智能汽車(chē)給半導(dǎo)體領(lǐng)域帶來(lái)的新機(jī)遇

近日，新汽車(chē)行業(yè)動(dòng)作頻頻。特斯拉市值在短短一年內(nèi)已經(jīng)超越了其他傳統(tǒng)汽車(chē)巨頭市值，而中國(guó)的新汽車(chē)三杰也遇到了市場(chǎng)的追捧。在半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)，Nvidia、高通、蘋(píng)果等巨頭也都在積極布局智能汽車(chē)行業(yè)，而本文將為大家分析智能汽車(chē)行業(yè)給半導(dǎo)體芯片帶來(lái)的新市場(chǎng)和機(jī)會(huì)。

智能汽車(chē)或?qū)⒅貜?fù)當(dāng)年智能手機(jī)的故事

智能汽車(chē)行業(yè)在四年前開(kāi)始變得熱門(mén)，而隨著以特斯拉為代表的新一代汽車(chē)公司的產(chǎn)品開(kāi)始真正量產(chǎn)并進(jìn)入主流應(yīng)用，下一代汽車(chē)的肖像開(kāi)始變得明晰。

與當(dāng)年猜測(cè)下一代汽車(chē)將會(huì)以自動(dòng)駕駛為推動(dòng)力不同的是，目前看來(lái)下一代汽車(chē)的真正推動(dòng)力將是智能化，而自動(dòng)駕駛將會(huì)只是智能化的一個(gè)組成模塊。所謂汽車(chē)智能化，其過(guò)程與之前的手機(jī)智能化類(lèi)似——在手機(jī)智能化的過(guò)程中，技術(shù)過(guò)程是引入了標(biāo)準(zhǔn)化硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)，并且在操作系統(tǒng)中允許開(kāi)發(fā)者實(shí)現(xiàn)各種App來(lái)提升用戶(hù)的體驗(yàn)，從而大大拓展了原來(lái)功能機(jī)以打電話發(fā)短信為主的單調(diào)用戶(hù)體驗(yàn)。

我們認(rèn)為，智能汽車(chē)也有可能會(huì)走類(lèi)似的路徑。通過(guò)底層硬件平臺(tái)接口和操作系統(tǒng)統(tǒng)一化，智能汽車(chē)將會(huì)給用戶(hù)提供全新的用戶(hù)體驗(yàn)，而這種用戶(hù)體驗(yàn)可能通過(guò)軟件來(lái)升級(jí)。上周，汽車(chē)媒體《Automotive News Europe》對(duì)Nvidia CEO黃建勛進(jìn)行了一次專(zhuān)訪，在專(zhuān)訪中黃建勛認(rèn)為，未來(lái)的智能汽車(chē)將會(huì)擁有可以用軟件升級(jí)的用戶(hù)體驗(yàn)，從而帶來(lái)全新的基于增值服務(wù)的商業(yè)模式，這也進(jìn)一步印證了我們的觀點(diǎn)。

正如同當(dāng)年手機(jī)智能化給半導(dǎo)體行業(yè)帶來(lái)了新的市場(chǎng)類(lèi)似，智能汽車(chē)也將會(huì)給半導(dǎo)體行業(yè)帶來(lái)全新的市場(chǎng)和機(jī)會(huì)。

智能汽車(chē)多媒體化需要的芯片

如果問(wèn)當(dāng)初智能手機(jī)給用戶(hù)第一個(gè)印象深刻的改變是什么，我相信大多數(shù)用戶(hù)會(huì)回答觸摸屏，因?yàn)橛脩?hù)交互界面往往是能快速抓住用戶(hù)的心的關(guān)鍵要素。我們認(rèn)為，這一點(diǎn)在智能汽車(chē)同樣成立，因此我們首先看好的機(jī)會(huì)就是智能汽車(chē)和用戶(hù)交互方面的芯片市場(chǎng)。

目前，汽車(chē)的用戶(hù)交互界面仍然不夠優(yōu)化，要么就是完全停留在老式的按鈕式設(shè)計(jì)配合儀表盤(pán)，要么就是照搬智能手機(jī)的觸摸屏。我們認(rèn)為，智能汽車(chē)將會(huì)在用戶(hù)輸入界面和用戶(hù)輸出界面上都有革新，而這些革新就是半導(dǎo)體公司的機(jī)會(huì)。

