Semi-conducteurs : le nouveau moteur de l'industrie automobile

Pilier silencieux de l'intelligence embarquée, le semi-conducteur propulse la voiture moderne vers l'autonomie, l'hyperpersonnalisation et la connectivité.

La crise des semi-conducteurs est devenue, pendant la pandémie, le symbole de la fragilité des chaînes d’approvisionnement, mettant les industries du monde entier sous pression. Avec entre 1 000 et 3 000 puces électroniques embarquées dans chaque véhicule moderne, le secteur automobile a été l’un des plus durement touchés. Alors que la crise s’estompe, le marché mondial des semi-conducteurs automobiles se dirige vers un seuil de 88 milliards de dollars d'ici 2027.  Plusieurs tendances majeures alimentent cette croissance : 

Le concept de véhicule défini par le logiciel n’est plus une vision d’avenir mais une réalité. Les nouveaux modèles sont désormais conçus autour de leur architecture logicielle, avec environ 100 millions de lignes de code dans une voiture classique. Le logiciel embarqué couvre une large gamme de systèmes et d’applications, essentiels au bon fonctionnement du véhicule, à ses performances, à sa sécurité et à l’expérience utilisateur. Des paramètres moteurs comme le calage de l’injection, le ratio air-carburant, l’allumage ou encore le ralenti sont désormais gérés par logiciel, tout comme les systèmes de sécurité (airbags, ABS, etc.). 

Les systèmes avancés d’aide à la conduite (ADAS) ont radicalement transformé l’expérience de conduite, avec des fonctionnalités comme le régulateur de vitesse adaptatif, l’alerte de franchissement de ligne, la surveillance des angles morts, l’évitement de collisions, le contrôle de traction ou encore la reconnaissance des panneaux de signalisation. 

Ces fonctionnalités exigent une capacité de traitement de données en temps réel considérable, rendue possible par des composants semi-conducteurs spécialisés en edge computing. Les puces jouent un rôle central dans la collecte et l’analyse des données issues des capteurs, et dans le déclenchement de réactions quasi instantanées. Elles permettent également de mettre à jour, corriger et faire évoluer les applications embarquées à distance, via des mises à jour over-the-air. Le Software Defined Vehicle (SDV) annonce une bascule vers des technologies de virtualisation et de conteneurisation, bien établies dans le monde de l’IT, pour moderniser l’architecture logicielle des véhicules. 

L’automatisation logicielle des fonctions mentionnées plus haut est désormais devenue la norme. Cette évolution marque une étape déterminante vers le véhicule autonome, qui pourrait embarquer jusqu’à 300 millions de lignes de code, et nécessiter des semi-conducteurs automobiles hautes performances capables de traiter les volumes massifs de données issus des capteurs embarqués. 

À titre d’exemple, les capteurs LiDAR (Light Detection and Ranging) mesurent le temps de vol d’impulsions laser émises pour déterminer la distance entre le véhicule et les objets environnants. Les semi-conducteurs embarquant des capacités avancées de traitement de données et d’intelligence artificielle, -via des algorithmes de machine learning,  fusionnent ces mesures avec les données issues d’autres capteurs (caméras, radars) afin de générer une cartographie 3D précise et dynamique de l’environnement. 
Ce traitement s’effectue en temps réel afin de permettre au véhicule de prendre des décisions instantanées pour rouler en toute sécurité dans le trafic routier et s’adapter aux conditions de conduite. L’essor du edge computing et de l’Edge AI renforce la nécessité d’intégrer à bord une infrastructure de calcul haute performance (HPC), capable de gérer localement des volumes massifs de données avec des exigences strictes en matière de latence et de fiabilité. 

Des acteurs majeurs comme Qualcomm, Intel ou NVIDIA ont massivement investi dans les semi-conducteurs automobiles hautes performances dédiés à la conduite autonome. 
NVIDIA propose même une plateforme complète intégrant des infrastructures de type data center, des solutions logicielles et des workflows adaptés, couvrant l’ensemble du cycle de développement des technologies de conduite autonome : de la collecte des données à la phase de test et de validation. 

Un véhicule autonome ne peut fonctionner de manière isolée : il doit être en connexion permanente avec d’autres systèmes : autres véhicules, infrastructures routières, constructeurs automobiles, fournisseurs de services, voire piétons, afin d’échanger des informations en continu : vitesse, localisation, état du trafic, dangers potentiels, signalements de fermetures de voie, diagnostics du véhicule, etc. 
Le marché mondial du véhicule connecté connaît une croissance rapide, avec des projections qui dépassent les 500 milliards de dollars d’ici 2033. 

La technologie sans fil 5G est essentielle pour garantir une connectivité véhicule fiable et en temps réel. Elle joue également un rôle clé dans le déploiement de mises à jour logicielles over-the-air vers les systèmes embarqués. Les semi-conducteurs automobiles soutiennent cette connectivité en assurant l’intégrité des données lors de leur transmission, permettant ainsi une communication sécurisée entre le véhicule et son écosystème. 

L’électrification de l’automobile offre de nombreux avantages : une meilleure efficacité énergétique, synonyme de moindres émissions une gestion intelligente des batteries dans les véhicules hybrides, ainsi que la récupération d’énergie grâce au freinage régénératif. 
Les semi-conducteurs ne se contentent pas de piloter ces fonctions complexes avec précision : leur capacité à s’activer ou se désactiver en moins d’une milliseconde permet de réduire significativement les pertes d’énergie, prolongeant ainsi la durée de vie des batteries et l’autonomie des véhicules électriques. 

)Aujourd’hui, la personnalisation automobile atteint un tout autre niveau, portée par la connectivité, les logiciels embarqués et les semi-conducteurs qui les pilotent. 
Par exemple, les systèmes ADAS peuvent adapter le comportement du véhicule en fonction du style de conduite et des préférences du conducteur. D’autres fonctionnalités permettent de synchroniser l’agenda avec la navigation GPS, de personnaliser la température ou l’éclairage d’ambiance, voire d’ajuster automatiquement le siège selon les habitudes du conducteur. 
Les systèmes d’informations et de divertissement offrent eux aussi un haut degré de personnalisation : interfaces, affichages, playlists recommandées peuvent être configurés pour enrichir l’expérience à bord. 

Si les logiciels sont au cœur de l’automobile moderne, ce sont les semi-conducteurs qui donnent vie à ces logiciels. 
Les véhicules d’aujourd’hui nécessitent des puces hautes performances pour activer la conduite autonome, la connectivité, l’électrification et la personnalisation, mais aussi pour maintenir et corriger en continu leurs multiples applications logicielles via des mises à jour over-the-air.