交通事故造成的惨剧每一天都在上演,根据美国安全委员会(National Safety Council)公布的数据显示,仅仅在 2017 年的上半年,美国共有 18689 人死于交通事故。中国国家安全监管总局、交通运输部发布的数据则透露,中国在 2016 年因交通事故死亡的人数达 6.3 万。这些令人心痛的数据印证了交通事故猛于虎。

 

如何让交通更安全?如何让交通更高效?从当前的汽车产业发展趋势来看,大家选择相信车子自己开比人类驾驶更安全、高效。自动驾驶将提升个人安全系数,可减少 90%以上的事故。自动驾驶是当前汽车产业的热门话题,由于其实现的过程中离不开电子元器件和网络通信的助力,因此自动驾驶成为一个多产业融合的课题。其中,电子元器件主要任务是搭建自动驾驶的硬件平台,收集道路交通数据,最终帮助软件算法完成驾驶决策。可以说,电子元器件是自动驾驶实现的基础。

 

 

辅助驾驶系统(ADAS)是自动驾驶的铺路石
毫无疑问,汽车产业正在朝着自动驾驶方向发展,而高级驾驶辅助系统(ADAS)是实现自动驾驶发展的重要前提。到 2020 年,美国和欧盟出售的所有新车都必须配备自动刹车和碰撞预警系统。麦肯锡的调研显示,消费者对自动泊车和盲点监控等 ADAS 功能越来越感兴趣。

 

罗姆半导体(上海)有限公司设计中心高级经理李春华认为,ADAS 是通往自动驾驶系统的先驱,搭载 ADAS 车辆的市场投放以及研发速度如今正飞速发展。作为系统的关键,各种传感元器件按照其特点,被运用于各种用途,近年来,除了提高识别、检测精度以及模块的小型化之外,市场还强烈要求注重功能安全的元器件。

 

 

意法半导体(ST)看到,目前 20%的在产车辆至少配备两个辅助驾驶系统,在立法、客户意识和 OEM 主推价格合理的新功能的市场策略的推动下,到 2020 年,视觉和雷达辅助驾驶系统将成为大多数车辆的标配。我们预测,未来十年,仅辅助驾驶系统就会拉动整车半导体使用数量提高一倍。随着市场对传感器需求的增长,对嵌入式计算平台的需求也相应增长。ST 认为,契合当下 2 级自动驾驶汽车的 ADAS+方案将会被大规模部署。

 

 

ams 汽车市场营销高级经理 Hunter Han 认为,汽车不会再某一个特定的年份一下子都变成无人驾驶,而是呈逐步发展的态势。自动汽车会首先用于一些限定性区域,类似大学校园、工业园区、度假区等;在公共道路上,无人驾驶会逐步实现。主流车厂目前都在采取策略性分阶段自主化,在行驶环境较好的路段,驾驶员可以授权汽车自动驾驶,在某些时间段再由人类驾驶员接管。

 

 

Molex 地区销售经理 Sophia Cai 认为,作为自动驾驶的前期阶段,ADAS 是一个辅助系统,并不是一个自动的系统,车辆在行驶过程中要做主的永远是人。但是,很多时候人是根据车辆的反馈系统做出的判断,如果信息出错就容易造成事故。Sophia 指出,当车辆要耐受大量的振动和冲击,因此安全系统可能会产生误报警,这并不奇怪。解决方法则是将各种接口和互连系统加固,使设计具备高度的可靠性与保持力,从而避免意外断开。

 

 

赛灵思公司表示,当前处于自动驾驶发展的“试错”阶段,算法的更新迭代周期非常短,这给 FPGA 更多的市场机会。以 ADAS 报警为例, ADAS 系统提醒是被动式的,但也有可能是主动式的。减少“误报率”主要是要在系统级解决的问题。增加传感器数量,提高传感器融合,这都有助于确保误报率的降低。赛灵思技术能为系统开发人员带来以下优势。

 

 

从半导体厂商和监管机构的表态来看,在未来的一段时间内,ADAS 的部署将成为汽车产品的加分项,也将成为半导体厂商的业务增长点,直到各行业打通自动驾驶的所有关节,ADAS 才会逐渐从汽车历史谢幕。

安全问题是自动驾驶的大问题
美国交通部于当地时间 10 月 4 日发布了发布了第 3 版自动驾驶指导政策——《准备迎接未来交通,自动驾驶汽车 3.0》。其中提到,“针对自动驾驶汽车,交通部准备通过美国公路交通安全管理局(NHTSA)来重新考虑现行安全标准的必要性和适用性。”可以看出,安全性是自动驾驶不容忽视的前提。

