Gespräch mit Dow: Die nächste Grenze für intelligente Autos verbirgt sich in unsichtbaren Materialien

Haben Sie sich jemals gefragt, wie viel der von Automobilherstellern auf Messen stark beworbenen Tausende von TOPS Rechenleistung tatsächlich genutzt werden kann?

Eine selten erwähnte Tatsache ist, dass unabhängig von der Rechenleistung eines Chips, wenn die Wärme nicht abgeführt werden kann, der Chip "untertakten" muss, um sich selbst zu schützen und seine Leistung nicht voll ausnutzen kann. Im Sommer, wenn es auf der Autobahnstockung gibt, beginnt die Bedienung der Mittelkonsole zu stocken, der Sprachassistent reagiert langsamer, und die Aktualisierung der Navigationskarte verzögert... Diese kleinen Störungen im Fahrzeug hängen höchstwahrscheinlich alle mit der Wärmeableitung zusammen.

Wenn der Energieverbrauch eines intelligenten Fahrerassistenzchips von einigen Dutzend Watt auf mehrere hundert Watt steigt und in einem Domänencontroller möglicherweise ein Dutzend solcher Chips integriert sind, wird die bisher vernachlässigte "Wärmemanagement", wenn diese Wärme in der engen Fahrgastzelle anhäuft, zur unsichtbaren Decke, die bestimmt, wie weit die Automatisierung voranschreiten kann.

Um diese Decke zu durchbrechen, braucht es nicht eine aggressivere Stapelung von Rechenleistung, sondern einen Durchbruch in der Materialwissenschaft, der es den Chips ermöglicht, wirklich "ruhig zu arbeiten". Im vergangenen November hat die Materialwissenschaftsfirma Dow mit hundertjähriger Geschichte in Shanghai ein "DOW Cooling Science Wärmemanagement-Materialwissenschaftslabor" eröffnet, das auf das gesamte Ökosystem der "AI-Zukunft" abzielt und ein neues kommerzielles Konzept hat. Am 23. März dieses Jahres wurde auch die Plattform für die Automatisierung von Fahrzeugen eröffnet.

Am Tag der Eröffnung hat 36Kr ein Interview mit Jessie Lai, der Verkaufsleiterin für den Automobilbereich der Dow Consumer Solutions in der Asien-Pazifik-Region, und Dr. Li Dachao, dem Leiter der technischen Dienstleistungen und der Forschung und Entwicklung für den Elektronikbereich in der Asien-Pazifik-Region, geführt. In dem fast zweistündigen Interview ging das Thema von Autos zu humanoiden Robotern und von der Materialwissenschaft zur Veränderung der gesamten Wertschöpfungskette. Eine Einschätzung durchzog das gesamte Gespräch - Wer das Problem der "Wärmeableitung" lösen kann, hat die Initiative in der intelligenten Ära in der Hand.

Wer bestimmt die Obergrenze der "Rechenleistung"?

Im Wettlauf um die Rechenleistung von intelligenten Autos sind die ersten, die den Druck spüren, eine Gruppe von Menschen, die in der Vergangenheit selten in den Blick geraten sind - die Materialanbieter.

Jessie Lai hat 36Kr mitgeteilt, dass sich die Abteilungen in Automobilherstellern, die mit Materialanbietern kommunizieren, deutlich verändert haben. In der Vergangenheit war es hauptsächlich die Einkaufsabteilung, die mit dem Materialingenieurteam zusammenarbeitete. Jetzt beginnen die Teams für die elektronische und elektrische Architektur, das Wärmemanagementsystem und die intelligente Fahrerassistenzplattform früher und häufiger einzusteigen. Sie betonte, dass, wenn Autos von "mechanischen Produkten" zu "hochleistungsfähigen Endgeräten" werden, die Materialien bestimmen, wie schnell, wie lange und wie stabil das intelligente System funktionieren kann.

Derzeit durchläuft die elektronische und elektrische Architektur von intelligenten Autos eine umfassende Umstrukturierung. In der Vergangenheit hatten Fahrzeuge eine verteilte Architektur, bei der jedes Funktionsmodul seinen eigenen Chip und Controller hatte und unabhängig voneinander arbeitete. Das Problem der Wärmeentwicklung war relativ isoliert. Jetzt ist die zentrale Rechenarchitektur das neue Standardmodell. Domänencontroller beginnen, ein Dutzend oder mehr leistungsstarke Chips zu integrieren, und der Energieverbrauch steigt von einigen Dutzend Watt auf mehrere hundert Watt.

Wie Dr. Li Dachao gesagt hat, wenn der Energieverbrauch eines einzelnen Chips von einigen Dutzend Watt auf mehrere hundert Watt steigt, hat das Wärmemanagement längst die Rolle eines Nebensystems verlassen und ist zum Kernfaktor geworden, der bestimmt, ob die Rechenleistung effektiv genutzt und langfristig stabil ist.

