關于自動駕駛的快速發(fā)展分析

盡管最近幾年汽車的銷售量每年僅增長2%，但英飛凌已證實該公司可以達到8%的年均增長率。這是因為公司在自動化領域擁有良好定位。

“高度自動化汽車在技術上已成為可能，但在控制層面和價格方面仍需改進?！?/p>

——Hans Adlkofer

英飛凌汽車電子事業(yè)部副總裁

英飛凌汽車電子事業(yè)部副總裁Hans Adlkofer強調：“由于電動汽車的增長和自動駕駛趨勢，汽車內的半導體用量將大幅增加。”理論上來說，所有為此提供產品的半導體企業(yè)都會從中受益。Adlkofer確信，英飛凌會從中受益更多。“自2010年以來，英飛凌的汽車半導體產品銷售增幅高于市場增幅?！盇dlkofer說道。這也反映出英飛凌作為汽車電子半導體供應商所占據的地位：2016年英飛凌占據的市場份額為10.7%，位居第二。

現在，汽車市場中有兩大趨勢：ADAS/自動駕駛和電動汽車。兩者在最近幾年共同推動行業(yè)發(fā)展，而英飛凌在這兩個方面都處于有利的市場地位。

ADAS/自動駕駛

在自動駕駛方面，三個產品領域至關重要：傳感器、安全微控制器以及數據融合和執(zhí)行器。攝像頭、雷達、超聲波和激光雷達屬于重要的傳感器系統(tǒng)。近年來，有人預測超聲波傳感器將走向終結，雖然這個預測目前被證實是錯誤的，但它肯定已不再是一個重要發(fā)展領域。如今英飛凌在這些產品上也只是有限的投入。

攝像頭、雷達和激光雷達的情況則有所不同。Adlkofer說，“對于雷達和激光雷達，英飛凌提供多種芯片?！睂τ跀z像頭系統(tǒng)，英飛凌的芯片也用于其中。在計算能力方面，英飛凌的表現甚至更好。公司基于安全與性能的結合理念，提供一種可擴展的多核微控制器家族（AURIX）。它對于傳感器應用、域控制器、中央網關控制器以及傳感器融合應用具有實時功能。最近，英飛凌宣布推出適用于多種雷達型號的可擴展芯片組。它包括一個RF雷達收發(fā)器，第二代AURIX雷達專用微控制器和電源。微控制器專門針對雷達系統(tǒng)進行了優(yōu)化，并內置了支持信號處理的軟件。這三款芯片都符合汽車標準ISO 26262的要求。從2018年第一季度起，將有一個雷達模塊入門套件。 除了三款芯片之外，它還包含一個集成的軟件包，可以利用芯片組的專用信號處理硬件加速器。在執(zhí)行器方面也很不錯，因為根據Adlkofer的說法，英飛凌涵蓋了ADAS和自動駕駛的所有重要功能：變速器、發(fā)動機、制動器、底盤和轉向系統(tǒng)。

Adlkofer說：“預測表明，在自動駕駛2級車輛中單獨使用攝像頭和雷達模塊進行駕駛輔助，每輛車平均會產生130美元的附加半導體費用?！绷硗猓?025年可能會有300萬輛自動駕駛3級汽車上路。對于3級車輛中的駕駛輔助功能，雷達和攝像頭的價值約為370美元，激光雷達模塊至少另外需要70美元。在這些車輛中，傳感器融合扮演著重要的角色，這使得每輛車平均會產生110美元的ADAS/AD 附加半導體費用。

2030年會有將近400萬輛自動駕駛4級、5級汽車，包括攝像頭、雷達、激光雷達模塊，傳感器融合和執(zhí)行器在內的ADAS / AD半導體份額會增加到每輛車860美元?！半S著自動化水平的提高，對傳感器的需求自然也會明顯增加，” Adlkofer說道。如果在一輛2級車輛中平均安裝3個雷達模塊和1個攝像頭模塊，則在3級車輛中至少需要6個雷達模塊和4個攝像頭模塊，以及至少一個激光雷達模塊。Adlkofer說：“人們期望在4級和5級車輛中至少使用10個雷達模塊和8個攝像頭模塊以及至少1個激光雷達系統(tǒng)?！庇w凌為傳感器領域提供了大量產品?！拔覀円I磁性和壓力傳感器領域，” Adlkofer說道。此外，公司還提供24和77 GHz雷達傳感器。Adlkofer強調：“英飛凌是ACC和盲點領域的開拓者?！庇捎w凌開發(fā)的ToF攝像頭傳感器也是獨一無二的，因為它們可以實時呈現環(huán)境的三維圖像。在激光雷達傳感器技術方面，英飛凌去年擴大了業(yè)務范圍，收購了Innoluce。這家荷蘭公司是飛利浦的一家分公司，專門從事微型激光掃描模塊和集成硅基MEMS微反射鏡業(yè)務。這些微發(fā)射鏡反過來又需要在車輛激光雷達系統(tǒng)中捆綁和微調激光束。Adlkofer解釋說：“我們也正朝著激光雷達組件的技術領先者努力。我們的目標是將激光雷達高度整合，為大眾市場鋪平道路，使其成為全球所有新車的低成本選擇。”

