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风向球1:创新科技加持,脱胎换骨 超乎想象的汽车 2.0,脚步近了!

时间:2018-05-15 13:05来源:COMPOTECHChina 作者:任苙萍 点击:
风向球1:创新科技加持,脱胎换骨 
超乎想象的汽车 2.0,脚步近了!
  
法国市调公司 Yole Développement 报告显示,2016 年车用传感器市值约 110 亿美元,2022 年估达 230 亿美元,以雷达与影像传感器为主力;值得留意的是,虽然目前雷达声势较旺,但未来"影像传感器"的成长力道更惊人,将从 22 亿美元成长至 77 亿美元,远胜雷达的 25 亿美元至 62 亿美元。他们十分看好"全自动驾驶车"(机器车,Robotic Vehicle) 的前景,预估 2032 年产量可达 1,000 万辆,但每辆车生命周期将缩短至 5 年左右。届时,光达 (LiDAR) 能创造约 315 亿美元营收,摄像头和惯性测量单元 (IMU) 则并列亚军,各约 210 亿美元水平。


图1:全自动驾驶车 (Robotic Vehicle) 感测技术发展蓝图
资料来源:Yole Développement 提供
 
不只陆地行走!汽车涉水、飞天指日可待
LiDAR 因生产成本高、预估未来几年平均售价仍居高不下;2017 年成本约 5,000 美元,整体市场规模达 3 亿美元。基于投资报酬率考虑,只有车队等商务应用较有机会,好消息是:2027 年其成本将大降至 1/10,但市值上看 44 亿美元。总裁兼执行长 Jean-Christophe Eloy 表示,手机产业促成低成本前沿微电子技术发展、连接设備加速通信与云计算基础架构结合,而无人车正好为高价技术提供测试平台。欲建立旗舰级全自驾车,截至 2027 年前,每年硬件支出将达 500 亿美元、2023 年将增至 3,000 亿美元,感测设备有 770 亿美元。
 
Eloy 指出,2012 年开始推动自动紧急煞车 (AEB) 与车道维持辅助 (LKA),从 2017 年调查发现:AEB 的实施确已减少 50% 的意外事故,预估 2022 年将强制标配,却仍有半数驾驶未体验 LKA 功能,因而衍生自动驾驶仪 (autopilot) 需求,揭开"假性自驾车"序幕。他主张,能借助摄像头、光达和雷达做积极响应并发展新的商业模式,才堪称真正自驾车 (技术虽未完全成熟,但今年传感和计算技术可望就绪),有两条发展路径:一是通过高级驾驶辅助系统 (ADAS) 从 Level 1 渐次演进,二是直接投入 Level 5 机器车,且涵盖陆行、涉水及飞天。

图2:全自动驾驶车 (Robotic Vehicle) 所搭载的电子组件
资料来源:Yole Développement 提供
 
"这绝非一厢情愿的妄想。1992 年,手机产业及其商业模式的前途预测是困难的,但 15 年后 iPhone 的出现改变了一切;2002 年社群平台的远景亦不明朗,经过 15 年的洗礼,Facebook 已成独角兽",Eloy 强调。以 2017 年为基准点推估,全自驾车的引爆点正是 2023 年!瑞萨电子 (Renesas) 汽车解决方案事业部资深工程师 Hirotaka Hara 进一步表示,绿能、连网和无人驾驶正引领汽车产业转型,此三大改变将同时发生并冲击既有市场结构,导致自有车 (Owner Car) 和服务车 (Service Car) 两大分流。
原有生态松动,ICT 业者有机会"化被动为主动"
 
前者以 Level 2/3 为主、少部分跨入 Level 4,旨在减少事故率、驾驶乐趣、便利性和经济效率,将由"以驾驶为中心"的技术驱动;后者以 Level 4 或 Level 5 为主,要求百分百安全、服务压力、运输融合和云计算能力,将由完全自驾技术领航。传感器,无疑是半导体的重点组件。现阶段处于美国汽车工程师协会 (SAE) 所定义的 Level 2 (ISO 26262 ASIL B / ASIL C),基本配备是两个以上的摄像头和 1~5 个雷达;2020~2021 年将升级至 Level 3~4,须搭载 9~16 个摄像头、5~12 个雷达、外加 2~6 个光达,若欲符合 ASIL D 要求,还需建置失效机制。

图3:ADAS 走向自驾车过程的技术演变
资料来源:瑞萨电子提供
 
Hara 还点出一个重要的趋势转变:IT 供货商和服务商将以创新方式建立价值链,现今的云服务着重为驾驶人提供维护服务导向的相关信息,多为预先建置、且数据握在车机原厂设备制造商 (OEM) 手上;今后将转向附加型服务 (add-on service),资通信 (ICT) 供货商及服务商有机会"化被动为主动",将这些聚合过的汽车大数据——包括感测数据、地图和行车路径,上传至云平台、创造新的服务业态。汽车计算系统将成为云世界中的边缘设备,以便让应用协作、使用机器学习 (Machine Learning) 做数据分析并聚焦于卸除及实时回应的优先性。
 
瑞萨在今年初美国 CES 所展示的概念验证 (POC) 自驾车原型,由 9 个摄像头、3 个雷达和一个光达组成。为加速全球伙伴在 ADAS 及自驾车的合作,瑞萨推出名为"autonomy"的完整端到端解决方案,串联汽车感测、认知决策到控制系统;而用于智能/环景摄像头和光达感测的 R-Car V3M 入门套件 (starter kit) 样本,亦于今年第一季出货。另一调研单位也察觉到生态系的变化——Strategy Analytics 全球汽车总监 Ian Riches 强调,今天的产业生态不再是单向供应链,而是错综复杂的网状 (Mesh) 连结!


