从ADAS与无人驾驶技术看汽车芯片市场发展

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随着辅助驾驶与无人驾驶技术不断升温,越来越多没有汽车行业经验的芯片公司与科技公司看到其中蕴含的巨大商机,纷纷涌入市场,参与到重塑未来汽车产业形态的竞争中。

2017年初,市场调研机构IC Insights预测,2017年汽车芯片市场将同比增长22%,规模达到280亿美元,创历史新高。2016年汽车芯片市场规模为229亿美元,同比增长了10.8%。不过该机构近期大幅修改了对半导体行业的整体市场预测,IC Insights表示,得益于DRAM与NAND闪存价格大涨,2017年全球半导体将同比增长22%。

据市场调研机构Semicast Research数据,2016年前五大汽车芯片厂商依次为恩智浦半导体、英飞凌科技、瑞萨电子、意法半导体以及德州仪器,第六至第十名按顺序是博世、安森美半导体、微芯(Microchip)、东芝和罗姆,前十大汽车芯片厂商共占全球三分之二市场份额。

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如果能够完成对恩智浦的收购,高通将成为全球第一大汽车芯片厂商。2015年底,恩智浦完成对飞思卡尔的收购,从而在汽车半导体领域跃居榜首。高通与恩智浦期望能在2017年底完成交易,不过由于面临各国反垄断机构--尤其是欧盟委员会--审查,恩智浦已经承认,交易最可能在2018年初完成。当然,由于博通正在试图收购高通,也给高通收购恩智浦交易带来影响。

抛开高通、博通、恩智浦之间错综复杂的关系,麦肯锡估计,到2030年全球汽车产业总规模将达6.7万亿美元,与2016年3.5万亿美元相比,接近翻倍。其中,全球新车销售额将从2016年的2.75万亿美元,增长至4万亿美元。

电动化、联网化、无人驾驶,以及共享出行服务,是麦肯锡看好的四大汽车技术发展方向,这些技术都与电子及半导体密切相关。

在麦肯锡的一份报告中,这样描述:“这么多新技术同时冲击市场,在汽车业是不多见的。过去几年,我们看到量产车中大量采用新技术,包括矩阵式LED车灯、增强型激光雷达传感器,以及技术改进的图像传感器。我们也看到在三维地图应用、电动车电池,以及增强现实技术(例如抬头显示)的进展,5G也将很快投入实用。”

英特尔和英伟达对自动驾驶技术发展领导权之争已进入白热化,Waymo事业部依然在推进谷歌的无人车计划。

市场加速

在很大程度上,无人驾驶是一个全新市场。作为可选配置,自适应巡航控制等辅助驾驶技术已经出现在量产车上,但这种辅助驾驶技术并不是一套完整的自动驾驶系统。完全无人驾驶技术发展将重塑汽车产业,开发无人驾驶技术需要极高的计算力、大量的传感器、超快的通信,对半导体的需求也急剧增加,这就是众多科技公司紧盯汽车市场的原因。

“汽车是半导体产业增长最快的应用市场,”Arm嵌入式与汽车业务部汽车电子副总裁Lakshmi Mandyam说道,“这个领域令人振奋,各种处理要求、性能要求,以及内容需求,都在改变汽车电子。”

在汽车应用中,也有不少技术及领域需要全产业链来通力合作,例如功能安全、计算机视觉、机器学习,以及人工智能。

“总体而言,汽车行业正在探索如何应用机器学习,” Mandyam说道,“高级驾驶辅助系统(ADAS)及自动驾驶备受瞩目,利用计算机视觉能力提升驾驶体验,就是迈向自动驾驶的一种尝试。”