 

安森美半导体汽车策略和 OEM 市场拓展副总裁 Lance Williams 表示,安森美半导体处于有利地位以结合这些不同感知技术及其各自的优势到集成方案中,且提供符合汽车安全完整性等级(ASIL)的方案。安森美半导体还是 ISO26262 工作组的成员和基本故障率子工作组的协同领导者,具有最大阵容的功能性安全专利、符合 SEooC 的全安全封装的产品。此外,网络安全是自动驾驶汽车的头号问题,安森美半导体提供全球首个含网络安全的图像传感器。

 

 

CEVA 公司汽车市场营销总监 Jeff VanWashenova 指出,在启动全自动和部分自动化系统时,安全是关键问题,并且在诸如城市驾驶、夜间和恶劣天气运行等许多具有挑战性的情况下,需要付出很多努力来确保安全运行。业界正在通过 ISO26262 来解决这些问题,但这只是一个开始。需要花费大量精力来定义这些系统将要经历的极端情况,这不是一件容易的事。为了完全理解有可能发生的所有情况,我们需要记录许多英里的驾驶情况,从而定义、诊断和解决许多独特场景问题。为了克服这些挑战,社会需要定义一个可接受的安全和性能水平。虽然世上没有完美的系统,但这不应该阻碍我们努力发展更好的全自动车辆以实现移动性和安全性方面的巨大优势。

 

 

村田(中国)投资有限公司市场&业务发展部高级工程师崔璐表示,村田是业内较早将 MEMS 传感器应用于汽车主动安全的公司之一,相比“安全气囊”等事故发生后的“被动安全”,村田的 MEMS 传感器依靠其极高的灵敏安全性能,可以做到“防患于未然”。村田的加速度传感器、防止翻车的陀螺仪传感器以及可应用在胎压检测上的振动传感器、还有它们的组合式传感器,均在汽车主动安全设计上功不可没。这些传感器都符合 AEC-Q100 的标准,具有高精度,高稳定性,高可靠性等特点,很早便深度介入到 ABS(制动防抱死系统)、ESC(电子稳定控制系统)等汽车主动安全领域中,其中在涉及汽车安全的车身电子稳定系统(ESC)领域表现尤为突出,村田希望通过这种主动的方式去感知车身姿态,从而达到保护驾驶员生命安全的目的。

 

 

罗姆与集团旗下的蓝碧石半导体(LAPIS Semiconductor)开发出面向高清液晶面板导入功能安全的车载芯片组。本芯片组是由驱动车载业界最高的 HD/FHD 级别高清液晶面板的栅极驱动器、源极驱动器(各驱动器均由蓝碧石半导体制造)、时序控制器,以及使这些器件达到最佳运行状态的电源管理 IC 和伽玛校正 IC 构成。构成芯片组的各 IC 搭载可相互检测可能发生的故障模式的功能。液晶驱动器的损坏和剥落、液晶的输入信号等信息可随时确认并反馈,作为芯片组还可通过互补来检测面板的故障。通过导入功能安全,在车速表和后视镜采用液晶面板时,有助于预防所担心的重大事故。

 

半导体厂商在自动驾驶领域的重点产品布局
面对自动驾驶的大趋势和其带来半导体增长的历史性机遇,半导体厂商有着怎样的产品应对呢?

 

ADI 从 1987 年开始做 MEMS 加速度计,2002 年开始做 MEMS 陀螺仪。2007 年我们 MEMS 的加速度计和陀螺仪的技术都已经成熟了,我们看到市场上有很多需求,需要把这两种传感器融合到一起,我们自然而然在 2007 年的时候就发布了工业用的,我们称之为 IMU 的产品。ADI 汽车电子业务部大中华区汽车市场经理 Jerry Cui 表示,目前在国内做自动驾驶的,无论是做硬件、软件的,还是做平台的,可能 99%的用户都有在采用 ADI 的 IMU 产品。

 

 

CEVA 专注于为计算机视觉和深度学习加速提供安全高效处理解决方案的芯片 IP 供应商,CEVA 的 XM 计算机视觉处理器和专用 NeuPro 神经网络处理器,用于驾驶员监控等 DAS 系统,以及后视摄像头和环视系统等智能摄像系统。CEVA 的处理器可以在低功耗嵌入式解决方案中高效地运行神经网络。CEVA 自有的深度神经网络软件框架(CDNN),可以将传统上运行在 GPU 等耗电计算平台上的神经网络优化,在低功耗嵌入式系统中运行。

