鎖定商機(jī)！看各大廠商如何布局ADAS - 全文

　　如今，先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）是成長(zhǎng)最快速的汽車(chē)應(yīng)用。據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Gartner的報(bào)告估計(jì)，ADAS規(guī)模將從2014年的56億美元成長(zhǎng)至2018年的 102億美元，在2013~2018年之間實(shí)現(xiàn)17.1%的年復(fù)合成長(zhǎng)率，相關(guān)半導(dǎo)體產(chǎn)品的消耗量同時(shí)間則將從13.8億美元成長(zhǎng)至 24億美元，其間年復(fù)合成長(zhǎng)率將達(dá)到15.5%。

　　那么，ADAS對(duì)于汽車(chē)產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈會(huì)產(chǎn)生什么影響？其實(shí)，大多數(shù)原始設(shè)備制造商（OEM）已經(jīng)規(guī)劃了全自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展藍(lán)圖。這些OEM已經(jīng)定義了一系列的應(yīng)用，打算從現(xiàn)在起到2025年之間陸續(xù)向終端消費(fèi)者推出，并隨之在這段期間內(nèi)不斷改進(jìn)ADAS特性與功能。

　　對(duì)ADAS來(lái)說(shuō)，要分析某種組件是否適用并不容易，因?yàn)橐C合考慮各種運(yùn)算效能、功耗以及功能安全性等要求，只是大多數(shù)消費(fèi)性電子等級(jí)的半導(dǎo)體組件產(chǎn)品都無(wú)法滿(mǎn)足這么高的要求。以安全性為核心的駕駛輔助系統(tǒng)，支持行人偵測(cè)/避讓、車(chē)道偏離警報(bào)/糾正、交通標(biāo)志識(shí)別、全景影像、疲勞監(jiān)控等，這些應(yīng)用以及其他多種應(yīng)用，需要一種全新類(lèi)別的系統(tǒng)單芯片來(lái)滿(mǎn)足該系統(tǒng)日益成長(zhǎng)的需求。

　　什么是ADAS系統(tǒng)？

　　ADAS即先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)又稱(chēng)主動(dòng)安全系統(tǒng)，主要包括車(chē)身電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESC、自適應(yīng)巡航系統(tǒng)ACC、車(chē)道偏移報(bào)警系統(tǒng)LDW、車(chē)道保持系統(tǒng)LKA、前向碰撞預(yù)警系統(tǒng) FCW、自動(dòng)緊急剎車(chē)系統(tǒng)AEB、交通標(biāo)志識(shí)別TSR、盲點(diǎn)探測(cè)BSD、夜視系統(tǒng)NV、自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)APS等。

　　ADAS內(nèi)每一類(lèi)子系統(tǒng)在運(yùn)作時(shí)，皆不脫離信息的搜集、處理與判斷，以及判斷完畢后系統(tǒng)給予車(chē)體指令，使汽車(chē)進(jìn)行不同動(dòng)作等各階段。在這樣的流程中，雷達(dá)和攝影機(jī)等傳感器，以及MCU或影像處理IC等處理器，就成了最主要的使用元件。

　　不僅如此，ADAS子系統(tǒng)采用的感測(cè)方式可多于一種。以停車(chē)輔助系統(tǒng)為例，當(dāng)駕駛者進(jìn)行「停車(chē)」動(dòng)作時(shí)，車(chē)內(nèi)熒幕上所顯示的后側(cè)影像畫(huà)面，與車(chē)體過(guò)于靠近障礙物時(shí)所響起的雷達(dá)警示音，即為同時(shí)使用影像和雷達(dá)感測(cè)的結(jié)果。

　　值得一提的是，ADAS并非所有子系統(tǒng)皆有獨(dú)立傳感器，有時(shí)不同系統(tǒng)可共享相同的攝影機(jī)，例如置于車(chē)內(nèi)中央的后照鏡后方可捕捉車(chē)體前方影像的前鏡頭，就可同時(shí)使用在前方碰撞警示和車(chē)道偏移警示系統(tǒng)中，讓后端處理器分別進(jìn)行運(yùn)算即可。

