ADAS和V2X技術(shù)市場(chǎng)走勢(shì)
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摘要:本文邀請(qǐng)業(yè)內(nèi)的領(lǐng)軍廠商和市調(diào)公司,談?wù)劯鞴舅P(guān)注的ADAS或V2X方面的技術(shù)趨勢(shì)和新方案。
賽迪顧問:國(guó)內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)雖模龐大,水平偏低
賽迪顧問半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)研究中心分析師韓曉敏:中國(guó)的汽車產(chǎn)業(yè)雖然規(guī)模龐大,但整體市場(chǎng)水平仍然偏低。從技術(shù)層面看,目前ADAS系統(tǒng)幾大類以單車為核心的應(yīng)用已經(jīng)比較成熟,如自適應(yīng)巡航控制等,而自動(dòng)駕駛、車聯(lián)網(wǎng)等在技術(shù)領(lǐng)域仍屬于摸索和試用的居多,離成熟的市場(chǎng)應(yīng)用還有一段距離;從市場(chǎng)層面看,以提高汽車安全性和舒適性為主的ADAS系統(tǒng)將會(huì)有較快的發(fā)展,而V2X尤其是V2I領(lǐng)域的應(yīng)用限于目前消費(fèi)水平、基礎(chǔ)設(shè)施水平以及有關(guān)法律法規(guī)等限制,在市場(chǎng)應(yīng)用上會(huì)有相當(dāng)?shù)臏蟆?/p>
IHS:未來汽車電子發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力中,ADAS引人注目
在過去的2014年,中國(guó)整個(gè)汽車半導(dǎo)體收入為55億美元,IHS預(yù)計(jì)在2015年?duì)I收將攀升至62億美元,相對(duì)于2014年有11%的增長(zhǎng)動(dòng)力總成、汽車信息娛樂系統(tǒng)和車身/便利性電子系統(tǒng)將是這個(gè)市場(chǎng)的主要貢獻(xiàn)者。
雖然中國(guó)汽車銷量增長(zhǎng)在未來幾年將會(huì)逐漸降低,但追求能效和綠色能源,更高的安全性和更好的駕駛體驗(yàn),接下來的幾年將使得更多的和更高性能的半導(dǎo)體被要求在汽車中應(yīng)用。像高效能的發(fā)動(dòng)機(jī),涉及安全的ADAS應(yīng)用,汽車娛樂和舒適電子系統(tǒng),將會(huì)需要更多的控制器、網(wǎng)絡(luò)連接、驅(qū)動(dòng)器IC和傳感器。在接下來的五年中,IHS預(yù)計(jì)傳感器芯片將會(huì)有最快的增長(zhǎng)——14%年均復(fù)合增長(zhǎng)率,緊隨其后的是微控制器和模擬IC。
在眾多的汽車電子未來發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力中,ADAS是引人注目的。ADAS技術(shù)被看做通往未來自動(dòng)/半自動(dòng)駕駛的必經(jīng)之路。就最近階段來看,ADAS的應(yīng)用也會(huì)給駕駛者帶來安全舒適,同時(shí)能使動(dòng)力系統(tǒng)更有效率。當(dāng)前ADAS在市場(chǎng)上的使用,主要集中在高端轎車如寶馬、奔馳等。國(guó)內(nèi)的一些廠家也在一些高端車型中引入如 LDW,BSD,surround view。考慮到成本和技術(shù)成熟度,IHS認(rèn)為以camera sensor為主的一些應(yīng)用會(huì)在這幾年得到快速發(fā)展,如環(huán)視自動(dòng)泊車、前向監(jiān)測(cè)等。
博通: ADAS和HEV/EV在汽車技術(shù)走勢(shì)中增長(zhǎng)最快
Internet of Vehicles(IoV,車聯(lián)網(wǎng))包括兩部分,第一部分是通過有線的連接解決車內(nèi)互聯(lián),第二部分通過無線連接解決平板電腦、穿戴式等設(shè)備和汽車交流的任務(wù)。
從整個(gè)汽車技術(shù)的走勢(shì)來看,增長(zhǎng)最快的是兩大塊(如圖1),第一塊是ADAS(高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng));第二塊是HEV/EV(混合動(dòng)力/純電動(dòng)車)。
