自駕車驅(qū)動科技創(chuàng)新 半導(dǎo)體居功甚偉

隨著汽車和科技產(chǎn)業(yè)間傳統(tǒng)界線愈來愈模糊，汽車領(lǐng)域自駕車技術(shù)發(fā)展正加速移動和運輸領(lǐng)域科技導(dǎo)入與創(chuàng)新，正逐漸顛覆既有產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，例如若要設(shè)計安全、有效率、便利的自駕車，需要在云端及邊緣端復(fù)雜技術(shù)的集成，包含資料連網(wǎng)、動力總成電動化、自駕系統(tǒng)以及大量半導(dǎo)體零組件等，因此如感測與感知系統(tǒng)、以及功率優(yōu)化的高效能處理器，將成為自駕車發(fā)展的重要創(chuàng)新領(lǐng)域。

在自駕車技術(shù)進展下，目前正從雷達(dá)、光達(dá)(LiDAR)到訊號處理等多個科技零組件領(lǐng)域創(chuàng)新形成連鎖效應(yīng)，即使如此，此一快速創(chuàng)新步伐也正對傳統(tǒng)汽車制造商形成新挑戰(zhàn)。反觀隨著自駕車傳感器資料搜集量大增，對存儲器、特別是高速存儲器的需求也可望持續(xù)成長，對相關(guān)半導(dǎo)體存儲器廠有望帶來新市場商機，也讓半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在汽車科技領(lǐng)域找到新的立足點。

自駕車帶動對更多半導(dǎo)體零組件采用需求，相關(guān)感測技術(shù)持續(xù)優(yōu)化。

推進感測技術(shù)持續(xù)突破

自駕車必須具備絕佳且高度安全、準(zhǔn)確的行車周遭感知功能，以能進行精確定位、環(huán)境偵測、分類移動或固定不動物體，以及偵測與這些物體之間的正確距離，因而現(xiàn)行多數(shù)自駕車需要部署一組感測及感知系統(tǒng)，包含以攝影機為基礎(chǔ)的嵌入式視覺系統(tǒng)、雷達(dá)及光達(dá)傳感器，這些感測技術(shù)可彼此提供互補性，并可集成至自駕車有效的傳感器套件中。

如攝影機為基礎(chǔ)的視覺系統(tǒng)能捕捉豐富的視覺化信息，但卻較無法準(zhǔn)確測出與行車周遭物體間的距離；光達(dá)的高分辨率可提供精確的范圍測量，但卻容易受起霧、眩光或煙霧等情況導(dǎo)致偵測不準(zhǔn)確；傳統(tǒng)雷達(dá)雖不受天候或特殊路況影響偵測，但卻無法偵測到光達(dá)水平的高分辨率3D圖象。因此多數(shù)自駕車開發(fā)商均采三者互補的系統(tǒng)設(shè)計，僅Tesla至今仍堅持不采光達(dá)，認(rèn)為成本太高。

Electronic Design報導(dǎo)，隨著影像傳感器、影像處理算法、高效能運算硬件等技術(shù)持續(xù)進步，自駕車或先進駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)采用的攝影機感測技術(shù)可望持續(xù)推進，這些技術(shù)在未來也仍會是自駕車開發(fā)創(chuàng)新的關(guān)鍵發(fā)展領(lǐng)域。

光達(dá)、雷達(dá)、攝影機各據(jù)擅場

攝影機感測技術(shù)將與其它感測技術(shù)結(jié)合，用于捕捉詳細(xì)的自駕車行車周遭3D畫面，且未來隨著搭載攝影機感測技術(shù)的車輛數(shù)量成長，這些車輛在路上行走也將成為道路路況、交通、行車危害、停車格數(shù)量以及其它信息等有價值資料提供來源。

部分嵌入式視覺系統(tǒng)采用FPGA和GPU，這類處理器相當(dāng)適合于汽車或自駕車視覺處理算法所需的高度并行運算需求。至今業(yè)界發(fā)展較領(lǐng)先的汽車視覺處理解決方案為英特爾(Intel)旗下Mobileye的EyeQ系列，為專用的硬件加速ASIC。Mobileye在ADAS應(yīng)用領(lǐng)域領(lǐng)先一大重要因素，在于已在真實道路條件下進行廣泛的測試，這有助算法以及芯片技術(shù)持續(xù)進化。

光達(dá)方面，相較于早期自駕車平臺搭載的光達(dá)較笨重且高成本，如今業(yè)界持續(xù)在縮小光達(dá)體積及降低生產(chǎn)成本上努力，但仍不失原有偵測效能，因此帶動近年固態(tài)光達(dá)系統(tǒng)發(fā)展，比傳統(tǒng)機械式光達(dá)系統(tǒng)在復(fù)雜度、大小和成本上都所有降低，唯一固態(tài)光達(dá)需克服的是讓系統(tǒng)達(dá)到更長的測距及更高的分辨率水平。

在此情況下，也正帶動雷射發(fā)射技術(shù)、光學(xué)、光傳感器和訊號處理等技術(shù)持續(xù)演進，如砷化鎵(GaAs)光傳感器、采MEMS技術(shù)的視覺波束控制技術(shù)，以及先進訊號處理算法等。

