2024車企戰(zhàn)略之年，自動駕駛傳感器有話要說

送走2023，迎來2024，勢必要反思一下ADAS（高級駕駛員輔助系統(tǒng)）和AD（自動駕駛）技術(shù)的發(fā)展，更要展望一番汽車領(lǐng)域新的應(yīng)用方向。

ADAS能夠為駕駛員的駕駛提供輔助，同時消除可能的人為誤差。ADAS使用各種傳感器收集的數(shù)據(jù)來感知車輛周圍的環(huán)境，為駕駛員提供信息或在必要時采取行動。ADAS功能包括盲區(qū)檢測、兩側(cè)來車預(yù)警和前車碰撞預(yù)警等，這些功能的重點(diǎn)是確保駕駛員安全。

簡而言之，ADAS就是確保駕駛過程的安全，避免潛在的危險，從而減少交通事故的發(fā)生。至于AD嘛，還有很長的路要走。

實現(xiàn)ADAS或AD的技術(shù)手段可以說是多種多樣，之所以如此，是因為每種感知技術(shù)都有其自身的優(yōu)缺點(diǎn)，融合互補(bǔ)才能相得益彰，相關(guān)市場也因此而呈現(xiàn)多樣化的景象。

自動駕駛比人們最初想象的困難得多

自動駕駛的分級是由美國交通部下屬NHSTA（國家高速路安全管理局）和國際汽車工程師協(xié)會共同制定的。其中，NHSTA將其分為L0到L4五個等級，而國際汽車工程師協(xié)會則將其分為L0到L5六個等級。

不管怎么分級，由于法規(guī)和社會以及許多技術(shù)方面的原因，事實已經(jīng)證明，要實現(xiàn)L4和自動駕駛，比人們最初想象的要困難得多。不過，自動駕駛的兩條路線已相當(dāng)明晰——從L2逐步過渡到L4，或者直接過渡到L4以上。

2023年5月，NHSTA提議引入一項新標(biāo)準(zhǔn)，輕型汽車和卡車必須使用AEB（自動緊急剎車系統(tǒng)），同時嚴(yán)格規(guī)定，即使在黑暗條件下也要能檢測到行人。這有可能會改變游戲規(guī)則，因為目前的AEB與雷達(dá)和可見光相機(jī)（攝像頭）互相融合得還不錯，但這種硬件在黑暗條件下的性能非常低。這意味著車企可能需要采用另一種傳感器（Thermal camera）——熱像儀來滿足上述要求。

傳感器應(yīng)用中國已走在前面

在傳統(tǒng)傳感器與新的傳感器技術(shù)共享市場的當(dāng)下，中國已走在了ADAS創(chuàng)新的前列，攝像頭模塊新興玩家不斷涌現(xiàn)。

2023年10月，Yole SystemPlus忍不住拆解了中國的DMS（汽車駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)），想看看盒子里到底都有什么東西。DMS的應(yīng)用包括駕駛員監(jiān)控，包括嗜睡以及分心檢測，作用是眼動追蹤、視圖追蹤；駕駛員生物特征驗證以及手勢識別。由于圖像只用于內(nèi)部計算，DMS不需要高分辨率，永遠(yuǎn)不會顯示給駕駛員看。

拆解的搭載DMS的車型有理想L9、歐拉好貓和問界M5，安裝位置包括后視鏡上方、駕駛員側(cè)左柱側(cè)擋風(fēng)玻璃。

對圖像傳感器的分析顯示，2個傳感器來自豪威科技，另一個來自英飛凌。兩款豪威科技的傳感器分辨率都在2MP左右，并基于幾年前開發(fā)的OmniPixel 3-GS（全局快門）技術(shù)，使用FSI（前側(cè)照明）。這表明，這些車輛中的駕駛員眼睛跟蹤功能不需要太先進(jìn)的技術(shù)。

問界M5中的英飛凌傳感器使用了更新的3D i-ToF（3D間接飛行時間）技術(shù)，除了視圖跟蹤外，還實現(xiàn)了手勢識別和面部識別等更復(fù)雜但也不那么重要的功能。這可以被認(rèn)為是一種更豪華的設(shè)計選擇，而不是嚴(yán)格意義上的安全選擇。

