未來五年國內(nèi)傳感器平均銷售增長率將達31%
統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,芯片在每輛汽車中的價值從2000年的250美元飆升至2017年的350美元,隨著智能化、電子化以及自動駕駛的發(fā)展,汽車中使用的芯片不斷增長。芯片對于汽車行業(yè)的重要性不斷增加,傳感器、存儲器、MCU、通信芯片……已經(jīng)融入汽車當中,成為不可缺少的組成部分。當前汽車芯片的發(fā)展情況如何?展現(xiàn)出哪些趨勢?中國芯片企業(yè)如何抓住發(fā)展機遇?本報策劃智能汽車核“芯”系列報道,探討其中的發(fā)展脈絡(luò)。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/201805/379276.htm隨著科技的發(fā)展,簡單的人機交互已經(jīng)難以滿足人們的需求,為了節(jié)約駕駛時間成本以及提升交通的安全性,自動駕駛技術(shù)應(yīng)運而生。工程師們利用傳感器不斷采集車輛周邊以及交通狀況的信息,并通過車聯(lián)網(wǎng)傳送到云端,利用大數(shù)據(jù)以及人工智能進行數(shù)據(jù)分析,再將控制指令傳回車輛執(zhí)行命令,這就是智能駕駛簡單的數(shù)據(jù)流程。由此可見,處于數(shù)據(jù)流程起步位置的傳感器起到?jīng)Q定性作用,那么它究竟是如何為整套系統(tǒng)提供支撐的呢?
自動駕駛加持,車載傳感重要性提升
自動駕駛需要對于周圍環(huán)境進行感測,如何將數(shù)據(jù)在不同環(huán)境下順利采集到自動駕駛系統(tǒng)中,是傳感器的基本功。
車載環(huán)境感知傳感器分為三類:一類是常規(guī)傳感器,如橫擺角速度傳感器、加速度傳感器、輪速傳感器等;一類是感知傳感器,它們安裝于汽車車身上,如雷達、攝像頭和超聲波等;還有一類可稱為虛擬傳感器,具有代表性的如數(shù)字地圖和無線通信等就屬于這個范疇。
目前市場上感知傳感器較為普及。據(jù)記者了解,在眾多感知傳感器設(shè)備中,毫米波雷達(前向)能實現(xiàn)最大范圍的感知,其次便是前視攝像頭。但是攝像頭也并不是全部可以感知大范圍的環(huán)境,它會根據(jù)中遠距離場景分為單、雙、三目等種類,感知對象包括車道線、交通標識、障礙物、行人。除此之外,還會受到光照以及天氣等外部條件變化的影響。另一方面,攝像頭對于處理器的軟硬件要求也較高,相關(guān)技術(shù)壁壘成為各大廠商爭相突破的重點。
攝像頭對于信息的采集需要圖像傳感器的支持,目前市場上的圖像傳感器種類繁多,功能也多有不同。意法半導(dǎo)體與以色列汽車遠紅外成像技術(shù)(FIR)創(chuàng)業(yè)公司AdaSky宣布一份技術(shù)合作協(xié)議,利用ST專有的28納米FD-SOI(全耗盡型絕緣體上硅)工藝生產(chǎn)定制芯片,然后將該芯片集成于AdaSky紅外熱像儀,制成了名為為Viper的圖像傳感器。據(jù)記者了解,Viper可以解決目前圖像傳感器最為撓頭的問題:惡劣天氣以及昏暗光線下如何識別公路和周邊環(huán)境。
Viper在攝像頭的幫助下,利用FIR微輻射熱計傳感器來探測目標物體的溫度,采用基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的獨有算法對障礙進行分類,以此克服傳感器在某些光線或天氣條件下的短板和弱項。據(jù)意法半導(dǎo)體部門副總裁兼汽車數(shù)字產(chǎn)品部總經(jīng)理Fabio Marchio介紹,Viper強大的紅外視覺傳感器和高價值的算法給現(xiàn)有的傳感器增加一個高價值的互補性信息層。“行駛條件依然是自動駕駛主要關(guān)心的問題之一,如何解決形式條件帶來的挑戰(zhàn)性困難,正是我們努力的方向。”Fabio Marchio說。
