Evolution oder Revolution? Johann Stelzer von Microchip im Interview

Herr Stelzer, wie stellt sich der derzeitige Automotive-Markt aus der Perspektive von Microchip Technology dar?

Es sind aus unserer Sicht drei Trends, die heute die Automobilentwicklung dominieren. Zum einen ist da ganz offensichtlich die Elektrifizierung des Fahrzeugs – der Übergang vom Verbrenner zum Elektroantrieb, der an sich eine Revolution darstellt. Das Thema des Software-Defined Vehicle siedelt sich für mich zwischen Revolution und Evolution an. Fahrerassistenzsysteme (ADAS) durchlaufen momentan ganz klar eine Evolution, die geprägt ist von Verbesserungen und Verfeinerungen bestehender Systeme. Sie werden ergänzt werden durch neue Systeme, die dann höhere Sicherheitsniveaus, ASIL 3 oder auch ASIL 4, erfahrbar machen.

ADAS eine Evolution, aber Elektrifizierung eine Revolution – das möchten wir genauer wissen.

Der Hype, der vor vielleicht sieben bis acht Jahren in Bezug auf ADAS und autonomes Fahren herrschte, als man voraussagte, schon 2021 werde es autonome Fahrzeuge geben, ist nun der Realität gewichen. Autonomes Fahren ist ein schwieriges Thema aus juristischer Sicht, und es ist mitunter nicht einfach, Anwender vom Nutzen einer neuen Assistenzfunktion zu überzeugen. Die Elektrifizierung dagegen möchte ich vor allem deswegen als Revolution bezeichnen, weil sie nicht nur die OEMs, sondern den gesamten Zuliefermarkt durcheinander wirbelt und eine völlig neue Infrastruktur benötigt. Unternehmen in der gesamten Automotive-Lieferkette sind drastischen technologischen Umstellungen unterworfen. Ein positiver Effekt für alle Halbleiterhersteller: Nicht nur die Tier-1-Produzenten, sondern auch die OEMs suchen einen wesentlich intensiveren Kontakt zu uns im Sinne einer strategischen Zusammenarbeit.

Das heißt, die OEMs wollen nicht nur Liefersicherheit, sondern auch enger mit Ihnen für die Zukunft planen?

Richtig. Sie wollen mehr als früher sicherstellen, dass der Halbleiterhersteller ihrer Wahl auch für künftige Architekturen die richtigen Produkte haben wird. In dieser Hinsicht hat sich der Markt für uns signifikant verändert. Wir haben uns, vor allem in Europa, gegenüber früher deutlich näher bei den OEMs positioniert. Ein weiterer Aspekt ist das geopolitische Klima, dem wir begegnen wollen, indem wir Resilienz schaffen und gleichzeitig daran arbeiten, einzelne Schwachstellen in der Lieferkette zu beseitigen oder zu minimieren. Das heißt, wir brauchen eine Lieferkette, die Amerika, Asien und Europa unabhängig voneinander bedient.

Wie wirkt sich das auf Ihre eigene Produktstrategie aus?

Unternehmen, die mit uns strategisch zusammenarbeiten, räumen wir Priorität in der Belieferung ein. Und da ist es heute unser Ansatz, Gesamtlösungen anzubieten, die wir bei Microchip als Total System Solutions bezeichnen. Für einen Onboard Charger zum Beispiel gehören hardwareseitig sämtliche Komponenten dazu, vom Digital Signal Processing über die Treiber und Leistungshalbleiter, als Die, Package oder Modul, bis zur Bordvernetzung über CAN oder künftig Ethernet. Hinzu kommt, ganz entscheidend, die Software. In Applikationsbeispielen und Referenzdesigns zeigen wir, wie sich Hardware und Software ideal einsetzen lassen, um Designs von größtmöglicher Effizienz zu optimalen Kosten und mit minimalem Risiko zu erstellen. Auf diese Weise kann man beispielsweise beim Wirkungsgrad eines ohnehin hocheffizienten Onboard Chargers noch weitere Prozente herauskitzeln und dabei den Entwicklungsaufwand so gering wie möglich halten.

Die Transformation vom Komponentenlieferanten zum Lösungsanbieter lässt sich ja industrieweit beobachten. Wie ist diese Entwicklung einzuordnen?

