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智能汽车,芯片厂商新的主战场
  时间:2016-02-02 10:47 字体大小: 点击:

    汽车技术日新月异,有关智能汽车正成为最热门话题之一。智能汽车俨然已成为下一个新蓝海,发展空间充满无限想象。面对汽车这个顽固而强大的传统行业,在“互联网造车”风潮之下,谷歌、苹果、百度等IT巨头也开始对传统汽车产业进行渗透、颠覆。尽管无论是谷歌,还是苹果,目前都只是实验性的放风阶段,但不管这些汽车厂商最终决定用什么平台、或者与上述哪个互联网公司合作,在这之前,用哪家的车载芯片,才是汽车迈向智能化的第一步要考虑的事。毫无疑问,智能汽车必将是芯片厂商新的主战场。

    一、智能汽车芯机遇

    未来的汽车技术主要面临的挑战是降低环境的影响,提高驾驶安全和通过移动技术实现人、物与车之间的车间无障碍通信

    智能汽车最核心的要素是建立一个智能平台把人、车、社会有效连接起来,让汽车产业发展面临的交通、环境、能源、安全、娱乐、信息等问题真正得到解决,它不仅是对现有汽车的替代,还将集成各种网络、资讯、媒体平台,发展成为一种综合信息终端。

    据分析机构报告,到2025年,智能汽车预估的潜在经济影响为2000万到1.9万亿美元,排名处于3D打印之前,位列十二大颠覆技术的第六位。3D打印产业在眼下市场的热度大家有目共睹,而智能汽车产业的估值能超越3D产业,可见其影响力。

    智能汽车的发展前景将会十分广阔,当前最受关注的、最具发展前景的车用电子产品有哪些呢?

    1.ADAS带动高清图形处理需求

    先进驾驶辅助系统(ADAS)可以理解为辅助驾驶者进行汽车驾驶的电子系统,它含有人机交互接口,可以增加车辆道路行进的安全性。目前主流的ADAS系统能够实现的功能,大致分为盲点监测、道路偏离预警、自动紧急制动、变道辅助、疲劳警示以及360°环视摄像监控几种,以辅助驾驶、降低道路交通事故发生率为主要目的。由于世界各国的汽车安全标准、汽车电子化水平不断提高以及人们对驾驶安全需求不断增长,具备主动安全技术的ADAS系统呈现快速发展的势头。车用雷达能准确提供汽车行驶环境的相关数据,360度环视系统可以即时提供车周路况信息,更是未来一段时间汽车ADAS系统中的重点产品。这也导致市场对高分辩率的显示芯片和高精准度的传感芯片需求大增。

    据市场调研公司分析,2014年全球汽车半导体市场规模大约280亿美元,比2013年增长7.3%,预计2015年市场规模达到296亿美元,到2020年将突破400亿美元。而在全球车载芯片市场当中,自动驾驶辅助系统(ADAS)芯片业务的增长最为迅速,预计到2020年之前的平均增长率将达到13%。

    

    

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    2.V2X成车联网新亮点

    以“车对外界”信息交换为主要功能的V2X技术则是车联网的新亮点,V2X成车联网新亮点它是信息娱乐之后,推动汽车网络组建的新应用。如果说车联网最初的应用主要集中在安全防盗、车载功放、信息娱乐之上,那么随着人们对行车安全关注度的增加,未来车对各类物体形成快捷通信、辅助人们进行安全驾驶的技术,将得到快速发展,成为推动车载网络发展的新动力。

    V2X技术的核心在于V2X芯片组。在这方面,恩智浦和意法半导体都做了长期布局。恩智浦亦与汽车组件供应商德尔福合作,推动V2X芯片组的量产。恩智浦向德尔福汽车公司提供可实现V2X通信的RoadLINK芯片,德尔福则借助与全球领先汽车制造商的合作伙伴关系进行推广。

    意法半导体则与Autotalks合作共同开发V2X芯片组,以意法半导体在汽车上的研发经验、专有设计系统知识和产能质量控制能力,和Autotalks在V2X上的专有系统技术进行互补,预计第二代芯片组V2X芯片组将于2017年前完成大规模部署。

    高通也开始关注这一领域的市场。今年CES上,受智能手机市场见顶影响的高通公司,开始“重兵集结”车用网络通信市场,一口气推出多款汽车解决方案产品:骁龙820A、骁龙602A、骁龙X12LTE调制解调器、骁龙X5LTE调制解调器、QualcommVIVE802.11ac技术即希望通过无缝组合Wi-Fi和专用短程通信(DSRC),支持Wi-Fi802.11ac热点,实现如V2V(车辆与车辆)、V2I(车辆与基础设施)等安全应用。