市場增長,國際巨頭紛紛入局
受到市場快速發(fā)展的影響,國際主要智能汽車與傳感器企業(yè)紛紛重點布局汽車用智能傳感領(lǐng)域。谷歌公司最早開始對智能汽車技術(shù)進行研究,利用傳感器獲取3D街景地圖,通過其環(huán)境感知系統(tǒng)方案,再加上360度掃描式激光雷達傳感器,就可以完成對周圍環(huán)境的信息采集。谷歌計算智能汽車與周邊目標物體的距離、速度和角度等物理信息是通過頂置式激光雷達傳感器來實現(xiàn)的,據(jù)專家分析,這部分的激光雷達是導(dǎo)致智能汽車難以產(chǎn)業(yè)化的原因之一。除了成本居高不下之外,在霧靄、暴雨和暴雪等惡劣天氣下,汽車的性能和穩(wěn)定性都會受到一定的影響。
德國大陸公司研發(fā)的智能汽車所使用的傳感器是另一類型的代表——多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)。其技術(shù)方案是通過毫米波雷達和相機等低成本的環(huán)境感知傳感器,感知車輛周圍的環(huán)境信息。在其整輛車上,具有智能天線模塊,可將整車的信息與外界進行交流。
博世也是傳感器國際大廠之一,產(chǎn)品覆蓋領(lǐng)域主要在毫米波雷達方面,目前技術(shù)發(fā)展集中于24GHz和77GHz,24GHz主要用在汽車后方,實現(xiàn)近距離探測,77GHz則用于前方與側(cè)面。“博世是全球最大的MEMS傳感器提供廠商。未來車聯(lián)網(wǎng)是一個大方向,還有很多不同的挑戰(zhàn),但是博世已經(jīng)準備好開拓產(chǎn)品應(yīng)用,提供更適合的解決方案給博世的使用設(shè)計創(chuàng)造者。”博世亞太區(qū)總裁Leopold Beer在BMA400新品發(fā)布會上對記者說。
集邦拓墣產(chǎn)業(yè)研究院分析師林雅惠表示,隨著各國對于專用頻段劃定,79GHz有望取代24GHz。除了毫米波雷達,博世在超音波雷達方面也有成熟產(chǎn)品。博世超音波雷達具有成本低廉、穿透力強、衰減小等優(yōu)勢,并且小型化技術(shù)發(fā)展仍有進步空間。
中國車用傳感器產(chǎn)業(yè),需盡快掌握核心技術(shù)
傳感器融合必然是未來發(fā)展的一個趨勢。自動駕駛通過傳感器持續(xù)不斷地收集車輛外部的環(huán)境信息,判斷周遭環(huán)境中運動以及靜止的物體,并對運動的物體進行檢測和跟蹤,再通過人工智能來判斷目標是否會造成威脅。整個系統(tǒng)采集的信息量巨大,絕非一個或者一種傳感器可以支撐,這就需要將不同的傳感器進行融合,優(yōu)化各傳感器的加權(quán)值,提高輸出目標數(shù)據(jù)精度和減少傳感器自身帶來的誤差。“傳感器各有優(yōu)勢,但就單一傳感器而言,仍受限于天候與車輛高速行駛等因素干擾,使得感測融合(Sensor Fusion)與結(jié)合車聯(lián)網(wǎng)(V2X)成為自動駕駛技術(shù)開發(fā)的重點方向。”林雅惠說。
除此之外,解決多重傳感器在非結(jié)構(gòu)化道路中難以完全滿足車輛感知周圍環(huán)境信息的問題,也將是傳感器發(fā)展的一個重點。市場上解決這個問題需要用到機器學(xué)習或者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能算法,這便會帶來了運算速度及信息存儲量的技術(shù)壁壘。
