告別老司機》ADAS 扮自駕車發展前哨站,哪些台廠已積極切進供應鏈

作者 | 發布日期 2021 年 04 月 17 日 11:00 | 分類 IC 設計 , 晶圓 , 晶片 Telegram share ! follow us in feedly


近期,全球的車市不論是傳統燃油車、還是新一代的電動車、亦或是未來的自駕車等,在駕駛人希望能在這個住家之外的第 2 生活空間中,有更多方便性、安全性、以及舒適性,加上車輛逐步邁進更高階段自動駕駛領域的情況下,配備先進駕駛輔助系統 (ADAS) 已成為不可逆的趨勢。因此,面對每年數以百萬輛計算的新車市場,以及未來自駕車的發展趨勢,各家 ADAS 廠商也都摩拳擦掌的準備積極投入,希望能在此劃時代的汽車發展關鍵時刻中佔有一席之地。

需求提升,導入 ADAS 應用成為趨勢

在當前的 ADAS 發展中,多數的做法就是透過包括車載鏡頭、毫米波雷達、超音波雷達、甚至是最新的雷射光學雷達等不同感測器,即時蒐集車內外周遭的相關資訊,例如靜態、動態物體辨識、偵測與追蹤等。在收集這些資訊的當下,也一並藉由電子控制單元(ECU)將感測到的資訊送至中央處理系統進行運算,並將運算結果輸出。並且最短時間內,以聲音、影像或方向盤震動等方式,提醒駕駛人可能發生的狀況。或者是直接介入車輛的駕駛控制,以為駕駛進行操控的輔助。在 ADAS 介入駕駛操控之後,使得駕駛得以避免因錯誤駕駛狀況,造成事故的相關危害。此一階段的 ADAS 發展重點以操作和煞車,加上底盤系統控制和車輛定位技術為關鍵。

全球 ADAS 發展至今,在應用層面上分為感測、分析、決策、執行等 4 大領域。其中,分析、決策部份主要平台由國際大廠包括 Google、NVIDIA、Intel Mobileye、TESLA 等廠商所壟斷。至於,執行階段,則多數在當前的一線汽車大廠手上。

ADAS 相關感測器晶片,台系廠商具備雄厚發展實力

根據車輛測試研究中心 (ARTC) 的報告顯示,ADAS 運行所需晶片包括廣泛的各式感測器 (如車載鏡頭、雷達、光達等)、無線及有線通訊技術等,同時需要數位訊號處理器 (DSP) 處理影像方面的功能。
報告中強調,因應 ADAS 的市場需求,感測器的數量將大幅提升,種類亦更加複雜,且對於感測器內建晶片之品質、穩定性等要求也更嚴苛。雖然,目前國際上大的車用感測器 IC 廠商包括恩智浦(NXP)、英飛凌(Infineon)、瑞薩電子(Renesas)、意法半導體(STM)及德州儀器(TI)等,全球汽車半導體市場仍多數掌握在這些大廠手中。

然而,隨著自駕車的發展,將有更多不同的創新感測器結構及次系統出現,這將帶給其他半導體廠商與台廠更多發展與切入機會。包含 IC 設計廠商聯發科(Vision-based ADAS 晶片、毫米波雷達晶片等)、瑞昱(車用乙太控制晶片、車用 3D 環景影像系統單晶片等)、原相(車用光學指向感測器晶片)、凌陽(ADAS 系統單晶片)、偉詮電(環車影像晶片)、聚積(車用 LED 驅動晶片)等台廠皆已積極切入車用感測晶片領域。

另外,在車用 AI 晶片的部分,台灣雖難以追上國際大廠的研發進程,但晶圓代工領域在此商機中將明顯受惠,包含台積電、聯電等,並將串聯至封裝與測試等供應鏈下游產業,如日月光控股等,將會是產業領域中不可忽視的關鍵。

而 ADAS 晶片產業並不侷限於車用感測器及車載電腦,未來物聯網將扮演更重要的角色,自駕車必須與路側設施溝通(Vehicle to Infrastructure;V2I)、與其他車輛溝通(Vehicle to Vehicle;V2V)、與行人溝通(Vehicle to Pedestrian;V2P)、與服務及資料中心溝通(Vehicle to Network;V2N)等多種溝通模式,方能使車輛與各式終端進行資訊交換以互通有無。大量的車聯網需求也帶動龐大商機,這使得台灣網路通訊廠商如啟碁、中磊、仲琦、宇智網通等,皆鎖定車聯網市場搶先布局並開發相關產品,期能搭上 ADAS 與自駕車風潮。

毫米波雷達市場多元,台廠發展機會多

除了相關 ADAS 晶片市場會是台灣廠商的發展重點之外,各類感測器、雷達、與鏡頭的發展也會是台灣廠商未來著墨的強項。首先在毫米波雷達的部分,因為自 2020 年開始到 2022 年間,包括歐、日、美等地都陸續將自動緊急煞車 (AEB) 作為新出廠車量的強制性標準配備,使得毫米波雷達預期將會成為其中主要受惠的產品。

