Do czego w samochodach potrzebne są półprzewodniki?

Półprzewodniki, a tak w zasadzie ich brak to jeden z najczęściej poruszanych tematów w branży motoryzacyjnej w ciągu ostatnich lat. To właśnie braki w dostawach półprzewodników są uważane za jeden z głównych powodów obecnego kryzysu motoryzacyjnego. Wiele osób nie ma jednak pojęcia czym są półprzewodniki i do czego są one potrzebne w nowych samochodach osobowych.

Czym są półprzewodniki?

Wedle definicji półprzewodniki to substancje posiadające konduktywność, którą można modyfikować w dosyć szerokim zakresie. Można je więc uplasować pomiędzy przewodnikami oraz opornikami. Do materiałów półprzewodnikowych zaliczamy przede wszystkim krzem oraz german, a także związki takich pierwiastków jak gal, ind, bądź kadm. W kontekście przemysłu motoryzacyjnego sama nazwa półprzewodniki to jednak pojęcie znacznie szersze.

W wypadku motoryzacji nazwy półprzewodniki używa się bowiem nie tylko do nazwy materiałów czy też związków mających zmienną konduktywność. Jest ona stosowana wymiennie z tranzystorami, czy też układami scalonymi bądź diodami. Wszystkie te rzeczy są bowiem produkowane przy użyciu półprzewodników właśnie. Ich zastosowanie z kolei to oczywiście elektronika. Służą one do jej produkcji i bez nich wszelaka elektronika nie może działać.

Jak i ile półprzewodników wykorzystuje się w jednym samochodzie osobowym?

W dzisiejszych czasach samochody nie opierają się już tylko na działaniu praw fizyki. Oczywiście są one podstawą działania samochodu, lecz to, w jaki sposób one zachodzą kontroluje oczywiście elektronika. W autach znajdziemy bowiem elektronikę sterującą wtryskiem paliwa, dolotem powietrza i całą pracą jednostki napędowej. W ten sposób dzisiejsze silniki spalinowe mają znacznie większą wydajność niż kiedykolwiek, gdyż elektronika pozwala na kontrolowanie ich pracy z niemalże 100-procentową precyzją.

Jak wiadomo silniki to nie jedyny element samochodu, w którym sporą rolę odgrywa elektronika. Ta znajduje się dziś praktycznie wszędzie, gdyż nowe auta są wręcz naszpikowane elektroniką odpowiadającą za systemy bezpieczeństwa, multimedialne i tym podobne. Przykładem dużego zastosowania elektroniki w aucie są na przykład ekrany dotykowe od obsługi systemu multimedialnego, cyfrowe zegary, ekrany służące do obsługi klimatyzacji, wszelkie czujniki parkowania czy nawet kamery parkowania, inteligentne tempomaty i tym podobne.

Skoro w aucie jest tak wiele elektroniki to ile półprzewodników potrzeba, by zbudować jeden samochód? To zależy tylko i wyłącznie od wersji wyposażenia, lecz za podstawową liczbę uznaje się około 50 półprzewodników. Taka ich ilość pozwoli na stworzenie podstawowego samochodu osobowego bez rozbudowanego systemu multimedialnego, wielu systemów bezpieczeństwa czy też cyfrowych zegarów. Gdy zamawiane jest bardzo dobrze wyposażone auto to do powstania potrzebne może być 150, a nawet i 200 półprzewodników.

Liczby takie mogą nie robić wrażenia. Dziś przecież produkcja wszystkiego jest tak zautomatyzowana, że wyprodukowanie kilkuset małych elementów nie powinno być czasochłonne. Tak jednak nie jest. Półprzewodniki nie są bowiem małymi elementami. Są one wręcz mikroskopijne, gdyż bramka, przez którą płynie prąd wymagany do działania może mieć 22 nanometry. Jeden nanometr to z kolei jedna milionowa milimetra, czyli 0,000001 mm. Gdy mamy do czynienia z tak niewielkimi przedmiotami do ich produkcji wymagane są jedne z najbardziej precyzyjnych maszyn na świecie.

Produkcję półprzewodników osoba, która miała okazję ją zobaczyć porównała do operacji na otwartym mózgu za pomocą łyżki do opon. Przez to jeden chip potrafi powstawać nawet kilka tygodni. Zwiększenie ilości linii produkcyjnych również nie jest proste. Taka inwestycja potrafi zająć parę lat, a jej koszty liczone są w milionach, a nawet miliardach euro. Dla przykładu Bosch, aby wybudować taką fabrykę pod Dreznem musiał poczynić inwestycję w wysokości aż miliarda euro. Dlatego aktualnie sytuacja branży motoryzacyjnej nie jest kolorowa i producenci auta budują z wielkimi opóźnieniami lub proszą klientów o ograniczenie tak jak to możliwe listy wyposażenia tak by budowa auta wymagała mniejszej liczby półprzewodników.