感測器 C-V2X LiDAR Racam Rader 光達 雷達

目標2025年L4自駕車商轉 聯網/感測技術元件突飛猛進

2020-03-30
2025年將成為L4以上自駕車商轉關鍵的一年,可看到無論是V2X、車用乙太網、光達、雷達及相機等元件商鴨子划水,陸續推出全新方案,期能在5年後的自駕車市場占有一席之地。

 

廣義的自駕車市場為先進駕駛輔助系統(ADAS)系統的持續進化,此為傳統車廠發展的路徑,雖說無法一步到位提供完全自動駕駛服務,但可以循序漸進地發展自駕車減輕人員負擔。近兩年ADAS進展腳步非常快,有些ADAS系統已成為高階車款標配、中階車款選配方案,如自適應巡航控制(ACC),該技術可於高速公路行駛途中,放開雙手讓汽車代為行駛,讓駕駛員有短暫休息的機會。

德州儀器(TI)半導體行銷與應用嵌入式系統總監詹勳琪(圖1)指出,L2汽車已普及化發展,依照產品價位不同定義相對應產品。可看到2019年已經有福特(Ford)、豐田(Toyota)的平價車款搭載ACC,由此可見自動駕駛輔助成長顯著。

圖1  德州儀器半導體行銷與應用嵌入式系統總監詹勳琪提出2019年已有多款中階車種搭載ACC功能,可看到L2汽車已普遍發展。

工研院資通所副所長鄭聖慶表示,2021年開始將步入L4技術發展的時間點,而L4可以讓大家接受並使用的時間點預估在2025~2030年之間。即便目前已有部分L3自駕車出現,但可看到無論是車廠或消費者尚未能敞開心胸接納。

究其原因在於相關零組件成本的居高不下。鄭聖慶提到,一輛商用L3自駕車通常需要有5顆光達(LiDAR)、9顆相機與3~4個雷達,以確保汽車四周沒有死角。而單單一顆機械式光達就要價10萬元台幣,依照可支援的方向調整價格(方向越多則價格越高),因此如沒有較低成本的元件支援,其商品化是難上加難。

拓墣產業研究院分析師陳虹燕談到,光達、雷達和相機各有所長,因此如果要達到高度自動駕駛(L4/L5)則對較佳角度解析度的光達有需求,但光達的限制仍在於價格高,因此感測器的搭配會跟要達到的功能、自駕等級、成本有關。

取代光達?雷達/相機二合一模組來襲

如同上述所言,成本為自駕車發展的關鍵考量,因此從2019年就有廠商號稱可以推出200美金以下的光達方案,而2020年CES展會上,Velodyne更宣布將以100美元的價格出售Velabit系列給車廠。

然而,光達的費用降低,也意味著可偵測角度縮小,需要搭載更多的光達元件彌補偵測角度的不足問題,這樣真正可以降低感測器的成本嗎?事實上,光達成本降低牽涉到許多底層的設計變化,現在比較便宜的光達要搭配多顆組成完整的視野,而光達總成本下降程度,有沒有可能達到合理水平還需進一步評估。

資策會MIC資深產業分析師兼研究總監鄭兆倫表示,3年前光達不容取代,不過隨著毫米波技術的推陳出新,以及雷達+相機(Racam)模組的互補,光達的不可取代性有待商榷。舉例來說,新型的毫米波雷達採用更多天線,加上來自於通訊端的高階雷達技術加持,毫米波雷達尚有許多發展彈性,最終與相機互補而取代光達仍有其想像空間。

陳虹燕認為,雷達+相機模組是目前市場上的最佳方案,互補彼此的弱項。雷達和相機都持續朝向更精準的辨識和偵測能力發展,雷達有成像雷達(Image Radar)透過多天線的設計來追求LiDAR like的效果,相機也有立體相機(Stereo Camera)來進行3D視覺辨識讓測距更精準。

滿足巨量數據資料AI處理器平台添戰力

詹勳琪補充,TI投入雷達開發已超過十年以上,近兩三年雷達技術有大幅成長。不過,TI認為Racam不會取代光達,但會占據大部分的車用市場,因為光達有很高的解析度與精度,適合對自駕要求較高的汽車方案,而Racam則是更專注於中低階的車款,滿足廣大的消費族群汽車感測需求。針對該公司而言,已可提供CMOS製程的Racam技術,且為整合度高、低價且量大的方案。

詹勳琪談到,等級越高的自駕車款,所搭載的感測器資料也就越多,包含相機、雷達、光達,甚至是紅外線等訊息,帶來的大量的數據資料亟待處理,其中需要Gbps等級的乙太網路(Ethernet)介面傳輸資料,同時還需透過AI處理器平台分析有用的資料。也因此,該公司日前推出新型低功耗、高性能Jacinto 7處理器,其聚焦於ADAS(L2/L3產品)和閘道器兩大市場。