    3.智能引入功率技术

    随着汽车产业的发展以及人们环保意识的抬头,节能的绿色动力已成为汽车发展的主流和消费者关注的热点,将智能引入功率技术,以智能方式提高能效,是未来的发展趋势。

    意法半导体针对汽车市场推出了新系列高压N沟道功率MOSFET。新产品通过AEC-Q101汽车测试认证,采用意法半导体最先进、内置快速恢复二极管的MDmeshTMDM2超结制造工艺,击穿电压范围为400V至650V,可提供D2PAK、TO-220及TO-247三种封装。400V和500V两款新产品是市场上同级产品中首个获得AEC-Q101认证的功率MOSFET,而600V和650V产品性能则高于现有竞争产品。全系列产品专为汽车应用设计,内部集成快速恢复体二极管(fastbodydiode)、恢复软度系数更高的换向行为(commutationbehavior)和背对背栅源齐纳(gate-sourcezener)二极管保护功能,是全桥零压开关拓扑的理想选择。

    目前为汽车制造商提供芯片的企业,主要都是数年之前便与之建立了稳固关系的厂商:排名前列的分别是恩智浦(已收购飞思卡尔)、瑞萨电子、英飞凌、意法半导体。英特尔、高通和英伟达三大巨头未跻身前10。

      二、芯片巨头发力智能汽车

    智能汽车的发展前景将会十分广阔,为了在车载信息娱乐系统以及驾驶辅助系统等功能中获得一席之地,英特尔的处理性能、英伟达(NVIDIA)的图形处理以及高通的无线通讯技术都成为各芯片厂商主打的优势。

    英特尔,高通和英伟达(NVIDIA)都已重金下注智能汽车,在今年的CES展会上,英特尔、高通、英伟达(NVIDIA)等半导体大厂均重点展示了旗下智能汽车系列的芯片产品。未来,芯片将在车载娱乐系统、车身网络、先进驾驶辅助系统、动力系统、卫星导航等领域发挥越来越重要的作用。在这些极具前景的车用电子领域,芯片厂商如何布局?

    英特尔布局走得还算早,他们在2008年就开始布局车联网。到了2011年底,在德国慕尼黑附近的卡尔斯鲁厄,组建了车载创新和产品开发中心,一开始就从当地的各大汽车公司挖来了200多个研发人员,这算是硅谷那些大公司里头一个大手笔。

    英特尔针对车载市场,提出了一个完整的平台化的解决方案,它由一系列软硬件产品组成,帮助汽车厂商以及它们的供应商把产品研发时间缩短12个月。也就是说,英特尔从给汽车卖芯片逐渐过渡到了一家整合汽车解决方案的提供商。英特尔的这套方案以自己之长,急车厂之所难,可助其缩短开发周期,节省开发费用,快速适应市场节奏。

    在加快开发速度和降低成本方面超出传统的解决方案。英特尔将为产品开发,汽车行业价值链及先进技术的研究进行大量投资,帮助提供可提高车内安全性、效率和便利性的解决方案。

    英特尔已经将宝马、现代和英菲尼迪列为客户,还与福特建立了研究合作关系,共同为智能汽车开发新应用。

    英特尔与福特2014年共同开发的Mobii很有想象力,它整合了多项技术包括摄像头、传感器数据、驾驶员行为模式以及感知计算技术,借助车内摄像头、相关智能系统与智能手机或平板电脑互联互通,来重塑人与车的互动体验。

    身为智能手机芯片市场的主导者,高通已经从汽车制造商那里拿到了数以千万的无线调制解调器订单,另外,高通用于无线充电的Halo系统,也将在2017年开始提供能够用于电动汽车的无线充电模块。

    高通一直与全球尖端汽车制造商保持合作,已然成为互联汽车计划的关键参与者,其骁龙汽车解决方案正将尖端移动技术融入新一代的车载体验中。

    高通最新一代的Snapdragon820系列平台,特别针对全球车用电子市场另外推出820A与820Am二大系列解决方案,透过一口气整合64位元CPU、GPU、DSP为单芯片的方式,搭配感测元件、ADAS及其他安全性等应用,希望能加速扩大在车用芯片市场占有率。