汽車以太網(wǎng)之所以是以人和汽車為主,是因?yàn)樗浅_m合做汽車的骨干網(wǎng)。圖2顯示的縱軸數(shù)據(jù)是指汽車上所搭載的以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量,可以預(yù)見到2019年時(shí)將會(huì)有超過1億個(gè)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)在行駛中的汽車上使用。并在2021年迅速增長(zhǎng)到2億個(gè)。
在無線連接方面,根據(jù)圖3左邊顯示,汽車?yán)餆o線連接方式分成四類。第一類是傳統(tǒng)藍(lán)牙耳機(jī)通信;第二類相對(duì)比較新的是車內(nèi)Wi-Fi/BT;第三類是NFC(近場(chǎng)通信);第四類則是人們更熟悉的GPS。
圖3右邊是增長(zhǎng)率,其中,為什么NFC有很高增長(zhǎng)率?主要是因?yàn)榻裉霳FC在車內(nèi)的應(yīng)用基本為0,所以復(fù)合增長(zhǎng)率很高。另外,雖然我們看到現(xiàn)在60%- 70%的汽車都標(biāo)配有GPS和藍(lán)牙,但是Wi-Fi和藍(lán)牙(BT)的組合銷售目前占有率比較低。所以在接下來的五六年內(nèi),Wi-Fi和藍(lán)牙的芯片增長(zhǎng)率在整個(gè)汽車領(lǐng)域中非常高,年復(fù)合增長(zhǎng)率接近40%。
在汽車?yán)锩媲懊嫣岬剿姆N無線領(lǐng)域連接方式,再加上LTE,構(gòu)成整個(gè)在車聯(lián)網(wǎng)中非常重要的聯(lián)網(wǎng)部分。各種無線技術(shù)可以廣泛地使用在車身的各個(gè)部位,實(shí)現(xiàn)不同功能:比如V2V就是車與車之間的通信,V2I就是車與交通管理系統(tǒng)之間的分配;包括使用鑰匙,類似于藍(lán)牙鑰匙、NFC鑰匙這種概念來提供車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品,包括其他更多的FM Wi-Fi,包括GPS這種常規(guī)的衛(wèi)星定位功能。
博通公司汽車網(wǎng)絡(luò)和物理層產(chǎn)品高級(jí)總監(jiān)Ali Abaye博士:我們認(rèn)為Wi-Fi在車內(nèi)的應(yīng)用將會(huì)以8倍的速度進(jìn)行增長(zhǎng),主要是因?yàn)槟壳笆謾C(jī)和消費(fèi)電子類產(chǎn)品上Wi-Fi已基本成為標(biāo)配,其實(shí)這就是趨勢(shì)。一種方式是通過Wi-Fi實(shí)現(xiàn)多屏互動(dòng),比如你手機(jī)上有圖片或者視頻想要分享給別人看,可以用手機(jī)或者平板跟車上中控系統(tǒng)互聯(lián),把信息P2P或者通過媒介上傳上去。第二種方式大家更熟悉類似于家庭無線路由器一樣,把整個(gè)車裝上中控作為一種熱點(diǎn),這樣車上設(shè)備可以通過WiFi來連接網(wǎng)絡(luò)?,F(xiàn)在大多數(shù)車上都可以裝個(gè)藍(lán)牙,打電話可以通過手機(jī),也可以通過車上的車載電話打電話。這里提到藍(lán)牙(BLE)系統(tǒng),特別是低功耗的藍(lán)牙系統(tǒng),比較適合無線穿戴設(shè)備和車之間進(jìn)行交互。
無論中國(guó)還是美國(guó),大家都很注意監(jiān)控車內(nèi)里駕駛員的安全。如果有突發(fā)情況會(huì)導(dǎo)致發(fā)生重大事故,有了BLE4.0或者 BLE低功耗系統(tǒng),可以很容易地通過可穿戴設(shè)備監(jiān)控到駕駛員的情況??梢约皶r(shí)通過以太網(wǎng)ADAS系統(tǒng)讓車輛進(jìn)行剎車或者一些其他減速操作,避免車輛事故的發(fā)生。