用于雷達應用的微控制器

ADAS /自動駕駛和相關的雷達模塊需要高性能的微控制器或處理器。在Adlkofer看來，這對英飛凌來說并不是什么問題，因為英飛凌的AURIX家族系列可以覆蓋90％左右需要32位控制器的所有控制和處理任務。Adlkofer說：“這些多核微控制器的性能足以處理雷達應用的最新分析算法?！贝送?，開發(fā)人員還擁有可擴展的產品組合，它涵蓋了更簡單的ADAS功能和復雜的自動駕駛系統(tǒng)。微控制器的設計使系統(tǒng)能夠滿足ASIL-D的安全要求。而在安全性方面，開發(fā)人員不必擔心，因為微控制器配備了最新的密碼技術。

清潔車輛

Adlkofer認為，中國在電動汽車方面處于世界領先地位。但在其它地方，制造商也在圍繞電動汽車開展業(yè)務。Adlkofer說：“由于電池價格下降速度高于預期，市場對環(huán)保車輛的需求更高了。2018/2019年電池價格預計將低于200歐元/千瓦時。”在這方面，Adlkofer也認為英飛凌處于非常有利的位置，因為電氣化拉動了對半導體，尤其是功率半導體的需求。英飛凌預計，48V /輕度混合動力汽車的數量到2025年將上升至1500萬輛左右，每輛汽車中的功率半導體需要大約75美元。對于混合動力汽車和插電式混合動力汽車來說，這個價值已經上升到每輛車250美元左右，對于純電動汽車，功率半導體的價格已經上升到每輛車380美元。Adlkofer說：“隨著內燃機向混合動力汽車的轉變，每輛車的功率半導體份額增加了15倍，我們的產品組合覆蓋了整個半導體產品的寬度?！闭缜懊嫠f，在這方面英飛凌已經領先。據Adlkofer所言，英飛凌的開發(fā)人員擁有業(yè)界最寬泛的電動汽車模塊組合。這一方面指碳化硅，另一方面指硅。盡管關于碳化硅的討論很多，Adlkofer相信，IGBT標準仍然有很多優(yōu)點，這意味著更低的內阻值仍然是可能的。此外，Adlkofer表示說，人們在比較碳化硅和硅時，要密切關注自己比較的內容。從純計算的角度來看，用碳化硅元件代替IGBT，效率可以提高5％。但是為了充分利用這個潛力，必須進行許多進一步的優(yōu)化，例如對于殼體和發(fā)動機，僅僅更換部件是不夠的。Adlkofer說：“我們假設碳化硅最早在2020年開始用于超過40kWh的高級車輛，隨著電池電壓升高到800V以及合適的快速充電系統(tǒng)，碳化硅的吸引力將進一步提升。模塊將是首選的形式因素?！?/p>

安全

由于各種無線技術，車輛為黑客提供了理想的通道。 因此，必須在連接車輛與外界的遠程信息處理盒中找到許多不同的通信技術，從WLAN開始，到藍牙以及未來的5G。位于遠程信息處理盒和實際車輛之間的中央網關必須是安全的?！坝w凌不僅在AURIX控制器上獲得了加分，還在適應汽車行業(yè)的芯片卡和銀行業(yè)的安全知識方面獲得了加分?！盇dlkofer說道。他強調，安全必須在不同層面引入，可擴展。 例如：遠程信息處理單元必須具有高性能，執(zhí)行認證并將數據傳送到車輛。

數據的安全檢查發(fā)生在中央網關中。轉向系統(tǒng)有自己的“防火墻”，它檢查訪問授權以及代碼是否被操縱。Adlkofer說：“汽車行業(yè)可以從其他行業(yè)學習，英飛凌可以支持網絡安全。 因為我們可以將我們的芯片卡和銀行業(yè)知識與汽車市場的知識結合起來?！?/p>

不僅于此

除了以上描述的增長領域之外，英飛凌還致力于汽車的其他應用領域。 一方面，這包括LED照明，另一方面，也包括未來的娛樂或舒適功能等話題，例如：明天的汽車座椅。Adlkofer說：“例如：我們雖然仍坐在車里，但并不是一直在駕駛，那么未來的汽車必須擁有哪些功能呢？ 例如：一輛汽車要提供一個辦公環(huán)境或便利的方式來閱讀報紙嗎？”此外，Adlkofer還看好汽車中裝有英飛凌3D圖像傳感器芯片的ToF相機，因為將來有必要從法律角度檢測駕駛員是否出現疲勞跡象或注意力分散。 只要車輛的控制權歸還給駕駛員，這個信息就是必要的。

Adlkofer認為，ToF相機的例子展現出，思考產品可能實現的功能是多么的重要。此外，關于進一步的發(fā)展，可以致力于更高集成度或減少電力消耗方面。 “汽車中大約90％的創(chuàng)新都是由電子產品和半導體推動的。能源和成本效益、質量、安全和保障也是未來汽車所必須的。”Adlkofer這樣總結道。