自駕車(chē)驅(qū)動(dòng)科技創(chuàng)新 半導(dǎo)體居功甚偉

隨著汽車(chē)和科技產(chǎn)業(yè)間傳統(tǒng)界線愈來(lái)愈模糊，汽車(chē)領(lǐng)域自駕車(chē)技術(shù)發(fā)展正加速移動(dòng)和運(yùn)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(jì)安全、有效率、便利的自駕車(chē)，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(dòng)力總成電動(dòng)化、自駕系統(tǒng)以及大量半導(dǎo)體零組件等，因此如感測(cè)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(chē)發(fā)展的重要?jiǎng)?chuàng)新領(lǐng)域。

在自駕車(chē)技術(shù)進(jìn)展下，目前正從雷達(dá)、光達(dá)(LiDAR)到訊號(hào)處理等多個(gè)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(duì)傳統(tǒng)汽車(chē)制造商形成新挑戰(zhàn)。反觀隨著自駕車(chē)傳感器資料搜集量大增，對(duì)存儲(chǔ)器、特別是高速存儲(chǔ)器的需求也可望持續(xù)成長(zhǎng)，對(duì)相關(guān)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器廠有望帶來(lái)新市場(chǎng)商機(jī)，也讓半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在汽車(chē)科技領(lǐng)域找到新的立足點(diǎn)。

自駕車(chē)帶動(dòng)對(duì)更多半導(dǎo)體零組件采用需求，相關(guān)感測(cè)技術(shù)持續(xù)優(yōu)化。

推進(jìn)感測(cè)技術(shù)持續(xù)突破

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

如攝影機(jī)為基礎(chǔ)的視覺(jué)系統(tǒng)能捕捉豐富的視覺(jué)化信息，但卻較無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)出與行車(chē)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(cè)量，但卻容易受起霧、眩光或煙霧等情況導(dǎo)致偵測(cè)不準(zhǔn)確；傳統(tǒng)雷達(dá)雖不受天候或特殊路況影響偵測(cè)，但卻無(wú)法偵測(cè)到光達(dá)水平的高分辨率3D圖象。因此多數(shù)自駕車(chē)開(kāi)發(fā)商均采三者互補(bǔ)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，僅Tesla至今仍堅(jiān)持不采光達(dá)，認(rèn)為成本太高。

Electronic Design報(bào)導(dǎo)，隨著影像傳感器、影像處理算法、高效能運(yùn)算硬件等技術(shù)持續(xù)進(jìn)步，自駕車(chē)或先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)采用的攝影機(jī)感測(cè)技術(shù)可望持續(xù)推進(jìn)，這些技術(shù)在未來(lái)也仍會(huì)是自駕車(chē)開(kāi)發(fā)創(chuàng)新的關(guān)鍵發(fā)展領(lǐng)域。

光達(dá)、雷達(dá)、攝影機(jī)各據(jù)擅場(chǎng)

攝影機(jī)感測(cè)技術(shù)將與其它感測(cè)技術(shù)結(jié)合，用于捕捉詳細(xì)的自駕車(chē)行車(chē)周遭3D畫(huà)面，且未來(lái)隨著搭載攝影機(jī)感測(cè)技術(shù)的車(chē)輛數(shù)量成長(zhǎng)，這些車(chē)輛在路上行走也將成為道路路況、交通、行車(chē)危害、停車(chē)格數(shù)量以及其它信息等有價(jià)值資料提供來(lái)源。

部分嵌入式視覺(jué)系統(tǒng)采用FPGA和GPU，這類處理器相當(dāng)適合于汽車(chē)或自駕車(chē)視覺(jué)處理算法所需的高度并行運(yùn)算需求。至今業(yè)界發(fā)展較領(lǐng)先的汽車(chē)視覺(jué)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(shí)道路條件下進(jìn)行廣泛的測(cè)試，這有助算法以及芯片技術(shù)持續(xù)進(jìn)化。

光達(dá)方面，相較于早期自駕車(chē)平臺(tái)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(cè)效能，因此帶動(dòng)近年固態(tài)光達(dá)系統(tǒng)發(fā)展，比傳統(tǒng)機(jī)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(zhǎng)的測(cè)距及更高的分辨率水平。

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

汽車(chē)?yán)走_(dá)則是目前自駕車(chē)產(chǎn)業(yè)中發(fā)展最成熟的感測(cè)技術(shù)之一，早在2000年初首代主動(dòng)式定速巡航(ACC)系統(tǒng)推出時(shí)便開(kāi)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(cè)，成為彌補(bǔ)自駕車(chē)光達(dá)、攝影機(jī)感測(cè)技術(shù)不足一大必要感測(cè)裝置，在感測(cè)融合及對(duì)安全性冗余要求下，預(yù)期雷達(dá)在未來(lái)自駕車(chē)系統(tǒng)發(fā)展上仍會(huì)扮演一定要角。

盡管雷達(dá)技術(shù)相對(duì)發(fā)展較成熟，但對(duì)更先進(jìn)自駕車(chē)技術(shù)來(lái)說(shuō)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(zhǎng)距離偵測(cè)效能，對(duì)行車(chē)周遭非金屬玉體偵測(cè)有較高的反射率，這對(duì)偵測(cè)行人及動(dòng)物是需要的。