博通公司提供了整套車聯(lián)網(wǎng)所需要的技術(shù),包括有線端的以太網(wǎng)技術(shù),無線端的Wi-Fi、GPS、藍(lán)牙、NFC等各種無線技術(shù),可為車聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)步提供很大的助力。其中在有線端,博通推出了BroadR-Reach,其核心就是通過單對(duì)雙絞線實(shí)現(xiàn)100Mbps數(shù)據(jù),主要解決物理層即傳輸介質(zhì)上相關(guān)的信號(hào)處理,在二層以上協(xié)議中所有的基于汽車以太網(wǎng)的協(xié)議棧都是和手機(jī)、電腦上用的是相同的,這樣在開發(fā)程序時(shí)不用特別顧慮底層用什么網(wǎng)傳輸。2013年底,寶馬X5 SUV成為首款使用BroadR-Reach汽車以太網(wǎng)技術(shù)的車型,上面采用BroadR-Reach以太網(wǎng)來組成一個(gè)環(huán)視系統(tǒng)。關(guān)于無人駕駛系統(tǒng),一方面需要基于以太網(wǎng)提供的ADAS機(jī)型匹配數(shù)據(jù),另一方面需要GPS提供位置數(shù)據(jù),結(jié)合時(shí)需要一些非常好的算法,才能真正實(shí)現(xiàn)無人駕駛的功能。
瑞薩:ADAS的應(yīng)用有助實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛或無人駕駛
ADAS是目前比較熱門和高速發(fā)展的汽車應(yīng)用,ADAS的系統(tǒng)可以分為兩類:高速應(yīng)用的系統(tǒng)主要是通過傳感器(如雷達(dá))和智能攝像頭融合到ECU(電子控制裝置);低速應(yīng)用的系統(tǒng)是通過攝像頭采集相關(guān)的信息到 ECU,也就是360°全景環(huán)視系統(tǒng)。隨著汽車制造商對(duì)安全加密和功能安全的要求越來越高。駕駛輔助系統(tǒng)已應(yīng)用于汽車安全系統(tǒng),而且日益精密。ADAS的應(yīng)用將會(huì)對(duì)公司未來業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)作出貢獻(xiàn),并最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛或無人駕駛。實(shí)現(xiàn)ADAS系統(tǒng)的關(guān)鍵,無論從傳感器、攝像頭還是ECU都跟半導(dǎo)體息息相關(guān)。特別是對(duì)其高性能、高速度、大容量、低功耗、安全性功能都有極高的要求。
瑞薩電子應(yīng)用技術(shù)中心汽車電子部副部長(zhǎng)林志恩:瑞薩電子的SH7766解決方案,是用于ADAS系統(tǒng)的360°全景環(huán)視系統(tǒng),SH7766SoC集成了多個(gè)硬件引擎,還配置了二維圖形 和可選配三維圖形引擎功能,能在攝像頭視頻上層疊高精度圖形元素,由此可以形成更高級(jí)用戶界面。
英飛凌:重點(diǎn)關(guān)注車聯(lián)網(wǎng)安防
汽車技術(shù)創(chuàng)新離不開半導(dǎo)體,半導(dǎo)體技術(shù)必須走在最前沿。英飛凌很早就已經(jīng)開始汽車智能化方面的市場(chǎng)調(diào)研和新產(chǎn)品的研發(fā)。汽車安全技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中有四大環(huán)節(jié),從識(shí)別、預(yù)測(cè)、預(yù)防和保護(hù),在前三個(gè)環(huán)節(jié)中,ADAS系統(tǒng)都至關(guān)重要,大幅度的防止事故,改善的汽車安全性,同時(shí)也增加駕駛的舒適性。近幾年,高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)ADAS中,自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)(ACC)、車道偏離警告(LDW)和側(cè)面物體探測(cè)(SOD)三大技術(shù)目前的增勢(shì)迅猛。ADAS其功能的實(shí)現(xiàn)基于不同的傳感器技術(shù),并依賴于高集成度,高安全性的信息處理器。