首先，從用戶(hù)輸入方面，智能汽車(chē)需要能給用戶(hù)提供無(wú)干擾式輸入方式，即用戶(hù)可以在駕駛汽車(chē)時(shí)手不離開(kāi)方向盤(pán)就完成和智能汽車(chē)的交互。目前，該領(lǐng)域的主流技術(shù)路徑是使用聲控技術(shù)，即基于類(lèi)似亞馬遜Alexa或者百度小度這類(lèi)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)，從用戶(hù)的語(yǔ)音輸入中提取相關(guān)的信息并完成相應(yīng)地命令。顯然，這需要在汽車(chē)?yán)锇惭b麥克風(fēng)，更關(guān)鍵的是為了實(shí)現(xiàn)更好的用戶(hù)體驗(yàn)和識(shí)別精度可能會(huì)需要多個(gè)麥克風(fēng)來(lái)組成麥克風(fēng)陣列。這是由于在汽車(chē)駕駛過(guò)程中往往環(huán)境噪音較大，為了能讓語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)能將用戶(hù)的語(yǔ)音和環(huán)境噪音區(qū)分開(kāi)，一個(gè)使用的方法就是使用多個(gè)麥克風(fēng)組成麥克風(fēng)陣列，并且使用波束成形技術(shù)來(lái)改善信噪比。此外，考慮汽車(chē)對(duì)于穩(wěn)定性和極限噪聲的容忍度，一輛智能汽車(chē)很可能會(huì)需要安裝多顆能滿足車(chē)規(guī)標(biāo)準(zhǔn)并且動(dòng)態(tài)范圍很大的麥克風(fēng)來(lái)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音輸入交互系統(tǒng)。因此，智能汽車(chē)市場(chǎng)對(duì)于麥克風(fēng)芯片公司，無(wú)論是傳統(tǒng)公司如Knowles或者新興公司如Vesper都是一個(gè)新機(jī)會(huì)。此外，對(duì)于用戶(hù)語(yǔ)音，智能汽車(chē)需要能在很短的延遲內(nèi)就完成語(yǔ)音識(shí)別和相關(guān)操作，因此需要一塊強(qiáng)而有力的計(jì)算芯片來(lái)完成處理，這一方面的機(jī)會(huì)我們將在本文的后面詳細(xì)分析。

而在用戶(hù)輸出方面，目前最有希望的技術(shù)路徑是使用HUD技術(shù)將儀表盤(pán)和其他信息投影到前擋風(fēng)玻璃上，用一種類(lèi)似AR的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)浸入式的駕駛體驗(yàn)，從而用戶(hù)的視線無(wú)需離開(kāi)路面就能夠同時(shí)接收到智能汽車(chē)提供的信息。

在HUD方面，其核心增長(zhǎng)市場(chǎng)在于投影相關(guān)的芯片。目前，已經(jīng)有不少半導(dǎo)體公司在努力打入相關(guān)的市場(chǎng)。例如，TI的DLP（Digital Light Processing，數(shù)字光處理）芯片在HUD領(lǐng)域有不小的潛力。DLP使用的技術(shù)是微型反射鏡陣列，通過(guò)數(shù)字信號(hào)去控制反射鏡陣列中鏡面的特性，從而實(shí)現(xiàn)精確的光路控制和投影效果，然而其主要缺陷在于成本較高。除了DLP反射鏡陣列之外，另一個(gè)較為著名的技術(shù)路徑是激光掃描技術(shù)，該技術(shù)使用激光一次投影一個(gè)像素點(diǎn)，并通過(guò)MEMS實(shí)現(xiàn)像素點(diǎn)的快速掃描，從而完成圖像投影。在HUD投影領(lǐng)域，相關(guān)的芯片技術(shù)革新速度較快，未來(lái)幾年內(nèi)可望會(huì)看到這些不同的技術(shù)之間的發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)，目前仍難言哪一種技術(shù)會(huì)成為最主流，但是該市場(chǎng)的前景是毋庸置疑的。