Grundsätzlich orientiert sich Microchip selbstverständlich am Bedarf der Kunden. Und die fragen regelmäßig: Habt ihr ein Referenzdesign? Sie fordern von uns, dass wir die kritischen Aspekte ihrer Anwendungen adressieren. Das geschieht zum einen vor dem Hintergrund eines spürbaren Mangels an Ingenieuren sowohl bei den Autobauern als auch bei den Tier-1s. Zum anderen ist da die Standardisierung – beispielsweise von nicht zur Differenzierung geeigneten Merkmalen wie dem AUTOSAR-Mikrocontroller-Abstraction-Layer. Es wird erwartet, daß wir diese mitliefern. Wir zeigen im Zusammenspiel mit unseren Halbleiterprodukten und weiterer anwendungsspezifischer Software, was in einer Anwendung machbar und welche Performance erreichbar ist. Unsere Kunden müssten enorme zusätzliche Engineering-Kapazitäten vorhalten, um diese Kenntnisse selbst zu erlangen. Letztendlich helfen wir ihnen auch, die Markteinführung neuer Produkte zu beschleunigen und ihr eigenes Entwicklungsrisiko einzugrenzen.

Wo sehen Sie denn die Grenzen dieser Art von Dienstleistung für das Engineering?

Wir können zeigen, wie ein Design mit einem bestimmten Mikroprozessor und beispielsweise einem passenden Power-Management-IC funktioniert, die optimal zusammenspielen. Wir können sogar ein Layout bereitstellen, das EMV-getestet ist. Aber ein komplettes serienreifes Steuergerät können wir nicht abdecken, weil es dafür zu viele weitere projektspezifische Parameter gibt. Auf dieser Ebene bleibt der OEM beziehungsweise der Tier-1 in der Verantwortung.

Lassen Sie uns noch einmal zurückkommen auf revolutionäre und evolutionäre Automotive-Technologien. Wie ordnen Sie Microchip als Halbleiterhersteller in diesen Kontext ein?

Seit vielen Jahren begleiten wir unsere Kunden, die diese Entwicklungen beider Arten durchlaufen. Dazu zählt beispielsweise auch das große Thema der Car Computer mit Schlagworten wie High-Performance Compute oder Scalable Compute. Hier dringt eine neue Technologie in das Fahrzeug vor, die aus dem Serverbereich stammt, und Microchip kann als einer der Big Players im Serverbereich seinen Kunden mit einem Automotive-qualifizierten PCI-Express-Switch-Portfolio und dem kompletten Ecosystem dafür helfen. Vernetzungslösungen werden vom Car Computer über den Zonenrechner bis hin zu den Sensoren und Aktoren als weitere entscheidende Technologie benötigt. Microchip-Single-Pair-Ethernet-Lösungen verbinden diese Komponenten bis hin zum End Point, dem Sensor, Aktor und der Beleuchtung.

Microchip konzentriert sich also stark auf Car Compute und Ethernet. Was sind weitere Schwerpunktthemen?

Ein für uns wichtiger Focus liegt in der Gestaltung des Fahrzeuginnenraums. Eine Kerntechnologie ist für uns die Berührungssteuerung, insbesondere die nächste Generation von Touchlösungen für OLED. Zurzeit gehört das noch zum Highend, aber die Entwicklung läuft, vor allem durch unsere Partner aus Asien getrieben, äußerst rasant. Kontrastreiche OLED-Displays mit Touchfunktion sind stark im Kommen, ebenso Smart Surfaces – also Verblendungen jeder Art mit Touch-Funktionalität. Die Entwicklungen gehen dahin, dem Fahrer Informationen situationsbedingt zu zeigen, um ihn nicht abzulenken, und wir ergänzen Touch um haptisches Feedback auf dem Bildschirm. Mit unserem Knob-on-Display kommt quasi der klassische Drehsteller zurück, der aber jetzt auf einem Display sitzt und dessen tatsächliche Funktion sich der jeweiligen Situation anpassen lässt. Eine Weiterentwicklung unserer Touch-Technologie läßt sich auch für die Hands-off-Erkennung verwenden, wie sie für Neufahrzeuge verpflichtend ist. Ein solches HoD-System können wir als applikationsspezifischen IC realisieren.

OLED in der Kombination mit Touch – was ist denn aus Ihrer Sicht die Herausforderung dabei?

Die Displays sollen immer brillanter werden. Das heißt, ihre Leuchtdichte steigt, und das schützende Cover-Glas wird immer dünner. Damit rücken die Touch-Sensoren immer näher an die Pixel und an deren Ansteuerung heran. Bei aktuellen Displays liegt die Refresh-Rate für die Pixel bei 120 Hz, künftig geht es in Richtung 240 Hz. Die Touchsensorik muss deshalb gleichzeitig sensitiver und störresistenter werden. Zudem fordern die OEMs, dass die Touch-Information immer schneller zur Verfügung stehen muss – hier reden wir derzeit über 100 bis 120 Positionen pro Sekunde. Das stellt sowohl an die Algorithmen als auch an die Hardware hohe Ansprüche.

