从ADAS到AD 英飞凌如何助力自动驾驶实现？

新能源汽车和智能网联汽车的出现，给汽车行业带来最大的改变之一是加速了汽车半导体在汽车上的普及应用。放眼市场，当前无论是新能源汽车上不可或缺的IGBT 功率器件，还是研发自动驾驶所必需的车载传感器、Tbox等，都离不开芯片的驱动，由此带动全球汽车半导体市场进入新一轮爆发期。

据相关统计数据显示，目前一辆普通新车搭载的芯片已经由2013年的550片增长至2016年的616片，车载芯片在每辆汽车中的价值则飙升到了350美元。近三年全球车用芯片市场正以11%的年复合成长率快速增长，预计2017年市场规模可达288亿美元。其中，在新能源汽车领域，汽车电子产品占成本比重更是达到60%以上，未来还有望继续提升。

在此背景下，当前无论是传统的汽车半导体厂商，还是其他领域的半导体企业，都在积极布局车载芯片，或发力新能源车所需的功率器件，助力新能源汽车技术进一步提升，或通过在车载传感器、计算分析等关键技术上创新，推动自动驾驶的最终实现。不过整体来看，对于自动驾驶的关注仍然占据主流。

“三化”驱动 英飞凌车用芯片营收持续增长

随着ADAS（高级驾驶辅助系统）和新能源汽车的日渐普及，以及自动驾驶、车联网技术水平的大幅提升，当前越来越多的汽车功能如人机交互系统、车载传感器等都开始被整合在芯片上，以赋予汽车更好的表现形式和更优秀的操控性能。在此过程中，汽车半导体逐渐发展成汽车产业链上越来越不可分割的一部分，深刻影响着行业未来的走向。

汽车半导体市场的持续向好，最直接的受益者便是车载芯片提供商。据全球领先的汽车半导体提供商英飞凌汽车电子事业部副总裁兼传感与控制业务部总经理Ralf Bornefeld介绍，在汽车产业“电动化+智能化+网联化”发展的大背景下，2016财年市场份额实现了增长。

“深入分析，我们的业绩增长主要受益于新能源汽车和ADAS及AD（自动驾驶）的发展，”Ralf Bornefeld对盖世汽车表示，并紧接着仔细分析了各个细分领域的主要利益增长点。

“具体来看，2016年我们在汽车传感器领域市场份额为12.5%，全球排名第二，这里面雷达器件，特别是24GHz雷达和77GHz雷达，以及3D图形传感器是主要业绩增长点。在微控制器领域，以ADAS、AD（自动驾驶）和动力总成相关元器件为主要增长来源。在功率器件方面，增长则源自xEV（包括纯电动及混动汽车） 渗透率的持续提升，对功率器件有较大的需求，此外EPS（汽车电子助力转向系统）和汽车照明领域，也有很大的市场增长。”

专注三大领域 助力自动驾驶实现

在进行汽车半导体相关产品研发过程中，当前很多半导体企业都是“两条腿走路”，即同时关注新能源汽车和自动驾驶汽车两大领域，英飞凌亦如此。其中，自动驾驶领域，英飞凌主要围绕自动驾驶传感、计算和驱动三大技术进行芯片研发，助力自动驾驶汽车量产。

“首先传感部分，我们有各种各样的传感器产品，包括激光雷达、毫米波雷达、3D传感器、电流传感器、位置传感器、胎压传感器等，以及相关的传感器融合方案。另外驱动方面也是我们的强项，特别是变速箱控制、发动机控制以及刹车、转向等方面，我们都已经有相关的功率器件以及全套的芯片组解决方案提供给合作伙伴。”

特别是77GHz毫米波雷达，据了解对于很多半导体企业来说，降成本是它的一大考量点。但英飞凌早在2009年就将其应用在一款保时捷卡宴上，之后又陆续装在高尔夫、POLO、Smart等多款车型上，实现从高端车到中端车再到低端车的全覆盖。英飞凌提供的雷达产品系列非常齐全，探测范围从短距离到中距离再到长距离均有相关产品，并顺利开展了大规模量产。

“在77GHz毫米波雷达上，我们主要有两大技术创新，第一，采用了锗硅技术，这项技术在高频雷达里虽然已经相当普及，但将其用在77GHz毫米波雷达上，目前全球只有两家，我们是其中一家。第二，采用了eWLB封装技术，使得在生产过程中很容易把它装到系统中，并可带来大约30%的成本降低。”Ralf Bornefeld说道，“这里特别值得注意的是，这两项技术都是我们自己研发并生产，没有代工，之所以如此是为了保证产品的高性能、高质量。”

