关于自动驾驶的快速发展分析

尽管最近几年汽车的销售量每年仅增长2%，但英飞凌已证实该公司可以达到8%的年均增长率。这是因为公司在自动化领域拥有良好定位。

“高度自动化汽车在技术上已成为可能，但在控制层面和价格方面仍需改进。”

——Hans Adlkofer

英飞凌汽车电子事业部副总裁

英飞凌汽车电子事业部副总裁Hans Adlkofer强调：“由于电动汽车的增长和自动驾驶趋势，汽车内的半导体用量将大幅增加。”理论上来说，所有为此提供产品的半导体企业都会从中受益。Adlkofer确信，英飞凌会从中受益更多。“自2010年以来，英飞凌的汽车半导体产品销售增幅高于市场增幅。”Adlkofer说道。这也反映出英飞凌作为汽车电子半导体供应商所占据的地位：2016年英飞凌占据的市场份额为10.7%，位居第二。

现在，汽车市场中有两大趋势：ADAS/自动驾驶和电动汽车。两者在最近几年共同推动行业发展，而英飞凌在这两个方面都处于有利的市场地位。

ADAS/自动驾驶

在自动驾驶方面，三个产品领域至关重要：传感器、安全微控制器以及数据融合和执行器。摄像头、雷达、超声波和激光雷达属于重要的传感器系统。近年来，有人预测超声波传感器将走向终结，虽然这个预测目前被证实是错误的，但它肯定已不再是一个重要发展领域。如今英飞凌在这些产品上也只是有限的投入。

摄像头、雷达和激光雷达的情况则有所不同。Adlkofer说，“对于雷达和激光雷达，英飞凌提供多种芯片。”对于摄像头系统，英飞凌的芯片也用于其中。在计算能力方面，英飞凌的表现甚至更好。公司基于安全与性能的结合理念，提供一种可扩展的多核微控制器家族（AURIX）。它对于传感器应用、域控制器、中央网关控制器以及传感器融合应用具有实时功能。最近，英飞凌宣布推出适用于多种雷达型号的可扩展芯片组。它包括一个RF雷达收发器，第二代AURIX雷达专用微控制器和电源。微控制器专门针对雷达系统进行了优化，并内置了支持信号处理的软件。这三款芯片都符合汽车标准ISO 26262的要求。从2018年第一季度起，将有一个雷达模块入门套件。 除了三款芯片之外，它还包含一个集成的软件包，可以利用芯片组的专用信号处理硬件加速器。在执行器方面也很不错，因为根据Adlkofer的说法，英飞凌涵盖了ADAS和自动驾驶的所有重要功能：变速器、发动机、制动器、底盘和转向系统。

Adlkofer说：“预测表明，在自动驾驶2级车辆中单独使用摄像头和雷达模块进行驾驶辅助，每辆车平均会产生130美元的附加半导体费用。”另外，到2025年可能会有300万辆自动驾驶3级汽车上路。对于3级车辆中的驾驶辅助功能，雷达和摄像头的价值约为370美元，激光雷达模块至少另外需要70美元。在这些车辆中，传感器融合扮演着重要的角色，这使得每辆车平均会产生110美元的ADAS/AD 附加半导体费用。

2030年会有将近400万辆自动驾驶4级、5级汽车，包括摄像头、雷达、激光雷达模块，传感器融合和执行器在内的ADAS / AD半导体份额会增加到每辆车860美元。“随着自动化水平的提高，对传感器的需求自然也会明显增加，” Adlkofer说道。如果在一辆2级车辆中平均安装3个雷达模块和1个摄像头模块，则在3级车辆中至少需要6个雷达模块和4个摄像头模块，以及至少一个激光雷达模块。Adlkofer说：“人们期望在4级和5级车辆中至少使用10个雷达模块和8个摄像头模块以及至少1个激光雷达系统。”英飞凌为传感器领域提供了大量产品。“我们引领磁性和压力传感器领域，” Adlkofer说道。此外，公司还提供24和77 GHz雷达传感器。Adlkofer强调：“英飞凌是ACC和盲点领域的开拓者。”由英飞凌开发的ToF摄像头传感器也是独一无二的，因为它们可以实时呈现环境的三维图像。在激光雷达传感器技术方面，英飞凌去年扩大了业务范围，收购了Innoluce。这家荷兰公司是飞利浦的一家分公司，专门从事微型激光扫描模块和集成硅基MEMS微反射镜业务。这些微发射镜反过来又需要在车辆激光雷达系统中捆绑和微调激光束。Adlkofer解释说：“我们也正朝着激光雷达组件的技术领先者努力。我们的目标是将激光雷达高度整合，为大众市场铺平道路，使其成为全球所有新车的低成本选择。”