值得注意的是，DMS系統(tǒng)主要依賴于廉價的模制塑料透鏡，而不是外部相機(jī)中的磨砂玻璃透鏡。對于近紅外光源，3個系統(tǒng)中的2個（L9和M5）選擇了VCSEL（垂直腔面發(fā)射激光器），比歐拉系統(tǒng)中較便宜的LED光源更昂貴，性能更好。

中國車企也在使用本地供應(yīng)商的產(chǎn)品快速部署激光雷達(dá)，2022年中國激光雷達(dá)制造商控制了73%的市場份額。事實上，激光雷達(dá)在歐洲幾乎沒有什么吸引力，主要是因為歐洲車企還沒有大型項目，市場僅限于高端、低銷量的車型，主要由法雷奧供應(yīng)。

據(jù)Yole統(tǒng)計，美國、歐洲、日本加韓國的車企2023年各自發(fā)布搭載激光雷達(dá)的車型都在個位數(shù)，而中國已經(jīng)和即將發(fā)布的車型超過百款。在價格方面，國際上的激光雷達(dá)在800-1000美元，中國是600-800美元。

2023年，與歐洲或美國車企發(fā)布的車型相比，中國車企發(fā)布的幾款車型傳感器數(shù)量也多得多。但由于監(jiān)管方面的問題，這些中國汽車仍被歸類為“脫手”類別，和特斯拉一樣。如果法規(guī)發(fā)生變化，有可能會通過OTA更新啟用更復(fù)雜的自動駕駛應(yīng)用，因為這些車的傳感器和計算硬件已經(jīng)預(yù)裝到位。

在無人駕駛應(yīng)用方面，中國尚沒有允許此類應(yīng)用的法規(guī)，但中國的車企正在開發(fā)NOA（自動輔助導(dǎo)航駕駛）系統(tǒng)。在世界其他地區(qū)，日本、歐洲（德國）已經(jīng)實施了監(jiān)管，英國和美國一些州（如加利福尼亞州和內(nèi)華達(dá)州）也在加快監(jiān)管步伐。

中國正在開發(fā)ADAS和AD的新平臺，將使用越來越多的傳感器，包括激光雷達(dá)、攝像頭和雷達(dá)。例如，比亞迪的仰望U8 SUV有33個智能駕駛傳感器，包括3個激光雷達(dá)、5個毫米波雷達(dá)和12個超聲波雷達(dá)及13個高清攝像頭，可實現(xiàn)高階智能輔助駕駛，其傳感器數(shù)量幾乎是第四代Waymo robotaxi的兩倍。

汽車傳感器將向四個方向大規(guī)模轉(zhuǎn)型

毋庸置疑，電動化和ADAS技術(shù)在汽車中的集成將為半導(dǎo)體傳感器創(chuàng)造巨大的市場機(jī)會，特別是伴隨ADAS和AD的發(fā)展，每輛車的傳感器含量會不斷增加。

據(jù)Yole Group統(tǒng)計，2022年全球汽車市場的傳感器出貨量為54億個，包括成像傳感器、磁傳感器、MEMS壓力傳感器等，收入為78億美元；預(yù)計到2028年，全球汽車傳感器出貨量將增長至83億個，市值將達(dá)到140億美元。

自20世紀(jì)半導(dǎo)體開始在汽車中應(yīng)用以來，傳感技術(shù)的含量一直在增長。最初是為了優(yōu)化動力總成效率，之后越來越多的安全問題使一些傳感器成為強(qiáng)制性配置，如ABS、ESC、安全氣囊等。這些技術(shù)首先進(jìn)入高端汽車，近年來，創(chuàng)新已擴(kuò)散到中低端車型，催生了一個巨大的產(chǎn)業(yè)。

時下，傳感器已成為汽車創(chuàng)新核心的基礎(chǔ)，Yole認(rèn)為，未來幾年汽車行業(yè)預(yù)計將在四個方面進(jìn)行大規(guī)模轉(zhuǎn)型：動力總成、ADAS和安全、用戶體驗以及車身和底盤。

第一個方面是動力傳動系統(tǒng)。隨著電池容量的增加和開發(fā)800V電池的總體趨勢，預(yù)計未來幾年，磁（隔離）技術(shù)在OBC、DC-DC、逆變器和電源模塊中的電流傳感普及率將持續(xù)上升。事實上，分流傳感器價格低廉且非常準(zhǔn)確，但沒有電流隔離。因此，未來幾年技術(shù)將從分流傳感器轉(zhuǎn)向磁傳感器。