英飛凌中國(guó)區(qū)汽車電子業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人高級(jí)總監(jiān)徐輝:傳統(tǒng)而言,汽車是一個(gè)封閉的系統(tǒng),車聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn),使汽車成為一個(gè)開放式系統(tǒng),更加便利地上傳和下載各種數(shù)據(jù)和信息,然而由于信息的公開,也帶來了黑客攻擊的風(fēng)險(xiǎn)。車聯(lián)網(wǎng)的安防,或者說數(shù)據(jù)安全,是英飛凌關(guān)注的重點(diǎn)。
車聯(lián)網(wǎng)包括車與車、車與基礎(chǔ)設(shè)施、車與云端、以及車與消費(fèi)類電子比如智能手機(jī)、平板等的功能融合,所涉及的應(yīng)用場(chǎng)景十分廣泛,比如預(yù)知交通擁堵和事故、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)、支付業(yè)務(wù)、緊急呼叫、維修站點(diǎn)服務(wù)、軟件升級(jí)、遠(yuǎn)程診斷故障等。任意一個(gè)通道被惡意入侵、數(shù)據(jù)被濫用或竊取、病毒等,都會(huì)給車輛和人身安全帶來不可估量的損失。
賽靈思:車載攝像頭系統(tǒng)已經(jīng)成為一項(xiàng)重要的差異化因素
在當(dāng)今汽車市場(chǎng),政府安全標(biāo)準(zhǔn)要求最新、最智能的安全系統(tǒng),例如美國(guó)的備用攝像頭與歐洲NCAP的自動(dòng)電子剎車系統(tǒng)(AEB)。對(duì)于使用高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS)技術(shù)的OEM廠商來說,車載攝像頭系統(tǒng)已經(jīng)成為一項(xiàng)重要的差異化因素。
ADAS系統(tǒng)架構(gòu)功能的復(fù)雜程度不斷提高,要求:可視系統(tǒng)需要將視頻處理(如圖像增強(qiáng)和失真校正)及圖形信息疊加功能顯示給駕駛員;非可視系統(tǒng)則需要圖像處理分析功能;運(yùn)動(dòng)估算等用來描述車輛環(huán)境的深層分析功能支持連續(xù)威脅評(píng)估和駕駛應(yīng)對(duì)措施。
現(xiàn)在,一輛汽車系統(tǒng)中的軟件代碼可能達(dá)成百上千萬行,可編程電子平臺(tái)正經(jīng)歷新一次變革。ADAS和V2X代表的汽車與人,與外界環(huán)境的連接、互動(dòng)、理解與溝通是下一個(gè)前沿,其目標(biāo)是讓車輛使用者更安全,能夠及時(shí)獲得有效的信息,提高效率并身心愉悅。
這意味著,系統(tǒng)對(duì)靈活性和處理能力的要求更高,傳統(tǒng)的軟件可編程的嵌入式處理器已經(jīng)變得不能滿足需要了。固定的硬件處理器和特定應(yīng)用設(shè)備正為全可編程設(shè)備和系統(tǒng)讓路,對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)師而言,系統(tǒng)硬件的動(dòng)態(tài)配置和優(yōu)化可以像軟件那樣輕松實(shí)現(xiàn)。
性能需求持續(xù)增長(zhǎng),OEM汽車廠商和終端消費(fèi)者要求的特性和功能也越來越多。汽車上的攝像頭和傳感器越來越多,驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和帶寬發(fā)生重大改變,功能安全性和安全特性是另外一個(gè)關(guān)鍵因素,驅(qū)動(dòng)汽車向半自動(dòng)和最終的完全自動(dòng)化演進(jìn)。
賽靈思汽車營(yíng)銷及產(chǎn)品規(guī)劃高級(jí)經(jīng)理Kevin Tanaka:早在2004年,賽靈思就開始了XA(賽靈思汽車)項(xiàng)目,現(xiàn)已成為全球領(lǐng)先的汽車級(jí)可編程邏輯器件供應(yīng)商。XA產(chǎn)品線的靈活性和高可擴(kuò)展能力讓客戶能夠開發(fā)定制化平臺(tái),以滿足更高層次的產(chǎn)品差異化和創(chuàng)新需求。隨著Zynq 7000 All Programmable SoC加入XA產(chǎn)品線,通過業(yè)界首款硬件和軟件可編程的器件,應(yīng)對(duì)汽車應(yīng)用市場(chǎng)增長(zhǎng)速度最快的ADAS領(lǐng)域的技術(shù)和業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)。