傳感器為智能汽車(chē)核心體驗(yàn)賦能

如果說(shuō)用戶(hù)交互系統(tǒng)是智能汽車(chē)的門(mén)戶(hù)的話，那么輔助駕駛乃至智能駕駛就是智能汽車(chē)的核心體驗(yàn)了。在這個(gè)領(lǐng)域，我們認(rèn)為自動(dòng)駕駛離大規(guī)模普及還有一段距離，但是各種等級(jí)的輔助駕駛（例如半自動(dòng)變道、定距巡航等等）已經(jīng)在大規(guī)模鋪開(kāi)，而且預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年會(huì)穩(wěn)步升級(jí)。無(wú)論是自動(dòng)駕駛還是輔助駕駛，背后都需要一套全新的傳感器系統(tǒng)。

這套智能駕駛需要的傳感器系統(tǒng)會(huì)包括攝像頭、毫米波雷達(dá)乃至于LiDAR等多種傳感器，而在未來(lái)幾年內(nèi)有最大市場(chǎng)增量的我們認(rèn)為是高精度毫米波雷達(dá)芯片。目前，傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)芯片已經(jīng)廣泛使用在盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)、倒車(chē)等領(lǐng)域，因此毫米波雷達(dá)從技術(shù)上說(shuō)已經(jīng)為主流認(rèn)可。而傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)主要是點(diǎn)檢測(cè)和測(cè)距，而下一代高精度毫米波雷達(dá)需要實(shí)現(xiàn)的則是能夠掃描一塊區(qū)域并實(shí)現(xiàn)測(cè)距（而不是集中在一個(gè)點(diǎn)的測(cè)距上），并作為攝像頭的重要補(bǔ)充。技術(shù)上，這需要毫米波雷達(dá)能完成波束成形并且將波束在測(cè)距區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)掃描，這就將雷達(dá)系統(tǒng)的復(fù)雜度提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。對(duì)于毫米波雷達(dá)芯片來(lái)說(shuō)，下一代高精度毫米波雷達(dá)需要講多個(gè)毫米波收發(fā)機(jī)以及相關(guān)的數(shù)字信號(hào)處理模塊集成在芯片上實(shí)現(xiàn)一個(gè)小型SoC，需要的工作量也比傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)要高不少。

目前，高精度毫米波雷達(dá)芯片市場(chǎng)還處于上升期，不少芯片公司在這個(gè)領(lǐng)域都有布局，而如加特蘭等中國(guó)公司也在這個(gè)市場(chǎng)上有一席之地。高精度毫米波雷達(dá)市場(chǎng)較大，產(chǎn)品有一定門(mén)檻但是又并非高不可及，因此我們預(yù)期在未來(lái)幾年內(nèi)隨著市場(chǎng)的熱度上升會(huì)有更多國(guó)內(nèi)外新公司進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域。

計(jì)算平臺(tái)的芯片機(jī)會(huì)

智能車(chē)和傳統(tǒng)汽車(chē)最關(guān)鍵的技術(shù)區(qū)別或許就是有一個(gè)強(qiáng)力的中央處理系統(tǒng)可以運(yùn)行一個(gè)通用操作系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)用戶(hù)體驗(yàn)可升級(jí)化，而前面所述的多媒體、傳感器等系統(tǒng)都將與這個(gè)中央處理系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起。例如，多媒體系統(tǒng)中的用戶(hù)輸入需要中央處理系統(tǒng)能提供足夠的算力支持以完成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算，多媒體系統(tǒng)中的HUD需要中央處理系統(tǒng)完成渲染算法以把需要顯示的信息轉(zhuǎn)換成待投射的畫(huà)面，而中央處理系統(tǒng)則根據(jù)傳感器系統(tǒng)的輸入來(lái)做sensor fusion（傳感器融合）并隨時(shí)采取相應(yīng)行動(dòng)，例如方向盤(pán)矯正、加減速等。