　　車(chē)用雷達(dá)包含超音波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)與光波雷達(dá)等，各有優(yōu)勢(shì)。目前ADAS系統(tǒng)最常使用的主流雷達(dá)為毫米波雷達(dá)，包括頻段為24GHz的短/中距離雷達(dá)（偵測(cè)距離約50～70公尺）和77GHz的長(zhǎng)距離雷達(dá)。近年來(lái)，79GHz頻段的雷達(dá)開(kāi)始受到注目，其精確度為77GHz雷達(dá)的2～4倍，探測(cè)距離約70公尺左右，屬中距離雷達(dá)范疇，有機(jī)會(huì)取代部分24GHz雷達(dá)市場(chǎng)，但由于79GHz在許多國(guó)家為尚未開(kāi)放的頻段，發(fā)展態(tài)勢(shì)仍有待觀察。

　　由于ADAS各系統(tǒng)皆可利用影像作為輔助駕駛的方式之一，使影像傳感器近幾年來(lái)成長(zhǎng)幅度顯著。雷達(dá)和影像感測(cè)若能相互搭配，將達(dá)到相輔相成的效果，因此在處理器或MCU中加入整合不同訊號(hào)的感測(cè)融合技術(shù)，讓處理器能運(yùn)算多種訊號(hào)，成為重要趨勢(shì)。不過(guò)，在開(kāi)發(fā)這項(xiàng)技術(shù)時(shí)，亦需考量運(yùn)算過(guò)程中，系統(tǒng)需一起處理影像訊號(hào)和雷達(dá)訊號(hào)的時(shí)間延遲。

　　如何衡量ADAS SoC準(zhǔn)則

　　ADAS芯片，在產(chǎn)品定義的時(shí)候就應(yīng)該為ADAS而生，設(shè)計(jì)目標(biāo)是確保設(shè)備能通過(guò)業(yè)界最嚴(yán)格的安規(guī)認(rèn)證，這一點(diǎn)和其他的一些通用芯片來(lái)講是區(qū)別非常大的。在消費(fèi)者利益和政府法規(guī)的推助下，為了改善道路安全性，汽車(chē)制造商正在要求一級(jí)零組件供貨商和半導(dǎo)體產(chǎn)品供貨商去開(kāi)發(fā)包含最新多媒體標(biāo)準(zhǔn)、執(zhí)行多種基于視覺(jué)的算法，且結(jié)合影像和雷達(dá)系統(tǒng)傳感器數(shù)據(jù)的SoC。

　　從應(yīng)用和系統(tǒng)的兩個(gè)角度來(lái)看，這類(lèi)新型ADAS SoC都擁有特定的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，以確保高效率的SoC設(shè)計(jì)實(shí)作；為ADAS應(yīng)用構(gòu)建SoC的設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合高性能與省電的IP功能，以協(xié)助實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)吞吐量，并滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性的服務(wù)質(zhì)量要求。

　　這類(lèi)應(yīng)用處理器的性能要求至少是32位、1GHz以上頻率運(yùn)行的處理器；實(shí)際上，支持多種基于視覺(jué)之應(yīng)用的ADAS SoC已經(jīng)開(kāi)始轉(zhuǎn)向64位。除了高性能應(yīng)用處理器，這類(lèi)SoC還需要一個(gè)獨(dú)立的視覺(jué)處理器，實(shí)現(xiàn)諸如卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等的最新視覺(jué)算法。

　　新一代ADAS SoC需要高達(dá)8GB的車(chē)規(guī)LPDDR4內(nèi)存，以支持處理器應(yīng)用軟件，與以太網(wǎng)絡(luò)音頻橋接技術(shù)與時(shí)效性網(wǎng)絡(luò)所提供、支持多媒體數(shù)據(jù)流量的廣泛系統(tǒng)鏈接。SoC外圍則提供額外的PCI Express、SATA、通用異步收發(fā)器、SPI/QSPI、CAN與FlexRay等界面。

　　為了支持由外部Bluetooth Smart、Wi-Fi或4G LTE無(wú)線(xiàn)芯片實(shí)現(xiàn)的云端鏈接，ADAS SoC必須內(nèi)含堅(jiān)固的、以硬件為基礎(chǔ)的安全通訊協(xié)議，以支持安全開(kāi)機(jī)、安全識(shí)別與身分驗(yàn)證、加密以及解密。

　　除了IP功能是ADAS SoC設(shè)計(jì)工程師必須考慮的元素，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的一級(jí)零組件供貨商及半導(dǎo)體SoC設(shè)計(jì)人員、架構(gòu)師還需要考慮延遲、功耗、可靠性以及與工藝相關(guān)的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。