    最新的车载级Qualcomm®骁龙™602A处理器,将3D图像功能和多媒体功能融入资讯娱乐系统,3G/4GLTEAdvanced无线调制解调器则支持安全性与保障性应用,以及Qualcomm®VIVE™Wi-Fi和蓝牙技术,可集成应用于个人移动设备。

    骁龙汽车解决方案旨在提升未来的互联驾驶体验,为客户带来更优质的服务。竭力打造新一代汽车用户体验,配备Wi-Fi热点、移动设备内容共享、车道偏离检测系统、车主注意力警报、后座娱乐系统以及先进的车主资讯娱乐平台,为客户带来更安全、更高效、更具人性化的驾驶体验。

    基于骁龙在移动性和计算技术领域内的全球领导力,专为汽车打造的集成软硬件平台提供一系列导航和多媒体功能,使用骁龙处理器和调制解调器,拥有GNSS、Wi-Fi和蓝牙技术,并支持QNX和Android操作系统提供的预集成功能。15家以上的领先汽车制造商正在努力让数以千万计的汽车实现全球互联运作,而高通将一如既往地发展和促进基础技术,为汽车制造商及其供应商打造下一代互联汽车的车载远程信息处理系统。骁龙调制解调器支持4GLTE、LTEAdvanced、LTEBroadcast(eMBMS)、Wi-Fi802.11ac、Bluetooth4.1、GNSS多星群定位以及DSRC汽车对汽车(V2V)解决方案,将进一步推动汽车行业的创新。

    英伟达(NVIDIA)更早早完全撤出手机市场,专攻汽车芯片。英伟达(NVIDIA)的NVIDIADRIVE™解决方案为汽车制造商、一级级供应商和汽车研究机构提供了动力和灵活性,以让他们开发能够使汽车观察、思考和学习的系统。DRIVEPX是功能强大的自动驾驶汽车用计算机,设计用于运行深度神经网络,为自动驾驶汽车铺平道路。DRIVECX是一套完整的硬件和软件解决方案,能够实现3D高级导航与信息娱乐、高分辨率数字仪表组、自然语音处理以及环绕视觉。

    英伟达(NVIDIA)自动驾驶平台NVIDIADRIVEPX,可以融合来自摄像头、其他传感器以及导航设备的数据,并同时计算出安全的路径,一切皆能实时完成。完全自主控制和驾驶员辅助技术已成为每个汽车制造商以及运输服务和技术公司关注的焦点。汽车需要确切了解所处的位置、识别周围的物体并不断计算优化路径,才能获得安全驾驶体验。这种对汽车及其周围物体的情境感知和环境感知需要强大的视觉计算系统加以支持。

    英伟达(NVIDIA)具备12核心的DRIVEPX2芯片解决方案,整合了新一代ARMCortex-A75CPUIP及自家强项的GPUIP,一口气支持12个影像处理功能的诉求,大举升级未来汽车在智慧学习与周遭环境感测的功能。

    基于汽车市场对运算能力更强GPU的需求,英伟达(NVIDIA)推出了可应用于汽车领域的全新图形处理器TegraK1,并在2014年CES中正式展出。相应的,他们也为移植到汽车上研发了特别版本即“TegraK1VCM”(使用TegraK1处理器的视觉计算模块),并提供给汽车OEM厂商和一级供应商,TegraK1VCM芯片可为车辆提供一个完整的计算机系统,能够运行包括QNX、安卓、Linux或Windows在内的多个操作系统,可广泛应用于汽车安全和多媒体娱乐系统。相比之前的处理芯片,TegraK1具有更强的性能,在基于雷达摄像机的高级驾驶员辅助系统(ADAS)传感系统中,可实现包括行人探测、交通标识识别、车道识别等功能,应用于碰撞预防(PCS)、车道偏移警示(LDW)以及主动巡航控制(ACC)系统。

    事实上,英伟达(NVIDIA)之前推出的四代Tegra系列芯片就已广泛应用于量产汽车中,比如我们熟悉的宝马、大众、标致雪铁龙以及比亚迪等厂商均有采用。使用TegraK1处理器后,汽车的研发过程被大幅优化,同时也弥合了消费类电子领域创新速度与汽车行业通常较长的开发周期之间的差距。更重要,全新处理器的能耗也将大幅缩减,在同样的功耗下,TegraK1的性能可以提升40%,而在同样的频率下,TegraK1的功耗能够节省55%。

    英伟达(NVIDIA)让汽车自动驾驶梦想早日成真的企图心,不仅获得Volvo的大力支持,先前的奥迪、宝马(BMW)、奔驰(Mercedes-Benz)及福特(Ford),也在英伟达的技术合作的名单之中,彼此进行产品与技术合作。