我們認(rèn)為未來(lái)智能汽車(chē)中央處理系統(tǒng)芯片將會(huì)是一個(gè)復(fù)雜的SoC，已完成多路輸入輸出的處理。首先，它需要一個(gè)很強(qiáng)的處理器核來(lái)運(yùn)行操作系統(tǒng)以及一些核心的駕駛邏輯。在處理器核之外，還需要大量的計(jì)算能力來(lái)完成輔助駕駛、用戶(hù)交互等功能（我們認(rèn)為這兩類(lèi)功能未來(lái)都會(huì)大量使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)完成，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算需要大量算力）。除此之外，針對(duì)一些特定的功能（例如渲染），還會(huì)再SoC上放置專(zhuān)用的模塊來(lái)完成高效處理。

在智能汽車(chē)中央處理器領(lǐng)域，與智能手機(jī)類(lèi)似我們預(yù)計(jì)會(huì)有開(kāi)放和封閉兩個(gè)生態(tài)。開(kāi)放生態(tài)基本上是由某個(gè)廠商牽頭，并形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化軟硬件聯(lián)盟，在同一標(biāo)準(zhǔn)下可以有多種軟硬件解決方案和平臺(tái)，類(lèi)似智能手機(jī)里的安卓生態(tài)；而封閉型生態(tài)則是從操作系統(tǒng)到硬件全部都掌握在一個(gè)廠商手里，類(lèi)似蘋(píng)果iOS生態(tài)。

目前，高通、Nvidia等芯片公司已經(jīng)在積極布局智能汽車(chē)中央處理芯片，我們認(rèn)為他們產(chǎn)品最可能針對(duì)的是開(kāi)放生態(tài)，因?yàn)閷?duì)于芯片公司來(lái)說(shuō)，開(kāi)放生態(tài)能產(chǎn)生的出貨量往往遠(yuǎn)大于封閉生態(tài)。例如，高通的驍龍系列汽車(chē)平臺(tái)使用驍龍SoC提供處理能力，較為適合本代智能汽車(chē)對(duì)于處理能力的需求，相信未來(lái)隨著智能汽車(chē)中各類(lèi)模組（如HUD等）的逐漸主流會(huì)加入更多專(zhuān)用的處理模塊；而Nvidia則較為激進(jìn)地從算力端入手，用GPU為智能汽車(chē)（尤其是輔助和自動(dòng)駕駛）提供強(qiáng)大的算力，從而可望為下一代智能汽車(chē)提供賦能。兩者一個(gè)著手于滿足目前客戶(hù)需求，另一個(gè)則更具有前瞻性，而我們預(yù)期在未來(lái)的某個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)兩者將會(huì)收斂到一個(gè)較為接近的方案，或者成為同一系統(tǒng)中的互補(bǔ)部分。

而在封閉生態(tài)方面，下一代智能汽車(chē)公司最了解自己的痛點(diǎn)在哪里，因此可以結(jié)合汽車(chē)產(chǎn)品和操作系統(tǒng)做有針對(duì)性的芯片設(shè)計(jì)，從而為自己產(chǎn)品的核心特性賦能。例如，特斯拉已經(jīng)在智能汽車(chē)的中央處理芯片上做了很大的投資，目標(biāo)產(chǎn)品是一款高算力用以支持自動(dòng)駕駛的芯片，因?yàn)樵擃I(lǐng)域是特斯拉雄心勃勃，投入巨大的賭注。而蘋(píng)果我們預(yù)期也會(huì)為汽車(chē)產(chǎn)品設(shè)計(jì)自己的芯片。我們認(rèn)為，相比十年前的智能手機(jī)市場(chǎng)，目前的智能汽車(chē)市場(chǎng)有可能會(huì)有更多封閉生態(tài)，主要原因是半導(dǎo)體行業(yè)代工行業(yè)進(jìn)一步成熟，門(mén)檻進(jìn)一步降低，因此智能汽車(chē)公司將有更多的可能自研芯片，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于核心差異點(diǎn)的賦能。

智能汽車(chē)中央處理器的設(shè)計(jì)將會(huì)很大程度決定智能汽車(chē)的具體特性和能力，甚至智能汽車(chē)的形態(tài)和商業(yè)模式，預(yù)計(jì)將會(huì)在未來(lái)幾年內(nèi)有許多重要的巨頭入場(chǎng)，而我們將持續(xù)保持密切關(guān)注。
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