 

ams 认为,激光雷达会是一个重要的产品,它跟现有的摄像头和毫米波雷达一起,可实现全天候全路况监测,对路面上各种环境提供更准确的监测和反馈,从源头大幅度降低误报率。我们专有的、已实现大批量生产的先进光学器件、光学封装技术,以及 VCSEL(垂直腔面激光发射源)阵列和驱动,可以帮助激光雷达厂商显著减小产品的尺寸,降低产品成本。我们正跟激光雷达的战略合作伙伴一起,希望早日看到各大车厂部署基于 ams 产品的激光雷达,让驾驶更安全。

 

安森美半导体提供全面的产品和完整的方案支持主动安全和自动驾驶,包括图像传感器、超声波传感器、雷达、光达(LiDAR)、电源管理和先进的汽车前大灯和尾灯照明等,用于视觉、前视先进驾驶辅助系统(ADAS)、车道偏离警告、自适应巡航控制、乘员检测、电子车镜、驾驶员监控和手势识别等辅助驾驶应用。如采用百万像素图像传感器 AR0143 和 200 万像素图像传感器 AR0233 的驾驶员监控系统,提供高动态范围(HDR)和出色的微光性能,符合汽车安全完整性等级 B 级(ASIL-B)。又如第三代 LiDAR 扫描系统,采用 MR-00116A20 1X16 硅光电倍增管(SiPM)阵列作为 LiDAR 系统接收器。ADAS 需要传感器融合,安森美半导体提供完整的传感器融合方案,帮助技术人员、架构师、设计人员和应用工程师简化和加速设计。

 

村田能够提供高品质,高可靠性的车用元器件、传感器、无线通讯模块等产品。村田 MEMS 传感器在高级辅助驾驶系统(ADAS),即前车碰撞报警、盲点监测、车道偏离报警以及自动泊车等方面走在行业及技术前沿。如村田的超声波传感器,通过使压电陶瓷振动而产生超声波的反射时间可测量距离,能够用于停车辅助系统的倒车声纳。村田生产的惯性传感器在自动驾驶车辆中也能够发挥可靠的安全性能,如在驾驶员意图变道或转向的初期时刻,村田的 MEMS 传感器可以捕捉这样的信息并提供给 ADAS 系统,令驾驶辅助系统更可靠,更安全。其中,陀螺仪一体化加速度传感器已累计为汽车行业提供 5000 万单位的产品。

 

罗姆正在开发适用于各种传感器模块以及将其进行整合的 ADAS ECU 的元器件,例如系统电源、各种电源 LSI、传输检测数据的接口 IC 等,还通过广泛推出其他周边 LSI 和分立式元器件产品,为旨在实现 ADAS/ 自动驾驶的汽车的未来做贡献。

 

赛灵思能提供种类丰富的产品,包括纯 FPGA 产品和 / 或 SoC(ARM 核 + FPGA)产品。这些产品提供独特的灵活性,能为前端摄像头、全景摄像头等提供解决方案。各代系统要求各不相同,创新正在持续推进。因此,芯片解决方案需要适应不断变化的要求。FPGA 技术助力系统设计人员创建自己的硬件加速器或 AI 引擎,提高处理效率。在许多情况下,仅仅拥有高性能 CPU 是不够的,还需要硬件加速器来分担 CPU 的工作,减少实现功能所需的软件。 

 

智能驾驶是 ST 的两大战略发展方向之一。在视觉技术方面,ST 与 Mobileye 开始合作,联合推出了 EyeQ 系列辅助驾驶产品;在 V2X 方面,ST 与 Autotalks 合作,提供车车、车与周边环境通信等相关技术;在高精度定位方面,ST 可以提供支持全球所有导航协议的亚米级精度定位芯片与高精度地图配合使用。同时,ST 在毫米波雷达技术上,有丰富的技术及产品,产品覆盖 24GHz 和 77GHz。尤其需要指出的是,ST 目前在与 Autoroad 合作开发基于 77GHz 频率的 SAR 雷达,为雨天、雾天等恶劣天气环境下的智能驾驶提供了又一全新的技术解决支撑。ST 与市场领先的夜视摄像系统厂商 AdaSky 也有合作。最重要的是,ST 正在与 Valens 合作开发 HDBaseT 解决方案,以应对自动驾驶车辆海量数据传输带来的挑战。

