
近期,全球的车市不论是传统燃油车、还是新一代的电动汽车、也或是未来的自动驾驶汽车等,在驾驶人希望能在这个住家之外的第2生活空间中,有更多方便性、安全性、以及舒适性,加上车辆逐步迈进更高端段自动驾驶领域的情况下,配备先进驾驶辅助系统(ADAS) 已成为不可逆的趋势。因此,面对每年数以百万辆计算的新车市场,以及未来自动驾驶汽车的发展趋势,各家ADAS厂商也都摩拳擦掌的准备积极投入,希望能在此划时代的汽车发展关键时刻中占有一席之地。
需求提升,导入ADAS应用成为趋势
在当前的ADAS发展中,多数的做法就是通过包括车载镜头、毫米波雷达、超音波雷达、甚至是最新的激光光学雷达等不同传感器,即时搜集车内外周边的相关信息,例如静态、动态物体识别、侦测与关注等。在收集这些信息的当下,也一并借由电子控制单元(ECU)将传感到的信息送至中央处理系统进行运算,并将运算结果输出。并且最短时间内,以声音、图片或方向盘震动等方式,提醒驾驶人可能发生的状况。或者是直接介入车辆的驾驶控制,以为驾驶进行操控的辅助。在ADAS介入驾驶操控之后,使得驾驶得以避免因错误驾驶状况,造成事故的相关危害。该阶段的ADAS发展重点以操作和刹车,加上底盘系统控制和车辆定位技术为关键。

全球ADAS发展至今,在应用层面上分为传感、分析、决策、执行等4大领域。其中,分析、决策部分主要平台由国际大厂包括Google、NVIDIA、Intel Mobileye、TESLA等厂商所垄断。至于,执行阶段,则多数在当前的一线汽车大厂手上。
ADAS相关传感器芯片,台系厂商具备雄厚发展实力
根据车辆测试研究中心(ARTC) 的报告显示,ADAS运行所需芯片包括广泛的各式传感器(如车载镜头、雷达、激光雷达等)、无线及有线通信技术等,同时需要数字信号处理器(DSP) 处理图片方面的功能。
报告中强调,应对ADAS的市场需求,传感器的数量将大幅提升,种类也更加复杂,且对于传感器内置芯片之品质、稳定性等要求也更严苛。虽然,目前国际上大的车用传感器IC厂商包括恩智浦(NXP)、英飞凌(Infineon)、瑞萨电子(Renesas)、意法半导体(STM)及德州仪器(TI)等,全球汽车半导体市场仍多数掌握在这些大厂手中。

然而,随着自动驾驶汽车的发展,将有更多不同的创新传感器结构及次系统出现,这将带给其他半导体厂商与台厂更多发展与切入机会。包含IC设计厂商联发科(Vision-based ADAS芯片、毫米波雷达芯片等)、瑞昱(车用乙太控制芯片、车用3D环景图片系统单芯片等)、原相(车用光学指向传感器芯片)、凌阳(ADAS系统单芯片)、伟诠电(环车图片芯片)、聚积(车用LED驱动芯片)等台厂皆已积极切入车用传感芯片领域。
另外,在车用AI芯片的部分,台湾虽难以追上国际大厂的研发进程,但芯片代工领域在此商机中将明显受益,包含台积电、联电等,并将串联至封装与测试等供应链下游产业,如日月光控股等,将会是产业领域中不可忽视的关键。
而ADAS芯片产业并不局限于车用传感器及车载计算机,未来物联网将扮演更重要的角色,自动驾驶汽车必须与路侧设施沟通(Vehicle to Infrastructure;V2I)、与其他车辆沟通(Vehicle to Vehicle;V2V)、与行人沟通(Vehicle to Pedestrian;V2P)、与服务及数据中心沟通(Vehicle to Network;V2N)等多种沟通模式,方能使车辆与各式终端进行信息交换以互通有无。大量的车联网需求也带动庞大商机,这使得台湾网络通信厂商如启碁、中磊、仲琦、宇智网通等,皆锁定车联网市场抢先布局并开发相关产品,期能搭上ADAS与自动驾驶汽车风潮。
毫米波雷达市场多样,台厂发展机会多
除了相关ADAS芯片市场会是台湾厂商的发展重点之外,各类传感器、雷达、与镜头的发展也会是台湾厂商未来着墨的强项。首先在毫米波雷达的部分,因为自2020年开始到2022年间,包括欧、日、美等地都陆续将自动紧急刹车(AEB)作为新出厂车量的强制性标准配备,使得毫米波雷达预期将会成为其中主要受益的产品。