　　低延遲是因應(yīng)實(shí)時(shí)多媒體服務(wù)等級(jí)保證的基本原則，除了低延遲，這類(lèi)SoC在不斷采用最新多媒體協(xié)議和關(guān)鍵特性─例如行人偵測(cè)與校正等特定ADAS應(yīng)用所需的嵌入式視覺(jué)處理功能─的同時(shí)，還需要保持最低功耗。對(duì)ADAS SoC設(shè)計(jì)人員而言，另一項(xiàng)關(guān)鍵挑戰(zhàn)是確保車(chē)廠所要求的高可靠性和連續(xù)運(yùn)作，因此芯片需要實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵錯(cuò)誤檢查和糾正與同等技術(shù)。

　　各大廠商如何布局ADAS

　　Pricewaterhouse Coopers全球汽車(chē)業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人Richard Hanna指出，對(duì)汽車(chē)領(lǐng)域的一級(jí)供貨商來(lái)說(shuō)，這會(huì)帶來(lái)一些新的挑戰(zhàn)，OEM將對(duì)整合度更高的電子子系統(tǒng)更有要求。這樣的效應(yīng)在德國(guó)采埃孚公司以124億美元收購(gòu)美國(guó)天合汽車(chē)集團(tuán)，打造全球第二大汽車(chē)供貨商后更顯而易見(jiàn)。

　　恩智浦半導(dǎo)體大中華區(qū)汽車(chē)電子業(yè)務(wù)部總經(jīng)理陳偉進(jìn)先生表示，目前90%的汽車(chē)創(chuàng)新來(lái)自于電子產(chǎn)品，在汽車(chē)市場(chǎng)呈現(xiàn)出無(wú)縫連接的消費(fèi)電子裝置體驗(yàn)、ADAS、提升效率（如減輕汽車(chē)材料或研發(fā)新能源車(chē)）三個(gè)趨勢(shì)。在引導(dǎo)汽車(chē)電子創(chuàng)新的方向上，恩智浦在汽車(chē)信息娛樂(lè)、車(chē)身、舒適性和車(chē)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)、動(dòng)力總成&底盤(pán)、ADAS&安全、安防和汽車(chē)門(mén)禁以及標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品方面均有布局。

　　德州儀器中國(guó)區(qū)嵌入式產(chǎn)品系統(tǒng)與應(yīng)用總監(jiān)蔣宏指出，ADAS的主流趨勢(shì)是：以攝像頭和雷達(dá)系統(tǒng)為主體，結(jié)合多種傳感器的融合（夜視、激光雷達(dá)、超聲波等），再配合高精度定位與導(dǎo)航系統(tǒng)，以及車(chē)與車(chē)、車(chē)與基礎(chǔ)設(shè)施的融合。

　　瑞薩電子應(yīng)用技術(shù)中心汽車(chē)電子部部長(zhǎng)林志恩表示，汽車(chē)ADAS主要是以360環(huán)視系統(tǒng)為主，瑞薩電子現(xiàn)在量產(chǎn)的還是用模擬攝像頭標(biāo)清的方案，從高端車(chē)的標(biāo)配也慢慢延伸到中低端車(chē)型。數(shù)字?jǐn)z像頭高清的方案也會(huì)在一、兩年后普及起來(lái)，而高清的方案會(huì)集成更多ADAS的功能，如行人檢測(cè)、車(chē)道線(xiàn)檢測(cè)、移動(dòng)物體檢測(cè)等，這將配合其它傳感器如雷達(dá)、V2X的技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊車(chē)等功能。

　　現(xiàn)今OEM和一級(jí)供貨商已經(jīng)開(kāi)始展示更先進(jìn)的自動(dòng)停車(chē)系統(tǒng)，讓駕駛?cè)酥恍璋聪乱粋€(gè)按鈕，汽車(chē)就能完全自動(dòng)停車(chē)，駕駛員甚至可在車(chē)外完成停車(chē)。相信在不遠(yuǎn)的未來(lái)，當(dāng)前正在探討的概念將會(huì)變成現(xiàn)實(shí)，包括無(wú)人駕駛汽車(chē)自動(dòng)找到停車(chē)位并停車(chē)入位。