詹勳琪指出,此款新處理器平台僅消耗5~20W,一方面可支援ADAS感測融合,一方面則是因應消費者使用習慣,汽車記憶體需求與日俱增,提供更高的閘道器頻寬來傳輸相關的影像、數據資料。除此之外,Jacinto 7內建獨立的安全MCU,能進行更細膩的控制和安全防護,更好掌握資料傳輸的運行。

除了汽車感測器與車內乙太網路發展有了新氣象,各國對於車聯網技術的投入,以及標準制定步伐未曾停歇。

拓墣產業研究院分析師鄭雅文(圖2)談到,3GPP自2015年8月起,將蜂巢式車聯網(C-V2X)個別區分為Rel-14、Rel-15、Rel-16進行三階段標準制定工作:前二階段(Rel-14、Rel-15)係根據LTE架構進行車通訊服務需求;第三階段(Rel-16)則根據新無線電技術第一階段架構進行Rel-16 5G C-V2X標準化研究。

圖2  拓墣產業研究院分析師鄭雅文表示華為雖說多次表態不造車原則,但默默鯨吞V2X上下游產業,後續動作值得多加留意。

中國力拼2025年五成新車搭載C-V2X

鄭雅文指出,中國為C-V2X發展領頭羊,不僅明確規定5.9GHz頻段為C-V2X頻段,且宣布支援C-V2X發展,力拼2025年C-V2X車載終端(OBU)新車搭載率達50%,可望2025年後邁入高速發展期,以實現C-V2X全覆蓋之場景。

V2X為全球汽車產業發展前瞻重點,IMT-2020(5G)C-V2X工作組偕同中國智能網聯汽車產業創新聯盟、中國汽車工程學會、上海國際車城,展開LTE-V2X技術研究;2019年10月22日至24日「2019 C-V2X四跨互聯互通應用示範」於上海舉行,首度四跨「晶片模組、終端、整車、安全平台」展示C-V2X。

在此同時,C-V2X投入廠商家數逐漸增加。鄭雅文表示,可關注留意華為V2X布局策略,以V2X產業鏈(上游:通訊晶片、模組;中游:終端與設備、整車製造;下游:運營服務、測試驗證、高精地圖)檢視,該公司正逐步鯨吞V2X產業(因產品線囊括產業鏈上中下游),雖華為多次申明「不造車原則」,然其聚焦ICT技術成為「智慧汽車超級供應商」,直觀等同於C-V2X智慧駕駛靈魂,故應加強留意華為動態作為後續C-V2X發展關鍵指標。

除了華為之外,高通(Qualcomm)日前推出了用於車載和路側設備(RSU)C-V2X參考平台,滿足車輛和路邊基礎設施中道路安全和行動應用相關需求。此外,Autotalks於2019年年初與聯發科合作整合全球性V2X晶片組的車載通訊控制單元(TCU)的聯合參考設計;該年三星(Samsung)於CES 2019也以Modem 5100推出TCU方案。

鄭聖慶分析,V2X的發展是最近10年車廠及各國政府所主要關注的,其中DSRC(歐盟稱ITS-G5)標準已在市場上發展將近20年,美國及歐盟也大力推展,但由於車載關係安全之功能研發往往要10年以上才會有機會進入市場,因此無論在美國或歐盟還未見到大量布建,在此同時3GPP於2017年訂定了C-V2X的4G標準(LTE-V2X),從此市場就有DSRC與LTE-V2X之競爭。

DSRC主要由政府交通部門推動,C-V2X則是由民間推動,其代表組織是5GAA(5G Automotive Association);由於5GAA的遊說,2019年12月美國FCC決定將原本分配給DSRC之5.9GHz ITS頻段中75MHz頻寬重新分配,其中20MHz分給LTE-V2X,10MHz保留給DSRC,其他45MHz釋放出來當非授權頻段,並發出NPRM(Notice of Proposed Rulemaking),這意味著90天的尋求意見期後,LTE-V2X有很大機會會受市場的大力推動。

但在歐盟,2019年底5GAA向歐盟申請使用5.9GHz之ITS頻段並未獲准,因此歐盟藉由各種試煉計畫持續推動DSRC(ITS-G5)。至於5G V2X,3GPP於2019年底完成標準制定;從IC設計、模組開發到應用發展,預計要有2~3年時間,屆時市場將開始有試煉計畫,其主要應用將與L3/L4自駕車結合。

 

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