Wenn wir über das Interieur reden, kommen wir eigentlich nicht am Thema Licht vorbei.

Nein, das Licht ist vor allem auch ein enormer emotionaler Aspekt. Hier kommen wieder unsere Mikrocontroller ins Spiel, auf denen wir die Lösungen für verschiedene LED-Hersteller und spezifische Vernetzungen umsetzen können, sei es eine Ansteuerung im Innenraum für LEDs über den Iseled-Bus, das Gateway zu Ilas, eine Osram-Osire-RGBi-LED oder LEDs über Melibu. 10BASE-T1s spielt im Innenraum aber auch zunehmend für die Haupt- oder Rückfahrscheinwerfer eine wichtige Rolle. Wenn es etwa darum geht, Zehntausende LED-Pixel im Scheinwerfer anzusteuern, kann man das sehr gut mit dieser Technologie realisieren. Die Netzwerkknoten im Fahrzeug, seien es programmierbare oder konfigurierbare, setzen wir mit unseren Mikrocontrollern um. Ein Lighting Endpoint basierend auf 10BASE-T1s bedeutet für den Kunden weniger Softwareentwicklung und geringere Systemkosten.

Lassen Sie uns das etwas genauer anschauen. Wie wäre die Intelligenz Ihrer Meinung nach ideal verteilt?

Wir bei Microchip – die Entscheidung liegt aber immer beim Autobauer – können uns gut vorstellen, dass ein Zonenknoten gar keine Systems-on-Chip mehr braucht und diese dem Car Computer vorbehalten bleiben. Im Zonenrechner sitzt dagegen ein intelligenter Ethernet Switch, mit dem die programmier- oder konfigurierbaren Endknoten der Zone beispielsweise via 10Base-T1s verbunden sind.

Ist diese Vereinfachung vielleicht auch den Erfahrungen aus der Liefersituation der letzten Jahre geschuldet?

Teils, teils. OEMs und Zulieferer haben darunter gelitten, wenn ASICs in der Supply-Krise nicht lieferbar waren, es keine Alternativen dazu gab. Ein Mikrocontroller, der vom Halbleiterhersteller in der Fab konfiguriert wird, vielleicht als Lighting Endpoint, bietet deutlich mehr Flexibilität aus Sicht der Fertigung und bereitet deswegen weniger Lieferprobleme. Er kann vielleicht einen ASIC nicht in vollem Umfang ersetzen; das ist aber auch nicht unbedingt erforderlich, wenn Funktionalität im Car Computer abgebildet wird und die Endpoints über Ethernet angebunden sind. Entscheidend ist dabei das durchgängige Ethernet bis zum Endpoint.

Lassen Sie uns das Themenfeld etwas erweitern. Sie hatten bereits im Zusammenhang mit Ihren Mikroprozessoren kurz über Analoghalbleiter für das Power-Management gesprochen. Was sind Ihre Highlights auf diesem Gebiet?

Neben den PMICs, also den Power-Management-ICs, die wir für unsere MPUs maßschneidern und zu denen wir immer sowohl die komplette Entwicklungsumgebung als auch sehr viel Basissoftware anbieten, würde ich hier unsere Digitally-Enhanced-Power-Analog-Produkte hervorheben, abgekürzt DEPA. Das sind im Wesentlichen konfigurierbare Power-Management-Schaltungen, die einen Mikrocontroller-Core beinhalten. Anwendungsbeispiele sind die Ansteuerungen im LED Lighting, wie in den Frontscheinwerfern oder im Tagfahrlicht.  

Eine interessante Kombination aus Analog und Digital. Wie ist die denn entstanden?

Der Ursprung lag tatsächlich bei den ersten LED-Tagfahrlichtern. Wir hatten dafür einen DC/DC-PWM-Controller als LED-Treiber. Der war eigentlich nicht für diese Applikation gedacht, man konnte ihn aber über eine kleine 8-bit-MCU konfigurieren, die sich extern mit auf der Platine befand. Von unseren Kunden kam dann der Impuls, beide zusammen in einen Chip zu integrieren, was wir letztendlich in einer hybriden DMOS-Technologie umsetzen konnten.

Wo liegen Ihre derzeitigen Entwicklungsschwerpunkte beim Power Management?