訊號(hào)處理算法持續(xù)演進(jìn)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(jìn)雷達(dá)更高的功能集成，可設(shè)計(jì)出更小型雷達(dá)系統(tǒng)，汽車(chē)?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(dòng)程序優(yōu)化為核心

多數(shù)自駕車(chē)系統(tǒng)創(chuàng)新以優(yōu)化自駕車(chē)虛擬驅(qū)動(dòng)程序?yàn)楹诵?，此即自駕車(chē)的運(yùn)行中樞，這包含機(jī)器學(xué)習(xí)算法及連結(jié)車(chē)輛感測(cè)、驅(qū)動(dòng)和通訊子系統(tǒng)的中介軟件。這也是自駕車(chē)技術(shù)的核心。

未來(lái)自駕車(chē)開(kāi)發(fā)業(yè)者有可能授權(quán)其虛擬驅(qū)動(dòng)程序軟件堆疊給傳統(tǒng)汽車(chē)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(tái)，然而這些標(biāo)準(zhǔn)尚未完全定義，部分感測(cè)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(chǔ)器成必備元件

對(duì)美光(Micron)等存儲(chǔ)器業(yè)者而言，過(guò)去PC市場(chǎng)是存儲(chǔ)器需求最主要來(lái)源，但這幾年行動(dòng)裝置、資料中心服務(wù)器等改成為存儲(chǔ)器供貨主要市場(chǎng)，如今隨著自駕車(chē)技術(shù)開(kāi)展，由于一輛自駕車(chē)需搭載龐大運(yùn)算能力，相應(yīng)對(duì)存儲(chǔ)器將形成更大需求，特別是高速存儲(chǔ)器將成為未來(lái)自駕車(chē)必備零組件，成為未來(lái)存儲(chǔ)器業(yè)者潛在新機(jī)會(huì)。

如美光在2018年曾透露，該公司2017會(huì)計(jì)年度汽車(chē)應(yīng)用存儲(chǔ)器銷售整體市場(chǎng)機(jī)會(huì)為25億美元，與當(dāng)時(shí)美光稱該公司資料中心和行動(dòng)市場(chǎng)銷售機(jī)會(huì)分別是290億美元和450億美元相比，汽車(chē)存儲(chǔ)器市場(chǎng)規(guī)模相對(duì)仍小上許多。

但如今美光預(yù)估該公司2021年度汽車(chē)用存儲(chǔ)器銷售市場(chǎng)機(jī)會(huì)將成長(zhǎng)至59億美元，亦即4年成長(zhǎng)超過(guò)1倍。即使這個(gè)數(shù)字和美光預(yù)估同期資料中心和行動(dòng)市場(chǎng)分別的620億美元和540億美元相比，依舊是小巫見(jiàn)大巫，但成長(zhǎng)超過(guò)1倍已顯示出車(chē)用存儲(chǔ)器市場(chǎng)持續(xù)擴(kuò)大的意義，預(yù)期未來(lái)這塊市場(chǎng)應(yīng)會(huì)繼續(xù)快速成長(zhǎng)。

美光曾指出，一輛Level 3等級(jí)自駕車(chē)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(chǎng)上將普及。更值得注意的是，美光也預(yù)估到了2025年汽車(chē)將達(dá)到Level 5全自駕水平，Level 5全自駕車(chē)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(chē)所需搭載DRAM及NAND Flash容量，分別增加超過(guò)4倍以及約4倍。

如果美光的預(yù)估準(zhǔn)確，未來(lái)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)應(yīng)可提供存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)一個(gè)長(zhǎng)期且持續(xù)成長(zhǎng)的存儲(chǔ)器供應(yīng)市場(chǎng)。目前如NVIDIA發(fā)表的自駕車(chē)Pegasus運(yùn)算平臺(tái)，便采用業(yè)界最先進(jìn)DRAM技術(shù)開(kāi)發(fā)，宣稱可提供每秒超過(guò)1TB的存儲(chǔ)器帶寬，以達(dá)Level 5效能所需。

因此，雖目前汽車(chē)或自駕車(chē)仍非存儲(chǔ)器業(yè)者主要銷售市場(chǎng)，如美光最新一季僅11%營(yíng)收，貢獻(xiàn)自與存儲(chǔ)器和儲(chǔ)存產(chǎn)品銷往汽車(chē)產(chǎn)業(yè)等有關(guān)的嵌入式業(yè)務(wù)，反觀美光計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)貢獻(xiàn)50%營(yíng)收、行動(dòng)市場(chǎng)貢獻(xiàn)22%，且短中期也無(wú)需指望自駕車(chē)市場(chǎng)成長(zhǎng)，可為存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)帶來(lái)更大營(yíng)收貢獻(xiàn)潛力，因還需考量DRAM及NAND Flash近期價(jià)格滑落市況情勢(shì)。

不過(guò)從長(zhǎng)時(shí)間看，預(yù)期汽車(chē)或自駕車(chē)內(nèi)建更多存儲(chǔ)器的持續(xù)性需求趨勢(shì)，只會(huì)為存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造更多存儲(chǔ)器需求，這仍可望讓存儲(chǔ)器業(yè)者受惠新市場(chǎng)的營(yíng)收挹注。