 
图4:新世代的汽车产业生态打破单向关系,多方连结、错综复杂
资料来源:Strategy Analytics提供
 
循序渐进 vs. 一步到位,创新与制造可能分道而行
"这将打破原有的竞合关系。你的客户,也可能成为你的竞争者,反之亦然;所有玩家须找出、并确保在新成形之供应网络中的有利地位",他提醒。Riches 直指现有生态系面临以下挑战:迄今来自于完全自动驾驶的终端使用者营收贡献度为零,亟需重塑价值链,这将对一级 (Tier 1) 供货商亦带来某种程度上的压力:
●有越来越多的汽车制造商寻求新创、非传统的供货商协助创新,同时试图发展自有智财 (IP) 和解决方案;
●硬、软件整合不再只由 Tier 1 操盘,OEM 和工程服务伙伴也开始参与;
●半导体供货商可为 Tier 1 业者加值,藉以增加竞争优势。
 
Riches 指出,同样以汽车 2.0 为目标,传统业者选择按部就班、循序渐进,但新进厂商却力拼毕其功于一役,也吹皱半导体产业一池春水:受限于 ASIL 规范,传统嵌入式控制多采 90nm / 40nm CMOS 工艺的通用型微控制器 (MCU),但 ADAS 和连网信息娱乐系统 (Infotainment) 等应用,需要更高效能的处理器以加速边缘几何计算。于是,继 2016 年辉达 (Nvidia) DRIVE PX2 进入 14nm 后,今年三星 (Samsung) Exynos 9 亦拟采 10nm 生产,预估 2020 年Mobileye EyeQ5 更将迈向 7nm。不过,车用半导体的商机并非雨露均沾。
 
最大成长力道来自于"安全性"与"动力系统",其中又以内存、行动处理器/数字处理器/单芯片 (MPU / DSP / SoC)、线性及光学组件的成长率最高,而驾驶信息将趋于更复杂丛集与连网汽车的整合。此外,客制化的专用芯片 (ASIC) 将向可编程单芯片和标准通用芯片 (ASSP) 靠拢。与此同时,创新与制造可能呈现分道而行的局面,各司其职。耐人寻味的是,当一干软、硬件厂商将希望寄托于车联网 (V2X) 可带动相关服务时,Strategy Analytics 的市调数字却给了不一样的答案:美国有近三成的消费者表示只想拥有免费服务。

图5:车用半导体成长率预估 (依器件类别)
资料来源:Strategy Analytics提供
 
汽车 2.0,制造、设计、工艺与质量须合作无间
另有近 25% 表示可接受分享数据计划,其后依序是:购买车用 Wi-Fi 热点时顺带额外付费订购、按月订购、按次计费;须留意的是,即使设备厂商提出可免费使用服务、但条件是允许他们销售/使用个资供其他应用,愿意买单的消费者也顶多只有 7% 左右。"十年时间已足够让手机产业发生质变,但汽车创新却极其有限;然而,当实现完全自动驾驶后,汽车将不再是汽车",Riches 说。他认为,进化后的汽车 2.0 具有以下特色:可自动驾驶、完全连网环境,且由电力驱动、不再需要燃油引擎 (内燃机),汽车架构将变得更为集中化。
 
自动化与传感器融合 (Sensor Fusion) 是大势所趋,但传感器卖家理念与此多有冲突。机会的确存在,但不宜过度宣称;ADAS 或分立式解决方案仍是当下主流。晶圆代工厂 X-FAB 则从制造端角度来看车用半导体,现场应用工程资深经理陈子殷总结,功能、耐用、可靠、成本及 ISO TS / IATF 16949 质量认证系统是车用半导体的五大基本需求,0 ppm 更是业界共同追求的极致目标;要达到"零瑕疵",有赖制造测试、设计支持、工艺技术和质量系统紧密合作。
 
从创立之初就深耕车用半导体领域的 X-FAB 可提供以下服务:以六个标准偏差为限的集成电路仿真程序 (SPICE) 模型、可靠性规范、蒙地卡罗 (Monte- Carlo) 模型、安全工作区检查 (SOAC) 和可测试性设计 (DFT)。除了必要的操作条件检查,为因应可制造性测试 (DFM),已将内建功能列入数字函式库,可增加适用面向及设计工具的支持。X-FAB 在非易失性内存 (NVM) IP 亦着墨颇深、自有 IP,具备以下特性:高温耐受度达 175℃、失效冗余备援 (Failure redundant)、内嵌测试特性 (包括晶圆级测试能力),以及静电放电 (ESD)、电磁兼容性 (EMC) 对策。

图6:制造、设计、工艺与质量,相互支撑
资料来源:X-FAB提供
(责任编辑:jane)
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