目前的毫米波雷达规格上分为24GHz、77GHz和79GHz等3种,24GHz最早被使用,以短距离测距为主。而随着76~81GHz确定划分给无线电定位业务,24GHz频段将于2022年停止使用的情况下,具备较佳角度分辨率的79GHz将逐渐取代24GHz,而77GHz则多用于中、长距应用。
即便如此,短期内24GHz仍为毫米波雷达中采用量最高且供应商最多的产品,主要原因在于价格低和技术成熟,而且许多入门ADAS如盲点侦测系统(BSD) ,使用24GHz毫米波雷达即可完成。台湾厂商目前多以量产低端24GHz为主,除了技术成熟且市场较大外,77GHz多由国际一线大厂供应,切入门槛较高。另外,24GHz除了前装市场外,还有后装市场,对台湾厂商来也是机会。
拆解台厂切入毫米波雷达供应链状况,芯片厂商有联发科,下游系统厂则以启碁、为升科、明泰、辉创、同致和环隆科为主。这些厂商的24GHz产品都已量产出货,并有多种规格满足客户不同需求。而且,升科和启碁的77GHz则已量产,明泰和环隆科等则陆续从送样转为量产。还有在79GHz产品方面,各厂商则努力在近期开始供货。
车载镜头需求量大,光学厂商接力布局
至于,在车载镜头部分,车载镜头最初在汽车上的应用是行车记录仪和倒车图片。但随着汽车智能化程度的提高,车载镜头开始和算法结合,进一步提供车道偏离预警(LDW)、汽车碰撞预警(FCW)等ADAS功能。车载镜头主要包括内视镜头、后视镜头、前置镜头、侧视镜头、环视镜头等。目前车载镜头主要应用于倒车图片(后视)和360度全景(环视),其高端车款配备的镜头可多达8个,用于辅助停车或自动紧急刹车上。
以特斯拉Autopilot为例,总计配置了8个镜头,包括3个前置镜头、2个侧方前视镜头、2个侧方后视镜头和1个镜头镜头,视野范围达360度,最远前后方检测距离达250米和50米。
不过,车载镜头因需要较广的工作温度范围与较佳的透光性和耐刮度等,故在镜片材质选择上以非球面玻璃为主,也以采用模具制压技术为大宗。虽然此技术在程序上较为简化,也较符合经济效益。但是模造技术门槛较高,使得目前拥有此技术,且打入车厂的供应商并不多,海外厂商包括豪雅、朝日(Asahi)等。

在台厂的部分,亚光目前已成功打入特斯拉(Tesla)供应链,并开始为欧洲车厂提供ADAS镜头。佳凌也开始积极布局,推出前视、环景与侧视等车载镜头。先进光则是Volvo镜头供应商之一,可提供包括环车图片、车道偏离侦测、防撞等相关功能产品,目前车用镜头比重仍维持营收10%左右。
超音波雷达与激光雷达,未来自动驾驶汽车不可或缺的解决方案
另外,超音波雷达在当前技术和市场皆已成熟的情况下,海外主要厂商为Valeo、Bosch、日本CERANUC与村田制作所。反观台厂布局进度,在超声波雷达市场上目也已在全球占有一席之地,包括同致电子和辉创等皆推出相关产品。其中,同致的倒车辅助系统已打入欧美车厂的一线供应商供应链其中,为通用、福特与日产等美日汽车大厂供货。
最后,是当前在ADAS应用上较新的光学雷达(激光雷达;LiDAR)的部分,目前激光光束常见的有紫外光、可见光以及红外光,其中以波长600-1000nm最为普遍应用。而现阶段市面上较常见的有2D与3D传感器产品,并依照激光收发器的运动状态分为固态式与旋转式。其中3D又依激光光束的数量普遍分为1、8、16、32、64、128 Beam,并同时进行环周360度高频扫描,为目前高端ADAS及接下来自动驾驶所使用的解决方案。
由于激光雷达的探测距离远,测量精确度高,且能够通过扫描点云得到环境3D模型,且较不受干扰的特性,具有其他传感器不可比拟的性能。但是,却也因为成本高昂、交货时间长、以及缺乏相关车辆强制设备的规定等相关因素,使得激光雷达短时间内要大量普及于市场有一定的难度。只是,随着2020年苹果宣布启动Apple Car自动驾驶汽车计划,使得多家激光雷达传感器供应商也开始布局市场。就方面,激光雷达所需的VCESL芯片,砷化镓厂稳懋、全新、宏捷科、环宇- KY等厂商都已投入发展。其中,稳懋VCSEL目前大量使用在智能手机3D传感上,且具生产规模优势,未来商机将有望逐步发酵。
(首图来源:Flickr/Automobile ItaliaCC by 2.0)