此外，電池必須保持在最佳溫度范圍內(nèi)，以確保更好的性能，并符合安全要求，并提供更長的使用壽命。為此，將磁性傳感器放置在熱閥上，可以精確控制冷卻/加熱流體的注入。因此，預(yù)計每輛純電動汽車的傳感器（純電動汽車動力系統(tǒng)專用傳感器）含量將從2022年的4.3美元增長到2028年的6.5美元。

第二個方面是ADAS和安全性。其中CMOS圖像傳感器有望繼續(xù)發(fā)展，以增加每秒幀數(shù)、動態(tài)范圍和溫度耐受性。雖然這不是一個重大的技術(shù)變化，但主要是為了滿足Tier 1和車企的需求。

雷達(dá)傳感器的發(fā)展方興未艾，下一個重大變化在于引入4D成像雷達(dá)，以實現(xiàn)低于1°的角分辨率，這是傳統(tǒng)3D雷達(dá)所無法企及的。這一技術(shù)的發(fā)展與MIMO（多進(jìn)多出）技術(shù)的進(jìn)展關(guān)系很大，能夠在保持雷達(dá)合理物理尺寸的同時增加虛擬孔徑。

與圖像傳感器（攝像頭的重要組成部分）和雷達(dá)相比，激光雷達(dá)技術(shù)還很年輕，但其變化多端。激光雷達(dá)的主要改進(jìn)與其可以探測的距離有關(guān)。使用不同類型的激光器，如EEL（邊發(fā)射激光器）、VCSEL或光纖。不過，主要的改進(jìn)都與接收器有關(guān)，技術(shù)上正在從APD（雪崩光電二極管）過渡到更靈敏的SPAD（單光子雪崩二極管）和SiPM（硅光電倍增管），這將導(dǎo)致每輛車的ADAS和安全傳感器含量從2022年的45美元增長到2028年的87美元。

第三個方面是用戶體驗。多年來，車企為了實現(xiàn)產(chǎn)品差異化，不斷增加各種功能，車內(nèi)舒適度也在日益提高。在自動駕駛的推動下，駕駛員和乘客將需要更多的娛樂，但預(yù)計不會有真正的突破性技術(shù)，更多的傳感器主要用于舒適性應(yīng)用。例如，MEMS傳感器用于改善電話通話和噪音消除應(yīng)用；電容式傳感器將取代物理按鈕；雷達(dá)用于乘客監(jiān)控。此外，環(huán)境傳感器將成為改善艙內(nèi)空氣質(zhì)量的關(guān)鍵器件。這些方面的傳感器的復(fù)合年增長率將達(dá)10%，2028年將超過29億美元。

第四個方面是車身和底盤。這一方面的主要創(chuàng)新將圍繞制動和線控驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展，以去除汽車的液壓部件。其中，磁性傳感器對于踏板位置感測和電機(jī)位置監(jiān)測至關(guān)重要；此外，智能胎壓監(jiān)測系統(tǒng)模塊將逐步采用，不僅可以測量輪胎壓力，還可以向主處理單元提供有關(guān)輪胎質(zhì)量、天氣狀況和汽車負(fù)載的重要信息；其他應(yīng)用還包括監(jiān)測駕駛員在座椅上的位置，并在長途旅行中隨著時間的推移稍微調(diào)整其位置。車身和底盤的復(fù)合年增長率為7%，預(yù)計2028年的收入將接近14億美元。

2024：所有車企的戰(zhàn)略之年

盡管半導(dǎo)體對汽車行業(yè)正在進(jìn)行的顛覆性轉(zhuǎn)型至關(guān)重要，但大多數(shù)參與者，無論是車企還是Tier 1，都還沒有明確的半導(dǎo)體戰(zhàn)略，還需要用半導(dǎo)體技術(shù)和供應(yīng)鏈方面的專門知識來武裝自己。如果車企要涉足半導(dǎo)體，需要優(yōu)先考慮ECU等重要部件，并與制造商和代工廠建立新的關(guān)系。至于各種傳感器，還是應(yīng)該交給專業(yè)的半導(dǎo)體廠商和系統(tǒng)集成商去做。

總之，ADAS和AD加上電動化，將在未來幾年改變汽車傳感器的行業(yè)格局，預(yù)計該行業(yè)及其供應(yīng)鏈將進(jìn)行重大重組。因此，現(xiàn)在是制定戰(zhàn)略商業(yè)計劃并與合適的合作伙伴合作的時候了。