Die herkömmlichen Wärmeableitungslösungen weisen in Anbetracht der Anforderungen der Automatisierung Schwächen auf. Es ist schwierig, eine gute Wärmeleitfähigkeit und eine lange Lebensdauer zu vereinbaren, die Grenzflächenstabilität ist unzureichend, und die Materialien können durch lange Zyklen von hohen und niedrigen Temperaturen sowie durch die Vibrationen im Fahrbetrieb leicht versagen. Das grundlegende Problem ist jedoch, dass das Wärmemanagement nicht in die frühe Phase des Systementwurfs integriert wird. Diese Probleme waren in der Zeit niedriger Energieverbräuche nicht so ausgeprägt, werden aber auf Hochleistungsplattformen schnell verschärft.

Angesichts der Herausforderungen in der technologischen Umstellung hat die Dow Company schnell ihre Forschungs- und Entwicklungsstrategie angepasst. In der Vergangenheit war die Arbeitslogik der Materialanbieter relativ einfach. Die Kunden stellten eine Leistungsanforderung, und das Technikteam entwickelte ein Material, das diese Anforderung erfüllte. Jetzt müssen sie auch die Bedürfnisse der Kunden verstehen und die Anforderungen auf Anwendungsebene in Anforderungen an das Material übersetzen.

Dies bedeutet, dass das Problem nicht nur an einer Stelle betrachtet werden kann, sondern dass Parameter wie Wärmeleitung, Klebung, Dichtung, Schwingungsdämpfung und elektromagnetische Abschirmung zusammen betrachtet werden müssen, um eine optimale Lösung auf Systemebene zu finden. Basierend auf einer bewährten Silikonmaterialkombination hat die Dow Company ein System entwickelt, das die grundlegenden Fähigkeiten für intelligente Mobilität unterstützt - "Compute & Cool - Lassen Sie die Berechnungen schneller laufen und das System stabiler werden", "Sense & Protect - Lassen Sie die Sensoren präziser arbeiten und in allen Umgebungen zuverlässiger sein", "Connect & Shield - Lassen Sie die Verbindungen klarer sein und die Störungen geringer sein".

Die Kernlogik dieser Lösung basiert auf den obigen Überlegungen. Es geht von der Konkurrenz um die Leistung einzelner Materialien zur Zusammenarbeit von systemweiten Lösungen, um sicherzustellen, dass das gesamte System von intelligenten Autos über einen langen Zeitraum und unter komplexen Betriebsbedingungen stabil funktioniert.

Im 18-Monats-Rennen zum "Mitgestalter"

Die Iterationsgeschwindigkeit von intelligenten Autos ändert die Regeln der Branche. Die Entwicklungszeit eines Produkts ist von vier Jahren vor zehn Jahren auf weniger als 18 Monate reduziert worden. Dies ist kein Phänomen, das nur in der Automobilbranche vorkommt - die Konsumelektronikbranche ist bereits an diesen Rhythmus gewöhnt.

Das Besondere an Autos ist jedoch, dass sie diese Beschleunigung unter Beibehaltung der Automobilnormen für Zuverlässigkeit erreichen müssen. Für Anbieter von Materiallösungen ist es eine zwingende Frage, wie sie in dieser Widersprüchlichkeit überleben können. Wie Jessie Lai sagte, wollen die Kunden nicht nur "schnell", sondern "früher, genauer und besser koordiniert".

Dies erklärt auch, warum die Dow Company in Shanghai ein spezielles Wärmemanagement-Materialwissenschaftslabor aufgebaut hat. In der herkömmlichen Forschung und Entwicklung war das Material oft der letzte Schritt. Nachdem der Chip ausgewählt, das Konzept festgelegt und die Form geöffnet war, wurde dann nach einem passenden Wärmeleitmaterial gesucht. Die Dow Company versucht, diese Logik zu umkehren. Die Materialforschung und -entwicklung ist nicht mehr auf Laborparameter beschränkt, sondern wird von Anfang an eng mit der Systementwicklung und den Anwendungsfällen der Kunden verknüpft.

Dr. Li Dachao hat 36Kr mitgeteilt, dass diese Veränderung neue Anforderungen an das Technikteam stellt. In der Vergangenheit stellten die Kunden Anforderungen, und das Technikteam entwickelte Materialien entsprechend. Der Weg war klar. Jetzt muss das Technikteam bereits in der Entwurfsphase eingreifen. Es muss nicht nur Materialien verstehen, sondern auch die Anwendungen der Kunden kennen, verstehen, worüber die Kunden sprechen, und die Anforderungen auf Anwendungsebene in Anforderungen an das Material übersetzen. Dies bedeutet, dass die Zuständigkeiten der Materialingenieure erweitert werden - sie sind nicht mehr nur Materialexperten, sondern müssen das gesamte System verstehen.