用于雷达应用的微控制器

ADAS /自动驾驶和相关的雷达模块需要高性能的微控制器或处理器。在Adlkofer看来，这对英飞凌来说并不是什么问题，因为英飞凌的AURIX家族系列可以覆盖90％左右需要32位控制器的所有控制和处理任务。Adlkofer说：“这些多核微控制器的性能足以处理雷达应用的最新分析算法。”此外，开发人员还拥有可扩展的产品组合，它涵盖了更简单的ADAS功能和复杂的自动驾驶系统。微控制器的设计使系统能够满足ASIL-D的安全要求。而在安全性方面，开发人员不必担心，因为微控制器配备了最新的密码技术。

清洁车辆

Adlkofer认为，中国在电动汽车方面处于世界领先地位。但在其它地方，制造商也在围绕电动汽车开展业务。Adlkofer说：“由于电池价格下降速度高于预期，市场对环保车辆的需求更高了。2018/2019年电池价格预计将低于200欧元/千瓦时。”在这方面，Adlkofer也认为英飞凌处于非常有利的位置，因为电气化拉动了对半导体，尤其是功率半导体的需求。英飞凌预计，48V /轻度混合动力汽车的数量到2025年将上升至1500万辆左右，每辆汽车中的功率半导体需要大约75美元。对于混合动力汽车和插电式混合动力汽车来说，这个价值已经上升到每辆车250美元左右，对于纯电动汽车，功率半导体的价格已经上升到每辆车380美元。Adlkofer说：“随着内燃机向混合动力汽车的转变，每辆车的功率半导体份额增加了15倍，我们的产品组合覆盖了整个半导体产品的宽度。”正如前面所说，在这方面英飞凌已经领先。据Adlkofer所言，英飞凌的开发人员拥有业界最宽泛的电动汽车模块组合。这一方面指碳化硅，另一方面指硅。尽管关于碳化硅的讨论很多，Adlkofer相信，IGBT标准仍然有很多优点，这意味着更低的内阻值仍然是可能的。此外，Adlkofer表示说，人们在比较碳化硅和硅时，要密切关注自己比较的内容。从纯计算的角度来看，用碳化硅元件代替IGBT，效率可以提高5％。但是为了充分利用这个潜力，必须进行许多进一步的优化，例如对于壳体和发动机，仅仅更换部件是不够的。Adlkofer说：“我们假设碳化硅最早在2020年开始用于超过40kWh的高级车辆，随着电池电压升高到800V以及合适的快速充电系统，碳化硅的吸引力将进一步提升。模块将是首选的形式因素。”

安全

由于各种无线技术，车辆为黑客提供了理想的通道。 因此，必须在连接车辆与外界的远程信息处理盒中找到许多不同的通信技术，从WLAN开始，到蓝牙以及未来的5G。位于远程信息处理盒和实际车辆之间的中央网关必须是安全的。“英飞凌不仅在AURIX控制器上获得了加分，还在适应汽车行业的芯片卡和银行业的安全知识方面获得了加分。”Adlkofer说道。他强调，安全必须在不同层面引入，可扩展。 例如：远程信息处理单元必须具有高性能，执行认证并将数据传送到车辆。

数据的安全检查发生在中央网关中。转向系统有自己的“防火墙”，它检查访问授权以及代码是否被操纵。Adlkofer说：“汽车行业可以从其他行业学习，英飞凌可以支持网络安全。 因为我们可以将我们的芯片卡和银行业知识与汽车市场的知识结合起来。”

不仅于此

除了以上描述的增长领域之外，英飞凌还致力于汽车的其他应用领域。 一方面，这包括LED照明，另一方面，也包括未来的娱乐或舒适功能等话题，例如：明天的汽车座椅。Adlkofer说：“例如：我们虽然仍坐在车里，但并不是一直在驾驶，那么未来的汽车必须拥有哪些功能呢？ 例如：一辆汽车要提供一个办公环境或便利的方式来阅读报纸吗？”此外，Adlkofer还看好汽车中装有英飞凌3D图像传感器芯片的ToF相机，因为将来有必要从法律角度检测驾驶员是否出现疲劳迹象或注意力分散。 只要车辆的控制权归还给驾驶员，这个信息就是必要的。

Adlkofer认为，ToF相机的例子展现出，思考产品可能实现的功能是多么的重要。此外，关于进一步的发展，可以致力于更高集成度或减少电力消耗方面。 “汽车中大约90％的创新都是由电子产品和半导体推动的。能源和成本效益、质量、安全和保障也是未来汽车所必须的。”Adlkofer这样总结道。