比較のため、旧バージョンのマイクロソフト・ウィンドウズのコードは約5000万行だった）。ベルやホイッスルをすべて装備した新車の場合、1億行を超えるという試算もある。いずれにせよ、複雑でネットワーク化された高信頼性のマルチプロセッサー・システムである。
ハードウェアの信頼性は極めて重要であり、危険な故障が発生した場合、自動車メーカーは法的責任を負うことになる。チップ設計者は、フェイルセーフと機能的冗長性で対応する。SoCは、2つ以上の内部プロセッサーを並べて動作させ、継続的にお互いをチェックする。これは、さらに多くのシリコンを追加し、SoC設計をより複雑にする。
市販のチップで十分な場合も多いが、自動車メーカーが独自にカスタムチップを設計すれば、ハードウェアからより多くの性能を引き出し、ソフトウェアに差別化を加えることができる。例えば、画像処理ニューラル・ネットワークは、大規模で複雑な非常に特殊な機械学習機能を必要とする。このような開発の例として、テスラ車両から送られてくる数百万のビデオをニューラルネット学習に変換し、自動運転のユーザー体験を向上させるための最新のテスラDojo SoCがある。
自動車の意思決定システムは、完全なカスタムチップか、セミカスタムチップに組み込まれた知的財産（IP）ブロックのどちらかで最もうまく機能する。つまり、2030年代初頭に登場する20億個のSoCの多くは、新しい自動車エコシステムの需要に合わせて、完全に、あるいは部分的にカスタマイズされることになる。
世界中の自動車関連企業は、独自のソリューションを開発しようとしています。そのため、大半ではないにせよ、その多くは、当社（Arteris）、Arm、CEVAのようなSoC向けIPライセンスを提供する企業と協力することになります。自動車市場の方向性についての当社の見解は、10年以上にわたって30社以上の自動車業界のお客様と仕事をしてきた経験に基づいています。
データは王様
Teslaの株価が割高か割安かは一概には言えないが、同社がエレクトロニクス優先の自動車作りを体現していることは論を待たない。Teslaの時価総額がシリコンバレーのハイテク企業のように評価されているのは偶然ではない。多くの家電メーカーに倣い、同社は多くのチップを設計し、ソフトウェアを開発している。同社のコアコンピタンスはエレクトロニクスであり、金属の曲げ加工ではない。同社はデータセンターのサーバーも管理している。同社の車は常にインターネットとTeslaのサーバーに接続されており、地図、エンターテインメント、交通情報、車載センサーが収集した視覚データ、ソフトウェア・アップデートなど、双方向に膨大な量のデータが流れている。このデータはTeslaにとって計り知れない価値があり、他の自動車インターネット企業、つまりすべての企業が同様のシステムを構築する必要がある。
モービルアイ社もまた、顧客から得たデータを活用し、最先端のソフトウェア、SoCシリコン、機械学習技術に基づき、常に技術を向上させている企業の一例である。もちろん、自動車メーカーはすべてをゼロから作るわけではなく、主要なサブシステムを設計・製造するサプライヤーやOEM（ボッシュ、コンチネンタル、デンソー、ZF、マグナなど）の確立されたネットワークに依存している。これらは主に、オートマチック・トランスミッションやエアコンなどの電気機械装置である。将来、これらのトップクラスのサプライヤーは、自動車メーカーに高価値のサブシステムを供給し続けるために、SoC設計とソフトウェア開発チームを構築しなければならなくなるだろう。そうでなければ、よりエレクトロニクスに精通した他の企業がその座を奪うことになるだろう。多くのカスタムSoC開発には、SoCの作り方を知っている従来の半導体設計会社と、アプリケーションの知識を持つ自動車OEMやティア1とのパートナーシップが関わってくるだろう。
自動車のインターネットが成熟するには長い時間がかかるだろうが、電気でも水素でもガソリンでもなく、データを燃料とするインターネットはすでに出現している。データはユーザー エクスペリエンスの継続的な改善と進化を促し、消費者はその革命に喜んでお金を払う。自動車メーカーのコア コンピタンスは、エンジンやシャシーの機械設計からソフトウェアやシリコンへと移行しつつある。自動車のインターネットはシリコンで舗装されている。