补充一下，英飞凌目前正在开发下一代锗硅技术，将其用在一些中高端雷达产品上，以赋予雷达传感器更好的表现性能。与此同时，对于其他厂家采用的CMOS技术，Ralf Bornefeld透露英飞凌也会推出相关的产品，去满足客户对这一技术的需求。“毕竟锗硅技术很难把微处理器和传感器集成在一个芯片上，而CMOS技术却很容易实现，加之成本驱动，我认为在一段时期内CMOS和锗硅技术将会长期共存。”

至于3D传感器，据悉英飞凌目前的产品主要用于汽车内部监测，如驾驶员监测、司乘人员监控以及手势识别等应用，以提升驾驶安全，优化操作。其中，手势识别，目前已经有合作伙伴在使用，另外两大应用则在讨论当中。

而传感器融合方面，Ralf Bornefeld认为，融合对于推动自动驾驶汽车量产必不可少。在今年初于美国拉斯维加斯举办的CES国际消费电子展上，英飞凌就已经有相关的产品展示，当时，英飞凌向公众展示了如何借助77 GHz雷达和激光雷达、汽车监控3D摄像头和无线安全软件更新（SOTA）等技术实现自动驾驶。

“这里特别值得一提的是，由于我们本身有自己的微处理器和雷达产品，可以保证它们之间良好的匹配性，在此条件下进行传感器融合也相对较简单，至少传感器收集的信息进来后，数据的安全、系统的功能安全都将在一定程度上得到保障。至于算法方面，则有英伟达、英特尔等专门的企业提供。”

但这并不意味着英飞凌完全不进行任何算法方面的研究。Ralf Bornefeld解释道，对于与英飞凌所能提供的硬件产品相关的算法，如雷达建立的信号如何传递到微控制器里面，微控制器怎么对接收的信号进行预处理或者做一些初步的功能安全及信息安全等方面的认证，如何帮助合作伙伴将英飞凌的电子元器件集成到他们的系统里面去……这些算法英飞凌都可以提供。但是对于传感器将环境信息收集完全后，下一步如何去整合运算，做出判断，则由整车厂或Tier 1考虑。

从ADAS到自动驾驶 冗余系统是关键

随着2021自动驾驶量产元年的一天天临近，越来越多的企业开始就推动自动驾驶量产制定了详细的时间表，英飞凌也不例外。据了解，自动驾驶方面，除了77GHz毫米波雷达等已经在市场上大批量供货的产品，目前英飞凌还有很多产品正在研发当中。

“到2019年，我们会进一步完善整个雷达产品线，从近距离、中距离到远距离支持更多自动驾驶汽车的需求。另外，在77GHz毫米波雷达基础上，我们的低成本激光雷达产品也将很快面世，与现有激光雷达产品相比，这款新产品体积将更小，并且会集成更多的系统应用芯片，以实现系统一体化。毕竟目前单个传感器功能有限，只有将不同种类的传感器进行融合，才能更好地满足未来自动驾驶汽车的需求。”

而除了雷达产品，Ralf Bornefeld表示英飞凌还会有下一代的微处理器——AURIX 2G(AURIX 第二代32位微处理器)，据悉这款产品是一个多核芯片，相较于第一代AURIX处理速度更快，且未来和英飞凌的雷达产品组合后，可大大提升雷达的处理速度，提高工作效率。但整体来说，车企要想从ADAS跃升到自动驾驶，还有很长一段路要走，其中最关键的一点是要有冗余系统，为什么这么说？

“从ADAS到自动驾驶其实就是从搭载单一传感器到最后存在冗余系统的差别。随着汽车自动化水平日趋提升，车上传感器的搭载量会越来越多。可能L1、L2的时候，一个摄像头或一个雷达就能完成环境感知，实现部分ADAS功能。但到了L3、L4甚至L5，一个传感器就不够了，可能还需要多个摄像头和雷达，一方面使收集的环境信息更完整，另一方面整个系统会变成一个冗余的系统，在任何情况下，都能保证至少一个系统在正常工作。”Ralf Bornefeld表示。

“从这一点上来说，冗余系统是保证自动驾驶汽车在失效模式下也能正常工作的一个体系，是打造完全自动驾驶汽车的关键点之一。而且，自动驾驶级别越高，系统的冗余度也会越高。”