汽車?yán)走_(dá)則是目前自駕車產(chǎn)業(yè)中發(fā)展最成熟的感測技術(shù)之一，早在2000年初首代主動式定速巡航(ACC)系統(tǒng)推出時便開始采用。由于雷達(dá)不受起霧、路上有煙霧等天候不良條件等影響偵測，成為彌補自駕車光達(dá)、攝影機感測技術(shù)不足一大必要感測裝置，在感測融合及對安全性冗余要求下，預(yù)期雷達(dá)在未來自駕車系統(tǒng)發(fā)展上仍會扮演一定要角。

盡管雷達(dá)技術(shù)相對發(fā)展較成熟，但對更先進自駕車技術(shù)來說仍有持續(xù)創(chuàng)新的空間，如在77-GHz頻段的高頻雷達(dá)可改善長距離偵測效能，對行車周遭非金屬玉體偵測有較高的反射率，這對偵測行人及動物是需要的。

訊號處理算法持續(xù)演進下，也將有助雷達(dá)技術(shù)效能不斷提升。采用RF CMOS技術(shù)也可促進雷達(dá)更高的功能集成，可設(shè)計出更小型雷達(dá)系統(tǒng)，汽車?yán)走_(dá)系統(tǒng)單芯片(SoC)技術(shù)即這類創(chuàng)新一大案例。

虛擬驅(qū)動程序優(yōu)化為核心

多數(shù)自駕車系統(tǒng)創(chuàng)新以優(yōu)化自駕車虛擬驅(qū)動程序為核心，此即自駕車的運行中樞，這包含機器學(xué)習(xí)算法及連結(jié)車輛感測、驅(qū)動和通訊子系統(tǒng)的中介軟件。這也是自駕車技術(shù)的核心。

未來自駕車開發(fā)業(yè)者有可能授權(quán)其虛擬驅(qū)動程序軟件堆疊給傳統(tǒng)汽車制造商，用于集成至其為傳感器、資料通訊協(xié)定等采用標(biāo)準(zhǔn)接口的平臺，然而這些標(biāo)準(zhǔn)尚未完全定義，部分感測技術(shù)也仍未發(fā)展成熟到足以和控制系統(tǒng)做出區(qū)隔。

半導(dǎo)體需求只增不減　高速存儲器成必備元件

對美光(Micron)等存儲器業(yè)者而言，過去PC市場是存儲器需求最主要來源，但這幾年行動裝置、資料中心服務(wù)器等改成為存儲器供貨主要市場，如今隨著自駕車技術(shù)開展，由于一輛自駕車需搭載龐大運算能力，相應(yīng)對存儲器將形成更大需求，特別是高速存儲器將成為未來自駕車必備零組件，成為未來存儲器業(yè)者潛在新機會。

如美光在2018年曾透露，該公司2017會計年度汽車應(yīng)用存儲器銷售整體市場機會為25億美元，與當(dāng)時美光稱該公司資料中心和行動市場銷售機會分別是290億美元和450億美元相比，汽車存儲器市場規(guī)模相對仍小上許多。

但如今美光預(yù)估該公司2021年度汽車用存儲器銷售市場機會將成長至59億美元，亦即4年成長超過1倍。即使這個數(shù)字和美光預(yù)估同期資料中心和行動市場分別的620億美元和540億美元相比，依舊是小巫見大巫，但成長超過1倍已顯示出車用存儲器市場持續(xù)擴大的意義，預(yù)期未來這塊市場應(yīng)會繼續(xù)快速成長。

美光曾指出，一輛Level 3等級自駕車將需內(nèi)建約16GB的DRAM和256GB容量的NAND Flash，并預(yù)期到了2021年Level 3自駕技術(shù)在市場上將普及。更值得注意的是，美光也預(yù)估到了2025年汽車將達(dá)到Level 5全自駕水平，Level 5全自駕車將需要內(nèi)建74GB的DRAM以及1TB容量的NAND Flash，這將比Level 3自駕車所需搭載DRAM及NAND Flash容量，分別增加超過4倍以及約4倍。

如果美光的預(yù)估準(zhǔn)確，未來汽車產(chǎn)業(yè)應(yīng)可提供存儲器產(chǎn)業(yè)一個長期且持續(xù)成長的存儲器供應(yīng)市場。目前如NVIDIA發(fā)表的自駕車Pegasus運算平臺，便采用業(yè)界最先進DRAM技術(shù)開發(fā)，宣稱可提供每秒超過1TB的存儲器帶寬，以達(dá)Level 5效能所需。

因此，雖目前汽車或自駕車仍非存儲器業(yè)者主要銷售市場，如美光最新一季僅11%營收，貢獻自與存儲器和儲存產(chǎn)品銷往汽車產(chǎn)業(yè)等有關(guān)的嵌入式業(yè)務(wù)，反觀美光計算機與網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)貢獻50%營收、行動市場貢獻22%，且短中期也無需指望自駕車市場成長，可為存儲器產(chǎn)業(yè)帶來更大營收貢獻潛力，因還需考量DRAM及NAND Flash近期價格滑落市況情勢。

不過從長時間看，預(yù)期汽車或自駕車內(nèi)建更多存儲器的持續(xù)性需求趨勢，只會為存儲器產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造更多存儲器需求，這仍可望讓存儲器業(yè)者受惠新市場的營收挹注。