美光:存儲(chǔ)帶寬通常會(huì)成為 ADAS 系統(tǒng)的性能瓶頸
現(xiàn)代 ADAS 系統(tǒng)具有多個(gè)傳感器,例如高分辨率/高幀頻攝像頭、雷達(dá)、激光掃描儀以及夜視儀。這些傳感器(特別是視頻攝像頭)需要利用很高的數(shù)據(jù)帶寬將數(shù)據(jù)寫入易失性存儲(chǔ)中。數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP) 裝置從存儲(chǔ)中讀取傳感器數(shù)據(jù),并執(zhí)行復(fù)雜的 ADAS 算法。算法在處理每一個(gè)視頻幀時(shí)都將多次訪問存儲(chǔ),而且需要很高的存儲(chǔ)帶寬。這一過程通常會(huì)成為 ADAS 系統(tǒng)的性能瓶頸。
除帶寬之外,汽車制造商面對(duì)的另一個(gè)主要問題是尺寸,進(jìn)行存儲(chǔ)配置時(shí)需要適當(dāng)綜合考慮密度、功率、尺寸、性能、溫度、可靠性、成本和支持。主動(dòng)式安全系統(tǒng)目前采用了 MCP,同時(shí)可顯著降低存儲(chǔ)占用空間。存儲(chǔ) MCP 可以將非易失性存儲(chǔ)(NVM,可實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)/應(yīng)用、操作系統(tǒng)和其他重要代碼/數(shù)據(jù)的執(zhí)行)和易失性存儲(chǔ)(RAM,可用作高速暫存器)堆疊到單個(gè)封裝中。除了能夠減少空間占用、降低焊球數(shù)以及提升性能和密度外,MCP 還可以使用符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 JEDEC 接口和存儲(chǔ)類型對(duì)微控制器 (MCU) 的嵌入式存儲(chǔ)進(jìn)行負(fù)載分流,從而減少設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的因素。
ADAS 設(shè)計(jì)師接下來的目標(biāo)是創(chuàng)建一個(gè)與其他汽車以及路邊交通監(jiān)測(cè)站連通的集成系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。車對(duì)車 (V2V) 通信會(huì)匿名交換有關(guān)方位、速度和位置的車輛數(shù)據(jù),讓汽車檢測(cè)到其他車輛,360 度全方位了解其他車輛的方位以及潛在的威脅或危害。隨后,它將計(jì)算風(fēng)險(xiǎn),并向駕駛員發(fā)出警告或預(yù)先采取行動(dòng),以避免或減輕撞車事故。
東芝:注力于ADAS系統(tǒng)的研究和開發(fā)
先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)來說,最重要是能夠提供一個(gè)在不加重駕駛員負(fù)擔(dān)的前提下實(shí)現(xiàn)安全駕駛的解決方案,該項(xiàng)積極研究的終極目標(biāo)是無人駕駛。人們希望將來的先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)在應(yīng)用上能夠不斷地增加功能和提高處理能力。東芝通過增加Visconti系列的產(chǎn)品線,注力于ADAS系統(tǒng)的研究和開發(fā)。ADAS系統(tǒng)要求SoC能夠支持對(duì)多目標(biāo)的同時(shí)識(shí)別,包括車道線、車輛、行人和其他目標(biāo)等,并且要求快速和低功耗。
東芝電子(中國(guó))有限公司技術(shù)統(tǒng)括部高級(jí)經(jīng)理黃文源:東芝公司的CoHOG識(shí)別技術(shù)進(jìn)一步增強(qiáng)了它的識(shí)別能力,由于是硬件處理,所以Visconti允許使用圖形特征實(shí)現(xiàn)快速且高精度的識(shí)別。該處理器也帶有圖像處理加速器,它增強(qiáng)了對(duì)光線變化和微小變形狀態(tài)下的識(shí)別的穩(wěn)定性、強(qiáng)化了人體識(shí)別的特征,這同樣也提高了圖像識(shí)別的性能。