“感測融合指處理器能夠同時匯集并運算多種信號,以應(yīng)對復(fù)雜的環(huán)境感知需求,幫助車輛做出更安全的控制指令;結(jié)合車聯(lián)網(wǎng)則幫助車輛實時與周圍的車輛、行人、基礎(chǔ)設(shè)施等發(fā)出航向信息,幫助其他車輛進行路徑規(guī)劃。上述兩種技術(shù)將作為實現(xiàn)自動駕駛的重要輔助,有效提升自動駕駛系統(tǒng)安全性。”林雅惠說。
目前,中國在車載傳感器中做得比較好的是毫米波雷達,廠商包括易道、森思泰克、卓泰達等。在車載鏡頭部分也有一些公司進行技術(shù)研發(fā),例如蘇州智華、邁瑞思、浙江??蹬c北京經(jīng)緯恒潤等。但是談到整體實力,中國車載傳感器技術(shù)依舊落后。
國家質(zhì)檢總局原總工程師劉兆彬提出快速提升我國傳感器標準化水平。他表示,我國傳感器產(chǎn)業(yè)總體處于中低端水平,要使物聯(lián)網(wǎng)、傳感器產(chǎn)業(yè)由中低端向中高端轉(zhuǎn)型,就要大力提升產(chǎn)業(yè)價值鏈的協(xié)同,爭取掌握相應(yīng)產(chǎn)品的定價權(quán)。
“中國車用傳感器一直高度依賴進口,相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展落后于歐美國家,尚未形成獨立產(chǎn)業(yè)。就目前中國自產(chǎn)的傳感器而言,仍存在感測精度較低、抗干擾性弱等問題,加上中國缺乏一級供應(yīng)商,使得傳感器廠商也難以系統(tǒng)地進入規(guī)模較大的整車廠,僅能基本滿足小批量、低階車的需求。”林雅惠說。
Isuppli汽車電子分析師王仁震表示,中國汽車電子的外資企業(yè)數(shù)量雖少,但是卻占據(jù)了市場的半壁江山。越來越多的外資企業(yè)都加大了對中國市場的研發(fā)投入。“對中國汽車電子企業(yè)來說,既是機遇,又是挑戰(zhàn)。未來中國車載多媒體市場增長將放緩,但在主動安全系統(tǒng)應(yīng)用的旺盛需求驅(qū)動下,中國傳感器市場將大幅增長。”王仁震說。
隨著中國成為全球最大汽車市場,傳感器的整體規(guī)模必然會擴張。“未來五年,國內(nèi)傳感器市場平均銷售增長率將達31%。汽車電子會是中國傳感器需求規(guī)??焖僭鲩L的主要動力。”金模工控網(wǎng)首席分析師羅百輝說。
龐大的市場規(guī)模的確有機會帶動國內(nèi)車用傳感器發(fā)展。“尤其中國在自動駕駛發(fā)展上,算法與數(shù)據(jù)方面并不落后于歐美國家,為求更佳的軟硬件整合,國際自動駕駛解決方案提供商亦開始尋求中國的合作伙伴,故傳感器從業(yè)者應(yīng)積極擴張與解決方案提供商的合作網(wǎng)絡(luò),以次系統(tǒng)的方式進入整車廠的供應(yīng)體系。”林雅惠說。
另一方面,中美貿(mào)易摩擦,汽車電子是主角,車用傳感器是美國本次征稅清單限制范圍的主要部分。TrendForce集邦咨詢認為,中國對美出口較少,貿(mào)易摩擦影響幾乎可以忽略不計,短期內(nèi)甚至可能會有利于中國企業(yè)獲得自主科技創(chuàng)新與增強自主知識產(chǎn)權(quán)實力的空間和機會。
“暫時還沒看到影響,也許還需要一點時間,并且根據(jù)我了解到的部分,目前歐洲和中國的器件在這個傳感器市場上占比還是很大的,傳感器種類較多,美國也有不少傳感器公司。”意法半導(dǎo)體微電機產(chǎn)品部市場經(jīng)理秦亮說。
但長遠來看,當產(chǎn)業(yè)進入到白熱化競爭階段,并且中國還未能掌握核心技術(shù)時,該關(guān)稅清單則可能阻礙中國掌握汽車傳感器發(fā)展的核心技術(shù)。所以,對于國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)來說,需盡快掌握核心技術(shù)。
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