目前的毫米波雷達規格上分為 24GHz、77GHz 和 79GHz 等 3 種,24GHz 最早被使用,以短距離測距為主。而隨著 76~81GHz 確定劃分給無線電定位業務,24GHz 頻段將於 2022 年停止使用的情況下,具備較佳角度解析度的 79GHz 將逐漸取代 24GHz,而 77GHz 則多用於中、長距應用。

即便如此,短期內 24GHz 仍為毫米波雷達中採用量最高且供應商最多的產品,主要原因在於價格低和技術成熟,而且許多入門 ADAS 如盲點偵測系統 (BSD),使用 24GHz 毫米波雷達即可達成。台灣廠商目前多以量產低階 24GHz 為主,除了技術成熟且市場較大外,77GHz 多由國際一線大廠供應,切入門檻較高。另外,24GHz 除了前裝市場外,還有後裝市場,對台灣廠商來也是機會。

拆解台廠切入毫米波雷達供應鏈狀況,晶片廠商有聯發科,下游系統廠則以啟碁、為昇科、明泰、輝創、同致和環隆科為主。這些廠商的 24GHz 產品都已量產出貨,並有多種規格滿足客戶不同需求。而且,昇科和啟碁的 77GHz 則已量產,明泰和環隆科等則陸續從送樣轉為量產。還有在 79GHz 產品方面,各廠商則努力在近期開始供貨。

車載鏡頭需求量大,光學廠商接力布局

至於,在車載鏡頭部分,車載鏡頭最初在汽車上的應用是行車記錄器和倒車影像。但隨著汽車智慧化程度的提高,車載鏡頭開始和演算法結合,進一步提供車道偏離預警(LDW)、汽車碰撞預警 (FCW)等 ADAS 功能。車載鏡頭主要包括內視鏡頭、後視鏡頭、前置鏡頭、側視鏡頭、環視鏡頭等。目前車載鏡頭主要應用於倒車影像 (後視) 和 360 度全景 (環視),其高階車款配備的鏡頭可多達 8 個,用於輔助停車或自動緊急刹車上。

以特斯拉 Autopilot 為例,總計配置了 8 個鏡頭,包括 3 個前置鏡頭、2 個側方前視鏡頭、2 個側方後視鏡頭和 1 個鏡頭鏡頭,視野範圍達 360 度,最遠前後方檢測距離達 250 公尺和 50 公尺。

不過,車載鏡頭因需要較廣的工作溫度範圍與較佳的透光性和耐刮度等,故在鏡片材質選擇上以非球面玻璃為主,也以採用模具製壓技術為大宗。雖然此技術在程序上較為簡化,也較符合經濟效益。但是模造技術門檻較高,使得目前擁有此技術,且打入車廠的供應商並不多,國外廠商包括豪雅、朝日(Asahi)等。

在台廠的部分,亞光目前已成功打入特斯拉(Tesla)供應鏈,並開始為歐洲車廠提供 ADAS 鏡頭。佳凌亦開始積極布局,推出前視、環景與側視等車載鏡頭。先進光則是 Volvo 鏡頭供應商之一,可提供包括環車影像、車道偏離偵測、防撞等相關功能產品,目前車用鏡頭比重仍維持營收 10% 左右。

超音波雷達與光達,未來自駕車不可或缺的解決方案

另外,超音波雷達在當前技術和市場皆已成熟的情況下,國外主要廠商為 Valeo、Bosch、日本 CERANUC 與村田製作所。反觀台廠布局進度,在超聲波雷達市場上目也已在全球占有一席之地,包括同致電子和輝創等皆推出相關產品。其中,同致的倒車輔助系統已打入歐美車廠的一線供應商供應鏈當中,為通用、福特與日產等美日汽車大廠供貨。

最後,是當前在 ADAS 應用上較新的光學雷達(光達;LiDAR)的部分,目前雷射光束常見的有紫外光、可見光以及紅外光,其中以波長 600-1000nm 最為普遍應用。而現階段市面上較常見的有 2D 與 3D 感測器產品,並依照雷射收發器的運動狀態分為固態式與旋轉式。其中 3D 又依雷射光束的數量普遍分為 1、8、16、32、64、128 Beam,並同時進行環周 360 度高頻掃描,為目前高階 ADAS 及接下來自動駕駛所使用的解決方案。

由於光達的探測距離遠,測量精確度高,且能夠通過掃描點雲得到環境 3D 模型,且較不受干擾的特性,具有其他感測器不可比擬的性能。但是,卻也因為成本高昂、交貨時間長、以及缺乏相關車輛強制裝置的規定等相關因素,使得光達短時間內要大量普及於市場有一定的難度。只是,隨著 2020 年蘋果宣佈啟動 Apple Car 自駕車計畫,使得多家光達感測器供應商也開始布局市場。就國內方面,光達所需的 VCESL 晶圓,砷化鎵廠穩懋、全新、宏捷科、環宇- KY 等廠商都已投入發展。其中,穩懋 VCSEL 目前大量使用在智慧型手機 3D 感測上,且具生產規模優勢,未來商機將可望逐步發酵。

(首圖來源:Flickr/Automobile Italia CC by 2.0)