無人車已成為各界目光焦點，包含恩智浦(NXP)、邁威爾(Marvell)和德州儀器(TI)等廠商皆卯足全力，分別在聯網、感測與安全等面向砸重金自行開發專業技術，期能在新興領域闖出一片新天地。
實現安全的無人車開發，首先需要有多個感測器偵測車身周遭環境，且須具備感測融合的技術整合感測輸入的訊號來源，並進一步增強車內網路傳輸加密功能，以杜絕車輛受駭客入侵的疑慮。
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| 圖1 恩智浦汽車微控制器暨處理器事業部亞太市場總監易海生表示，功能安全與加密安全是汽車設計的重要考量。 |
恩智浦汽車微控制器暨處理器事業部亞太市場總監易海生(圖1)表示，智慧汽車運作過程可分為四大步驟，包含感測、思考、執行與大數據分析，故汽車需要無時無刻處於聯網狀態。此外，除了汽車本身保持聯網與感測效能外，周邊基礎建設、公共設施與汽車連結的感測同樣也不可少，以保障車隊行進時，維持良好的車間通訊的銜接，或即時提醒前方道路狀況。
現在從汽車整體環境看下來，從感測器、演算法到執行的運作，實現智慧交通應用將很多不同的功能導入不同範圍。
汽車架構聚焦五大系統
首先，通訊基礎架構與應用，實現汽車互聯與安全應用；其次，智慧駕駛功能，以判斷、決策為主要功能，將來自於感測器提供的資訊，進一步透過感測融合提供可靠訊息；第三、汽車傳統動力學，包含底盤、發動機、電動箱等裝置；第四、要求車身舒適性，包含空調、座椅與車內燈光安排，提供舒服的駕駛體驗場景；最後，汽車娛樂駕駛系統，賦予駕駛者輕鬆自在的開車環境。
易海生提到，這五個關鍵系統，可透過各自的控制器相互連接，且每個系統之間皆內建各種不同的閘道器(Gateway)。為了保障汽車安全結構，此五大系統需雙向溝通，當其中一個通路出現故障問題，另外一個備援機制須要立即啟動，因此，這五大系統在新興的汽車架構中，為重要的一環，將為汽車產業奠定深厚 根基。
另一方面，易海生分析，車用晶片設計的過程中，有幾項因素需考量，如下：
整體而言，汽車有許多安全的要求，如何基於安全的架構，將汽車相關技術導入，將是實現無人車的關鍵技術。
Wi-Fi/藍牙合一就緒 Marvell搶攻車用市場
自動駕駛技術不斷精進，先進駕駛輔助系統(ADAS)出貨量也水漲船高。據IHS Markit預估，到2022年時，全球ADAS系統的出貨量將達到3.02億套，大約是全球汽車年產量的3倍之多。看好車用市場未來發展前景，Marvell以藍牙、Wi-Fi和整合藍牙與Wi-Fi的二合一解決方案搶進車用市場，加快汽車產業發展。
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| 圖2 Marvell聯網暨連接事業群執行副總裁Chris Koopmans指出，該公司正積極擴充產品組合，因應車用市場需求。 |
Marvell聯網暨連接事業群執行副總裁Chris Koopmans(圖2)表示，一直以來，Marvell鎖定個人與消費性市場，以及企業與中小型企業的儲存和網路方案，並在該市場獲得良好的成績。與此同時，資料中心與車用市場也已成為大家引頸期盼的兩大領域，為此該公司正逐漸擴大領域，將投資聚焦於資料中心與車用市場。
以車用市場而言，Koopmans談到，車用市場歷史悠久，該公司在其中看到三大顛覆性趨勢，包含車輛連結能力、汽車電器化、自駕與輔助駕駛等發展趨勢成形，讓汽車看似為搭載輪子的資料中心。
為因應此趨勢，Marvell希望可將該公司藍牙、Wi-Fi與藍牙/Wi-Fi Combo能力導入車用市場；同時，該公司也將提供無線乙太網路切換器實現高速資料傳輸，針對ADAS需求，未來也將持續研發符合車用市場的快閃陣列組合，目標將現有資料中心技術帶到車用市場。
Marvell無線連接事業單位資深行銷總監Prabhu Loganathan表示，藍牙、Wi-Fi與藍牙/Wi-Fi Combo的技術可在車用市場大放光芒，包含執行語音通話、Wi-Fi熱點服務、影音遠端遙控功能(A2DP)串流、後座娛樂(RSE)串流和802.11p汽車輔助駕駛解決方案等多種應用服務。