    我国台湾芯片巨头联发科,虽然也对全球智能汽车芯片市场抱持高度兴趣,不过在内部研发团队仍倾向先采取鸭子划水的态度,加上比较偏重与两岸汽车产业链上、下游公司先行合作,所以仍迟迟不肯松口与客户的合作进度。在台湾,联发科已经组建了一个100多人的研发团队,开发车载娱乐系统芯片。2013年,联发科与安徽合肥市政府签约,投资多达5亿美元在当地设立研发生产中心,开发汽车电子芯片方案。

    其他芯片厂商如恩智浦(已收购飞思卡尔)、英飞凌、意法半导体、三星、TI、ON、Xilinx等也都发挥各自优势,推出了各种智能汽车应用方案。可见所有芯片厂商都争先恐后,务求在智能汽车时代,拼力找到自己可以发挥的市场舞台。

    目前,中国半导体芯片缺失核心技术,也导致中国汽车行业的车载芯片全部依赖进口。发展汽车芯片,或将是我国汽车产业摆脱受制于人的机遇

    三、智能汽车芯挑战

    智能汽车,不但是这两年消费电子展上的热点,也被业界寄予颇高期望,无人驾驶、自动驾驶开始成为智能汽车发力的方向,然而智能汽车的发展之路任重而道远。

    芯片厂商进入汽车行业需要迈过两个坎儿:

    1.汽车业相比PC或移动领域有更严苛的行业标准,汽车厂商更信赖原有供应链里经过安全监测的合作商。

    2.汽车是一个讲究高效协同的复杂体系,需要芯片厂商在该行业里积累很深的人脉和关系,这是对它们资源整合和集成能力的又一严酷考验。

    车内应用环境比较复杂,对抗干扰、高低温各种要求都很高,而且对汽车芯片的设计生产来讲,都有相应的行业标准规范。汽车行业的产品生命周期也与消费类产品不一样,车规级芯片的生产供货周期甚至需要10年以上,这对传统的消费电子厂家来讲不可想象。

    对汽车芯片而言,它们不仅能够抵御低至零下40摄氏度的严寒,而且还能够抵挡160摄氏度的高温。普华永道的研究报告显示,提供给汽车制造商的芯片必须保质30年,且满足零故障率。与车载芯片不同,消费设备所采用的芯片保质期只需要一年时间,且故障率不超过10%即可。

    汽车业是百年老店,各种供应链网络早已根深蒂固,不仅如此,它也是一种深度的基于技术和商业方面的信任关系。在这个领域,恩智浦(已收购飞思卡尔)、瑞萨电子和意法半导体等已经深耕多年,它们得到的单子几乎可占整个行业90%以上。摒除捆绑在一起的利益关系,从产品的安全和可靠性上来讲,这方面的壁垒不是短期之内可以突破的,所以车厂更愿意选择与它们合作。

    汽车制造商对未验证的芯片制造商的态度依旧不温不火,这取决于芯片制造商的产品能否通过严格的安全检测。当计算机崩溃时,用户或许仅会损失一些数据;但是当发生车祸,用户可能就会受伤。

    车载芯片需要通过严格的安全检测,这对英特尔、高通和英伟达(NVIDIA)等后进入芯片厂商的挑战更大,对于这些消费电子产品芯片商们来说,安全与可靠性标准是他们进军汽车业的主要障碍。

    智能汽车概念的兴起,为芯片厂商的突围提供了新的方向。从近几年CES展会上,芯片厂商对于智能汽车的热情展露无遗。尽管全自动驾驶汽车目前尚未正式进入消费市场,但以当下各大厂商以及资本市场的动向来看,智能汽车技术的发展步伐将不会停歇。美国消费电子协会预计,2020年将会出现第一辆全自动驾驶汽车。然而,汽车的安全与否关系到人的许多方面,诸如生命安全、信息安全等等,因而智能汽车的安全问题必须提升到新的高度,而作为智能汽车的核心部件,芯片可谓是智能汽车的心脏,控制着汽车的各个部件,是关键中的关键,所以芯片厂商在大力研发智能汽车芯片时,需要时刻把控安全这道门。

    随着自动驾驶、车载娱乐、卫星导航等新科技渗入汽车生活,汽车智能化程度日益提高,决定汽车智能程度的汽车芯片将构建汽车的核心竞争力。毫无疑问,智能汽车必将是芯片厂商新的主战场。

责任编辑:乔小倩

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