Hinter dieser Veränderung steckt ein von der Branche allgemein akzeptierter Konsens: Unter einer hochintegrierten elektronischen und elektrischen Architektur kann die Optimierung eines einzelnen Schritts nicht die Zuverlässigkeit des gesamten Systems gewährleisten. Chiphersteller optimieren ihre Wärmeableitungsdesigns, Modulhersteller entwickeln ihre eigenen Strukturdesigns, und Materialanbieter entwickeln ihre eigenen Materialien. Am Ende werden sie zusammengefügt, und wenn es Probleme gibt, weiß niemand, wen man ansprechen soll. Nur wenn Material, Struktur und Technologie zusammen validiert werden, kann das Problem von Grund auf gelöst werden.

Jessie Lai beschreibt diese neue Beziehung als "Mitgestaltung". In der Automobilbranche hat das Material in der Vergangenheit oft auf einer relativ stabilen Plattform und Standardsbasis unterstützt. Die Beziehung zwischen Anbieter und Kunde war relativ linear. Jetzt nehmen die Anbieter jedoch eher in Form von Mitgestaltung frühzeitig an der Konzeptentwicklung und Systemdiskussion der Kunden teil, anstatt erst nach der Festlegung des Konzepts Produktunterstützung zu bieten. Vom "Verkauf von Materialien" zum "Teilnehmen an der Definition des Konzepts" ist dies nicht nur eine Anpassung des Geschäftsmodells, sondern auch eine Umstrukturierung der Zusammenarbeit in der gesamten Wertschöpfungskette.

Wenn die Geschwindigkeit hoch und die Komplexität groß sind, kann keine einzelne Firma die optimale Lösung für das gesamte System finden. Die gesamte Wertschöpfungskette muss zusammen voranschreiten und zusammen Entscheidungen treffen. Dies ist die strategische Absicht der Dow Company, das Wärmemanagement-Materialwissenschaftslabor in Shanghai zu eröffnen - die Fähigkeiten in den am aktivsten innovierenden Markt zu verlagern und die Validierungsarbeit von der Serienproduktionsphase in die Entwurfsphase zu verlegen. In der stark verkürzten Entwicklungszeit wird der Wert dieser Verlagerung von immer mehr Branchenakteuren anerkannt.

Von intelligenten Autos zu humanoiden Robotern - eine noch extremerere Prüfung

Die technologische Akkumulation in der intelligenten Automobilbranche erstreckt sich nun in ein noch weiterführendes Gebiet - die Embodied AI. Dies ist kein Zufall. Autos und Roboter teilen die gleiche Logik. Hochleistungsfähige Chips benötigen Wärmeableitung, Sensoren sind auf Umgebungsperzeption angewiesen, und komplexe elektronische Systeme können nicht ohne elektromagnetische Abschirmung auskommen. Die Erfahrungen, die die Automobilbranche in den letzten Jahren in diesen Bereichen gesammelt hat, haben den Weg für humanoide Roboter bereitet.

Aber die Herausforderungen, die Roboter mit sich bringen, sind noch extremer. Dieser Bereich befindet sich noch in einer Phase hoher Unsicherheit in Bezug auf die technische Route und die Produktform. Dies bringt ein reales Problem mit sich: Die Anforderungen, die Roboterunternehmen an die Materialien stellen, gehen oft über das übliche Maß hinaus. Es muss in einem sehr kleinen Raum gleichzeitig Wärmeableitung, Schwingungsdämpfung und Dichtung gelöst werden; die Materialien müssen bei häufigen Bewegungen und wiederholten Biegungen langfristig zuverlässig sein; die Anforderungen an die Leichtigkeit und die Energieeffizienz sind weit höher als bei herkömmlichen Geräten. Diese Anforderungen können nicht durch die Leistung eines einzelnen Materials gelöst werden, sondern stellen die umfassenden Fähigkeiten des Materials auf Systemebene stärker auf die Probe.

Dies zeigt genau den wesentlichen Unterschied zwischen der Wärmeableitung von Robotern und der von Autos. Bei Autos ist die Wärmeableitung ein relativ statisches Problem - der Chip arbeitet, Wärme wird erzeugt und über ein Wärmeleitmaterial an den Kühler übertragen. Der gesamte Prozess findet in einem festen physischen Raum statt. Bei Robotern hingegen bewegen sich die Gelenke, die Wärme ändert sich, und der Wärmeleitpfad ändert sich in Echtzeit.

Technisch gesehen gibt es in humanoiden Robotern drei Hauptwärmequellen: Rechenchips, Gelenkmotoren und Batterien. Dr. Li Dachao meint, dass das schwierigste Problem nicht die Hitze eines einzelnen Bauteils ist, sondern dass die Wärme während der Bewegung ständig erzeugt, addiert und verschoben wird. Diese drei Elemente sind in einem begrenzten Raum stark komprimiert und beeinflussen einander. Insbesondere das Aktuatorsystem im Gelenkbereich, das gleichzeitig Motor, Getriebe und elektronische Steuereinheit integriert, ist ein hochintegriertes System mit hoher Leistungsdichte. Der Raum ist extrem be