Die Chipkrise in der Automobilindustrie und was Autobauer nun tun müssen

Die Chipkrise hält Autobauer in Schach und gefährdet ihre Umsätze. Über die Gründe dafür wurde viel geschrieben, nur wurden bisher wenige Lösungen angeboten. Die Empfehlungen reichen von robusteren Verträgen mit Zulieferern mit einer gemeinsamen Zielsetzung hin zu technologisch Naheliegendem, nämlich von der Top-Down-Mentalität wegzukommen in Sachen Chipdesign und kompatible Chips aus angrenzenden Industriebereichen als auch der Consumersparte zu kaufen und zu verbauen.

Das Safety-Problem

Um das Null-Fehler-Ziel zu erreichen, setzte man in der Automobilbranche bisher auf einfache Chipsätze und integrierte in einzelne Autos unzählige davon. Alleine um einen Elektromotor effizient drehen zu lassen, wird heute fast ein halbes Kilo Chips benötigt. Eine hohe Anzahl an Parallelsystemen in einem einzelnen Auto ist die Folge dieser Produktpolitik. Dabei gibt es drei entscheidende Nachteile Elektroniksysteme auf diese Art zu verbauen.

Zunächst das Offensichtliche: Viele (kostengünstige) SoCs und Controller sind in der schieren Masse immer noch teuer. Autobauer bestellten bei Herstellern wie Infineon bisher nach ihren Anforderungen designte Halbleiter. Das kostete Entwicklungszeit und eine nicht unerhebliche Menge an Geld. Für Lieferantenwechsel dauerten Umstellungen bis zu drei Jahre. Wie sich zeigte, war die Abhängigkeit zwischen Zulieferern und Autobauern beidseitig, was im Sinne der Just-in-time-Politik sich rechnete für Autobauer, nun aber in der Branche Kopfzerbrechen bereitet. Wenn also eine optimierte Kommunikation die Zusammenarbeit verbessern soll, wird es an der Grundproblematik nichts ändern.

Zweitens ist auf modularer Ebene das Design vielleicht einfacher und dadurch weniger fehleranfällig, jedoch steigt mit dem Siegeszug der Autoelektronik auch die Komplexität des Gesamtsystems, das durch das Zusammenspiel der Komponenten zusätzlich gefährdet wird. Zwar wird ein einfacher Controller, der einen Bremsvorgang unterstützt mit seinen begrenzten Mitteln immer noch gute Dienste leisten, aber spätestens, wenn die Daten zusammengeführt werden sollen, entstehen Probleme, für die es keine einfache Lösung geben wird.

Drittens verhindert die fortwährende Änderung an den Systemen ein in mittelbarer Zukunft absehbar benötigtes Security-Konzept für vernetzte Autos, die 5G-Technologie, Over-the-air-updates und Vehicle-to-X sicher ermöglichen.

Eine neue Art Autos zu designen bietet sich an

Die Lösung für alle drei Probleme besteht in der Zentralisierung der Systeme über betriebssichere Hypervisor- und Echtzeit-Technologie auf Grundlage von leistungsfähiger Hardware. Mit der sicheren Trennung von Applikationen in Partitionen auf einem einzigen oder sehr wenigen Hardwaregeräten, werden künftig Chips eingespart werden können. Da ohnehin immer mehr Anwendungen wie Advanced Driver Assistance Systeme oder autonomes Fahren Highend-Hardware benötigt, ist der Schritt zu günstiger, in großer Menge produzierter leistungsstarker Hardware für viele Automobilserien besser geeignet als das bisherige kostenintensive Klein-klein, das nun durch Lieferengpässe an seine Grenzen stößt.

Zudem bringen High-End-SoCs Reserven für etwaige, spätere größere Anforderungen mit, für die dann keine neue Chipgeneration nötig ist. So könnten die Zyklen für die Chipproduktion vergrößert werden und Zulieferer hätten Planungssicherheit. Wichtiger als das, ist aber, dass für Systeme dieser Art eine solide Security-Architektur implementiert werden könnte, auf Basis von ISO/SAE 21434 oder auch Common Criteria, weil beispielsweise Bezahlvorgänge für App-Käufe abgesichert werden müssen und auch physische Bedrohungen durch Hacker zunehmen werden.

Mit dem Echtzeitbetriebssystem und Hypervisor PikeOS und dem für Controller geeigneten PikeOS for MPU lassen sich in einer einzigen integrierten Entwicklungsumgebung (nämlich dem Eclipse-basierten CODEO) eingebettete Systeme entwerfen, die funktional sicher und cybersicher sind und nach den für die Automobilbranche relevanten ISO 26262 und ISO 21434 und auch Common Criteria zertifiziert werden können. Zudem steht Autobauern die Secure Automotive Connectivity Platform (SACoP) zur Verfügung, mit der sichere Verbindung wie V2X, V2V, 4/5G und viele weitere Technologien und Anwendungen realisiert werden können.

Mehr Informationen unter www.sysgo.com/automotive