车载信息娱乐系统(In-Vehilce Infotainment,简称IVI)也在不断进化。“信息娱乐系统关注的是用户体验,以及人机交互,”她继续补充,“移动设备上的信息娱乐生态发展速度比较快,我们已经看到,在移动设备上获得成功的信息娱乐功能正逐渐在汽车IVI系统上得到普及。五到十年内,车载信息娱乐系统将使汽车成为一个沉浸式体验驾驶舱,它可以识别语音,或察觉驾驶者情绪。无人驾驶汽车令人得到解放,你以后准备如何运用路上的时间?汽车行业正准备迎接这种改变,汽车产业链上的不同角色要能满足不同性能要求,从而实现自动驾驶时代的新服务与新功能。”

硅谷已经成为新一代汽车技术中心,不过Mandyam表示,全球还有很多地区在汽车创新上加大投入。“当然,各种技术创新一直在硅谷发生。但在德国,围绕大众、宝马、奥迪等主机厂有很成熟的生态,所以德国在技术创新方面同样引人注目。作为全球最大汽车制造国,中国也有百度等公司在研究无人驾驶。日本正在关注不同技术发展,全球最大汽车公司之一的丰田仍然在创新方面表现突出。上述四个区域在汽车技术发展上值得密切关注,我们关注的汽车人才中,很多就来自上述区域。”

底特律,甚至整个密歇根州,在汽车技术发展上举足轻重,德克萨斯州的奥斯汀则在新一代汽车电子发展上异常出色。“自动驾驶没有通用方案。”Mandyam补充道。

平台和架构

具备更强计算力,能够支持多种应用的超级计算平台开始在汽车上出现。恩智浦公司的S32就是这种复杂计算平台的一个例子。

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“通用可扩展架构可以节约软硬件开发时间,这对ADAS、自动驾驶与车联网等关键应用来说非常重要,”IHS Markit汽车电子与半导体资深首席分析师Luca DeAmbroggi表示。

恩智浦微控制器高级副总裁兼总经理Geoff Lees也对自家的新i.MX RT系列产品赞不绝口,称其为“跨界处理器”,可应用于物联网、音频、消费电子与健康看护,以及楼宇自动化、工业计算、马达控制和功率转换。

Flex Logix公司CEO Geoff Tate推的是自家的eFPGA,他表示,eFPGA具备“长期可靠”特性,天然满足汽车电子对元器件的严苛要求。Achronix市场副总裁Steve Mensor也汽车定义为其eFPGA产品的重点应用市场。

作为一家初创公司,Silexica提供多核处理器代码分析与优化工具。Silexica为自动驾驶、域控制器、信息娱乐系统以及动力系统提供分析工具,利用Silexica工具,工程师可以将传感器融合、计算机视觉与深度学习技术等新技术融入到汽车电子开发中。

“在80年代中期,汽车上多是单功能系统,例如动力系统、点火系统、助力转向或自动刹车,” Silexica业务开发副总裁Kumar Venkatramani说道,“这些系统基本上都是完全隔离的系统,采用不同的芯片。以助力转向系统为例,开发人员必须保证芯片在任何状况都不会出问题。政府规定汽车在极寒与热带地区都能工作,所以要求元器件能适应宽温度工作环境,寿命也要达到30年。使用环境严苛,又要将平均无故障时间保持在一个极低、极低的水平,所以这些系统最终都采用冗余设计来实现。换句话说,一个部件出问题了,整个系统并不受影响,为了做到这一点,通常做法是做两套一模一样的硬件,互为备份。满足ASIL D标准芯片设计指南中通常会指定这样设计,这是为了失效保护(fail-safe)。”

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Venkatramani表示,恩智浦、英飞凌、瑞萨都能供应具备失效保护功能 ASIL D级芯片,其他厂商也正努力挤进这一市场。

总结

汽车新技术竞赛已经开始,真正有实力走完全程的厂商屈指可数,当然现在还看不出最终鹿死谁手。但毫无疑问,一堆公司已经盯上这个市场,希望能通过创新的技术或商业模式分得一杯羹,在走向无人驾驶之路上使用到的一些技术也将可以应用到其他市场。

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