Natürlich bei passenden PMICs für unsere neuen High-Performance-Mikrocontroller, Mikroprozessoren, PCI-Express- und Ethernet-Switches. Ich hatte ja bereits PCI Express erwähnt, und wir werden auch hierfür einen Automotive-PMIC anbieten. Wir haben jetzt den Automotive-qualifizierten PCI Express Switch der vierten und arbeiten an der fünften Generation für Automotive. Wir entwickeln kostenoptimierte Lösungen inklusive passender Power-Management-ICs.

Kommen wir vom Power-Management zu den Leistungshalbleitern, speziell zum Siliziumkarbid. Wo liegen hier Ihre Stärken?

Was mancher nicht weiß: Microchip hat fast zwei Jahrzehnte Erfahrung mit SiC. Mit der Akquisition von Microsemi kam die Technologie zu uns, mit Applikationen unter anderem in der Raum- und Luftfahrt. In diesem Bereich spielt Robustheit und Zuverlässigkeit zusammen mit der Performance im Hochtemperatursegment eine wesentliche Rolle. Das sind auch die Stärken unserer mSiC-Schaltungen für die Automotive-Applikation. Der Schlüssel dazu liegt in der Kombination von Schaltungsdesign, Layout und Fertigungsprozess.

Können wir den etwas genauer anschauen?

Er beginnt bei den Epiwafern, die wir von mehreren Anbietern beziehen, unabhängig von Wettbewerbern. Hier kommt es ganz entscheidend auf die Reinheit an. Bei den darauffolgenden Schritten Wafer Fabrication, Wafer Test, Assembly und Final Test haben wir zugunsten der Liefersicherheit zwei getrennte Pfade etabliert, von denen einer zu 100 Prozent Microchip ist. In diesen Pfad sind zum Beispiel Investitionen in unserer Waferfabrik in Colorado geflossen. Außerdem haben wir Pläne für eine große Kapazitätserweiterung 2024 – und weitere danach.

Microchip erweitert außerdem sein Automotive Technology Center in der Detroit-Region in Michigan. Worauf fokussieren Sie dort?

Ein Schwerpunkt ist das Hochspannungslabor mit Referenzdesigns einschließlich mSiC, unseren digitalen Signalcontrollern dsPIC DSCs sowie analogen und Mixed-Signal-Lösungen. Ein anderer liegt bei der zentralen Datenverarbeitung und zonalen ADAS-Netzwerken. Hier setzen wir beispielsweise die PCIe-Switching-Hardware der vierten und fünften Generation sowie unsere Entwicklungstools ein. Außerdem gibt es ein HMI-Labor für Touch und Knob-on-Display, wo wir auch EMV-Tests durchführen. USB-C-Schnittstellen mit der Protokollversion 3.2 sind ein weiteres wichtiges Thema; ebenso das Thema Sicherheit: sicheres Booten oder Authentifizierung mit unseren TrustAnchor-ICs. In diesem Zusammenhang wird auch die ISO 21434 bei uns umgesetzt. Die Norm regelt das Cybersecurity Engineering, und ich gehe davon aus, dass wir Anfang 2024 die Zertifizierung dafür haben.

Apropos 2024 – wie lautet denn abschließend Ihre Prognose für das neue Automotive-Halbleiter-Jahr?

Die Liefersituation hat sich im Allgemeinen durch die Investitionen in Produktionskapaziäten deutlich verbessert. Der Absatzmarket ist in einigen Regionen schwächer als vor der Krise, und die Fahrzeugproduktion wird nach Zahlen renommierter Marktforschungsinstitute 2024 kaum wachsen. Daraus die richtigen Schlüsse zu ziehen ist wichtig, um negative Überraschungen wie in der letzten Lieferkrise zu vermeiden. Unsere Kunden haben uns für unsere Lieferperformance in der Krise sehr gelobt. Das hat das Vertrauen uns gegenüber gestärkt, sodass Kunden mit uns langfristige Abkommen zur Liefersicherheit und strategischen Zusammenarbeit geschlossen haben, die über 2024 hinaus gehen. Ich erwarte, daß wir 2024 noch ein stärkeres Momentum in der Entwicklung der neuen Serverarchitekturen sehen werden und dass Ethernet die nächste Fahrzeuggeneration weiter durchdringen wird. Ich gehe auch davon aus, daß sich OEMs entscheiden werden, mit welcher Technologie die schnelle Punkt-zu-Punkt-Vernetzung, zum Beispiel für Kameras, in Zukunft realisiert werden wird, weiter proprietär oder standardisiert, basierend auf Ethernet oder ASA. Wir sind nahe am Kunden dran und werden wettbewerbsfähige Lösungen dafür anbieten.

Herr Stelzer, danke für das Gespräch.