约 80% 营收来自于模拟组件和嵌入式处理器的德州仪器 (TI),在汽车安全性、绿能和驾驶乐趣等领域投注相当多研发资源,而车用产品的营收贡献也从 2013 年的 12%,于 2016 年来到 18%。刚履新 TI 韩国总裁的李原荣表示,全球车用电子蕴藏庞大商机,规模与笔记本电脑相去不远,但当中"内容"一直在增加、且速度非常快;而现今的韩国也在转型,在消费电子与传统汽车电子之外,也聚焦于医疗和测试仪器;尤其在拜访过韩国现代汽车后,发现他们对影音、视觉及新科技有很高期待,并希望让驾驶这件事更有乐趣。
照片人物:TI Korea President & Taiwan GM李原荣
于是,TI 与韩国车厂便开始思考:若要在 2025 年达到 Level 4 的自动驾驶安全水平,须配备怎样的影音设备才能实现?因此,"符合自驾等级"、整合雷达等新科技的高级驾驶辅助系统 (ADAS),便成为 TI 的首要创新方向;另 TI 也已投入逾二十年在车载信息娱乐系统 (infotainment)/仪表板显示与车身/灯光控制。李原荣透露,市面上许多汽车的车身控制模块 (Body control module, BCM) 皆是采用 TI 芯片,用于 ADAS 和数字驾驶舱的系统单芯片 (SoC) 出货量已突破 1.5 亿颗;对于油电混合车/纯电动车 (HEV / EV) 动力系统,TI 也有长足投资。
汽车世代更迭步调加快,产品设计心随境转
李原荣还提到,今后汽车设计理念,将与年轻世代的价值观息息相关。他剖析,"以往消费者买一台车,产品生命周期动辄以十年为单位计算,但当下的价值观是三、五年就想换购搭载新式影音设备的新车,导致汽车设计概念也将从放眼十年,蜕变成两、三年就更换一个世代,加快内容更新速度"。对于 TI 这样拥有广泛产品组合的半导体大厂来说,会把眼光投射在汽车电子应用就显得顺理成章;当然,这又与所谓"让驾驶享受驾驶安全"的承诺密不可分。为此,TI 提供"TIDesigns"的电路板层级器件,方便开发者更迅速推出模块产品。
目前"TIDesigns"文档库拥有超过 260 项汽车方案,用户可自行上网查看电路图、布线和技术文件,并出具测试报告供简单验证之用。"除了内存之外,TI 在整体车用信号链——包括传感、放大器、数据转换器、嵌入式处理器、马达控制器,到模拟输入、电源管理和无线连网通信,可谓应有尽有",李原荣介绍。当时间成为市场和产品开发的重要变量,此类"系统级"的解决方案,对及时上市与确保可靠度帮助良多,开发商不必到处寻找适用的产品,一旦遇到问题也能获得技术支持;而 TI 本身亦不断创新产品,例如:抬头显示 (HUD)、CMOS 雷达。
图1:TI 车用创新,以"安全、绿能及驾驶乐趣"为依归
资料来源:TI
"有些人或许会先入为主、误解机械运作比电子操控更安全,其实不然",李原荣解释,机械器件使用时间一长会产生机械疲劳,故机电整合有其迫切性。他认为,"台湾擅长资通信且拥有良好的工业客户基础,全球前十五大电源厂有七家是台商,在车用电子有很好的机会"。TI 半导体营销与应用嵌入式系统总监詹勋琪表示,TI 在车用已有 35 年经验,对用户最在乎的可靠度、质量和效率有很多着墨,TIDesigns 将有助车电产品开发更快速、更稳定;以 infotainment 周边接口为例,TI 也在最短时间造就 Type-C 参考设计,以便与最新产品介接。
聚焦投资,TIDesigns设计资源丰富
詹勋琪指出,ADAS 重点则在于影像的呈现,对摄影机与雷达的关注度日益升高。基于安全考虑,需要多组摄影机或雷达,进而衍生许多连接需求;例如,环景功能需要四个摄影镜头,摄影中枢须提供四组视频並列输入或利用同轴线做影像传输 (Power Over Coaxial, POC);这种情境下,TFT-LCD 车用的主板可能和屏幕分地而处,FPD-Link III 串行器—解串行 (SerDes) 可提高影音品质;至于高速通信,詹勋琪预测,车用以太网 (Auto Ethernet) 可能是百家争鸣之后的最终解。
此外,TI 备有 12V / 24V / 48V 电池保护电路等动力系统的电流传感参考设计,特别面向 48V 提供 10V~80V 宽幅输入和散热处理,以因应电压不稳的问题。另对于白天驾驶也要开启车灯照明的新规定,TI 主张须兼顾环保节能,维持看得到、但非强烈照明的状态,所以也有日行灯/尾灯、天窗电动马达等"以应用为取向"的参考设计,且所有设计资源皆上传官网,只要搜寻 TIDesigns、ADAS 等关键词,即可链接至相关页面。詹勋琪强调,TI 创新研发只集中火力在上述区块,以满足大部分市场为宗旨,而非针对特定客户开 IC。