 

Molex 已经为互连解决方案的微型化作出了数不胜数的贡献。比如说,Molex 和罗森伯格最近签署了一份双重来源协议,使 Molex 可以基于罗森伯格的 HFM® 设计来生产 FAKRA-Mini 汽车同轴连接器。这类连接器可以使传输的数据速率达到 20 Gbps,同时,与传统一代的 FAKRA 相比,可以节省多达 80% 的安装空间并显著的降低重量。罗森伯格 HFM FAKRA-Mini 系统的设计可供一系列现有及未来的汽车应用使用,包括高级驾驶辅助系统 (ADAS)、导航、车载信息娱乐系统,以及智能互联车辆等。

 

在针对 ADAS(高级驾驶辅助系统)或自动驾驶方面,东芝电子元件及存储装置株式会社不提供整个系统,东芝提供的主要产品是图像识别处理器,称之为 ViscontiTM 。每瓦性能高是 ViscontiTM 的主要特点。采用了 ViscontiTM,模组厂家或汽车一级供应商不需要增加专门的冷却部件,如散热器,冷却风扇等。

 

 

针对中国的战略布局
麦肯锡最新研究显示,中国未来很可能成为全球最大的自动驾驶市场。研究同时指出,49%的中国消费者认为全自动驾驶“非常重要”,另有 49%的中国消费者认为它“可有可无”。这一结果与德国及美国消费者形成鲜明对比:仅 16%的德国和美国消费者认为全自动驾驶“非常重要”,另有 53%的德国和美国消费者认为它“可有可无”。在中国,自动驾驶有着极为广阔的前景。

 

 

ADI 基于之前长期的汽车安全生意、紧密的车厂和供应商合作,以及在自动驾驶和相关半导体产品领域的丰富经验积累,通过主打“高性能、低成本、差异化、系统级解决方案”四大标签,正在努力与本地合作伙伴共建生态圈,志在为中国智能汽车技术升级和自动驾驶的本土化浪潮推波助澜。 

 

在这波技术浪潮中,中国将会是最快速、最庞大的市场,因此 ams 在中国市场全力投入资源。目前,ams 部署的下一代应用方向包括:激光雷达、智能驾驶员监控系统(视觉、健康等)、先进车辆投射灯技术、车内外环境监测系统等。ams 期望跟国内车厂和各大系统厂商一起配合,助力国内自动驾驶行业的发展。

 

对 CEVA 以及许多致力于安全和高性能 DAS 和自治系统的企业来说,中国市场非常重要。这些解决方案需要具有高成本效益和高性能,以满足市场和中国的大规模部署需求。

 

安森美半导体看好中国市场的前景,自动汽车将成为中国的一部分,鉴于我们在这一领域的战略,我们持续支持中国的增长和对所需半导体方案的需求。

 

在中国,村田正积极拓展与汽车企业的合作,致力于和国内本土汽车企业共建合作,并取得了明显进展。此外,村田还是国家智能网联汽车(上海)试点示范区的首批成员,积极助推智能网联和无人驾驶汽车从国家战略高度进入实际操作阶段。目前,汽车电子在村田销售额中的份额大概在 15%左右,未来这一数字还将持续增长。

 

中国市场是汽车行业最大的市场之一,它也在推进汽车从燃油发动机向汽车电气化的发展。电气化和自动驾驶技术将成为两大趋势。赛灵思会继续向中国市场投资,推进市场整合发展。其中一个例子就是我们收购了总部位于中国北京的提供 AI 技术的初创公司深鉴科技。

 

在中国大陆,汽车制造和消费的扩张正在促成着基于电子元件的各种创新性解决方案的发展,这些解决方案适合动力总成、车载信息娱乐系统、安全功能以及“新能源”汽车使用。这些新能源汽车主要是电动车,而 Molex 则在实现这类车辆所需的技术突破方面扮演着主要的角色。Molex 现正处在这一转型过程中的核心位置,可以提供一系列重要的解决方案。

 

自动驾驶由感知、识别、决策和控制等四个处理过程组成。ADAS 和自动驾驶的最重要的处理过程是识别,而这识别需要做一些本地化的适应。东芝与中国当地公司有业务合作并根据中国的实际环境来提升识别性能。

 

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