Loganathan強調，相較於其他競爭廠商大多採用手機聯網的方案，直接導入車用市場，該公司布局策略方針主要是針對車用市場，提供專用的解決方案。舉例來說，該公司提供的藍牙/Wi-Fi Combo方案中，Wi-Fi內建兩根天線、藍牙提供一根天線，當藍牙服務啟動同時，Wi-Fi訊號不會受其干擾，而採用手機方案的無線連接，則會受到藍牙啟動時的影響。換言之，Marvell在車用具備高速切換技術，可以以低成本、低干擾的方式支援汽車應用。
Loganathan進一步表示，上述所提及的汽車應用，過去只能用在高階車款中，不過隨著技術與時間的演進，現在這些技術開始普及。每年全球約製造九千萬台車輛，到2020年，約有六成車輛會導入上述技術，而2023年，則將約有九成車輛可提供這些技術。
實現無人車除了需要具備連接技術之外，偵測周遭環境的感測元件更是不可或缺。過去汽車感測多以溫、濕度感測元件為主，隨著汽車智慧化能力增強，超音波、相機、毫米波雷達和光達(Lidar)感測元件的需求也日益擴增，可有效辨別物體、行人與周遭環境距離和行經速度。
無人車引領先鋒 單晶片毫米波感測器扮演要角
德州儀器半導體行銷與應用嵌入式系統總監詹勳琪(圖3)表示，為了提高汽車智慧化的品質，透過感測器偵測物體與汽車之間的距離、速度的要求不斷提升，促使汽車周遭感測元件數量成正比上揚，其中，相機、毫米波雷達是大家熱烈討論，負責偵測物體與汽車距離的重要感測器。
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| 圖3 德州儀器半導體行銷與應用嵌入式系統總監詹勳琪表示，毫米波雷達與相機感測器互相搭配已成為智慧汽車發展趨勢。 |
詹勳琪談到，相機與毫米波雷達感測元件的差異在於可見光與不可見光的物理條件。整體而言，相機為可見光元件，因此會受限於光線和穿透性影響，若遇到塵霾、光線亮度不足或天氣狀況不佳的情況下，容易造成誤差；反之，毫米波雷達則能補足相機的不足，提高汽車感測能力，故目前車用市場，大多會將毫米波雷達與相機搭配使用。
詹勳琪提到，依據不同的應用情境，也會有不同頻段的毫米波雷達予以支援。現階段24GHz毫米波雷達發展較為成熟，大多用於中短距離感測的盲點偵測應用；另一方面，77GHz定義為較長距離感測，可用於自適應巡航控制(Adaptive Cruise Control, ACC)，目前整合度尚不純熟，因此內含發射器與接收器。
詹勳琪分析，毫米波雷達較大挑戰，在於準確性、尺寸、功耗、進入市場的時間與複雜設計架構。其中，準確性與頻段設定息息相關，就像上述所提及，24GHz與77GHz頻段的差異，越高頻波長越短，解析度也相對提升；與此同時，準確性的問題還受到組織系統雜訊是否夠低的影響，汽車系統是透過不同晶片串連起來，故系統的雜訊也會隨之提升，如何降低系統雜訊也成了設計時需再三考慮的一大要點。
為解決毫米波雷達所帶來的挑戰，德州儀器日前推出全新毫米波單晶片互補式金屬氧化物半導體(CMOS)產品組合，包括5個橫跨76至81GHz感測器兩大產品系列，同時具有完整端對端開發平台的解決方案。
無人車角力賽開跑 掌握五大要點最關鍵
整體而言，易海生透露，未來若有廠商得以在汽車市場異軍突起，必定掌握五大要點。首先，該公司須具備實現高整合複雜系統能力，隨著汽車智慧化的趨勢發展，汽車電子零組件、感測器與深度學習的技術必將整合，而握有整合能力的廠商，必能在車用市場扮演重要角色；第二、迎接自駕車時代，單打獨鬥已成過去式，集結合作夥伴的力量或者透過併購的方式，提升強強聯合的概念才是王道；第三，汽車供應商須對人工智慧技術有相當程度的了解；第四，汽車供應商須具備高度製造技術的靈活性。舉例而言，傳統地圖製造商希望在汽車產業貢獻一己之力，僅憑演算法技術，卻不了解汽車安全與架構的製造，在車用市場是無法發揮所長；最後，軟體需要設計的模式，包含整體系統整合、開發流程的管控，掌握自身的汽車體系。