照片人物:TI 半导体营销与应用嵌入式系统总监詹勋琪
"整合资源",也是 TI 携手中华汽车号召成立"次世代驾驶信息平台研发联盟"的初衷。现任联盟会长的帷享科技总经理陈加增以"次世代科技日新月异、智慧驾驶安全可靠、多元丰富信息平台"作为联盟自我期许的宣示。他指出,车用电子设计与制造首重可靠度,借助晨云软件所代理、号称万年不当机的 QNX 操作系统,以及从仿真、设计到验证的 V Model 周期,确保嵌入式平台的硬件设计与软件核心能满足车厂对于实时、稳定的需求。与此同时,传感技术也从影像进化到毫米波 (mmWave)。
"次世代驾驶信息平台研发联盟"众志成城
由明泰科技提供 24GHz 雷达盲点扫瞄以及前方 77GHz、200 公尺的长距离侦测,提供全周 360∘环景+侧视可视化效果,让驾驶人一目了然,而帷享科技本身就是从事车用影像技术开发与安全应用,金运科技则发展智能后视镜,并结合佐臻与新成员广睿国际的云服务,通过车载资通系统盒 (T-box) 实时把车辆周围的信息上传,或通过更多连结提供车队管理或影音娱乐。另有鉴于驾驶人希望在车辆熄火后,车电设备在不影响电池耗能下、还能运作一段时间,太极能源所开发的车用太阳能板可继续供电,为驾驶人提供 24 小时的数据记录或监控。
陈加增预告,"联盟未来会进一步结合自动停车、自动紧急煞车等低速主动控制,另车道跟随、自动定速巡航 (ACC) 应用亦在列,最终目标是做到自动驾驶"。詹勋琪补充,TI 创新以前装为主,但后装产品也有很多 TI 产品内嵌其中;Jacinto 系列处理器因具备市场扩展性,特别符合亚洲市场——Jacinto 经济版、Jacinto 6 标准版与 Jacinto 6+ 高端版,能涵盖同一应用区块的顶级到入门之适应性需求;去年与福斯汽车 (Volkswagen) 合作开发的 MIB II 信息娱乐平台,即组装了 TI Jacinto 系列处理器、电源管理集成电路 (IC) 和 FPD-Link III 串联器和解串器。
图2:ADAS、Infotainment/仪表板、车身/照明控制与电力传动系统,是 TI 四大创新目标
资料来源:TI
"拼命添加内核的暴力式提升运算能力,不能算是真创新",詹勋琪如此评论。因此,TI 不是只有在内核数量上做比拼,其策略是依客户需求选定适当的核心型号、频率及数量,如:ARM Cortex- R / Cortex- M,再据以开发不同价格带的 DSP、GPU 产品,获得不同区隔市场的认同。他直言,"开一颗 IC 的成本不便宜,若卖不出去也是白搭,故贴近市场为首要任务;曲高和寡的芯片只会难以销售,导致投资难以回收"。TI 是屹立九十年的老牌公司,投资前会审慎观察并评估长期的持续性;看的是十年、二十年的市场潜能,才会投入研发。
"从阳春到时尚"的汽、机车电动化,为产业带来新价值
反之,前几年看到手机、平板市场前景不佳,就毅然决定离开、另寻新市场,"传感融合"(Sensors Fusion) 就是其中一项。詹勋琪提到一个严肃话题:自动驾驶会牵涉到保险争议,出事由车主、乘客或车厂负责?"所以,现在摄影机加雷达并存已成趋势,而雷达的延伸可视范围、距离、速度、位置和角度皆不容忽视,高阶车款还会另配夜视 (night vision) 功能。理论上,每多加一个功能,安全性就更高;另 Mobileye 等先行者已将某项功能做到极致,迫使其他新进者尝试以多个传感器来寻求市场突破口,因而催生传感融合需求"。
詹勋琪也看好机车"从阳春到时尚"的电动化,对台湾是很好的契机,因为它是一种价值态度的反射。他分析,"车电设备每增加一个特性就有价格压力,研究显示,愿意花费 2,500 美元以上,去添购汽车额外特性的车主只有不到 30%;若概略将汽车与机车的终端售价差为十倍等比换算,那么机车族的同层价格线是 250 美元,开发者能加入的特性有限,但时尚就是另一个故事"。GOGORO 就是一例 (当中有超过 10 颗的 TI 嵌入式产品,包括:遥控、马达、传动……)。
图3:TI 在模拟信号链、嵌入式处理、无线连接和电源管理拥有完整解决方案
资料来源:TI
TI 同时也在观察智慧安全帽、机车仪表板、音乐播放设备、WiFi 传输、遥控器的更多可能性。詹勋琪总结 TI 在车用领域的优势:经过 35 年耕耘,对质量和可靠度有极高的承诺及兑现能力;而"产品温度耐受性"的胜出,更是关键所在,将直接关系到质量评估 (QE)——车辆容易身处高温环境,又可能须面临酷寒天候。另汽车是区域性、信任感很强的产业,产品要受到认可,往往须耗上数年时间;而产业联盟的分享资源可发挥正向综效。TI 会协助引领向 Tier 1 汽车制造商推广,创造接触机会;当有成员打进供应链,也能互相奥援、不需单打独斗。