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車用晶片AI技術將加速智慧車、電動車落地應用發展

發佈日期:2023.09.08
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▲「車用半導體。駕馭新未來 Auto IC, Driving the future」高峰論壇貴賓與講師合影。

▲「車用半導體。駕馭新未來 Auto IC, Driving the future」高峰論壇貴賓與講師合影。由左至右依序為義隆電(ELAN)總經理特助葉宗穎、恩智浦半導體(NXP Semiconductors)ADAS產品線資深總監Matthias Feulner、國發會龔明鑫主委、台灣先進車用技術發展協會(TADA)黃崇仁理事長、穩懋半導體(WIN Semiconductors)資深協理黃智文、德州儀器(TI)台灣策略客戶業務總經理馮偉意、資策會產業情報研究所(MIC)所長洪春暉。

 

車用半導體高峰論壇成功舉辦 多面向分析車用晶片趨勢與AI技術發展

世界各大車廠為提升駕駛汽車安全性與舒適性,並迎合未來C.A.S.E.趨勢(Connected聯網科技、Autonomous自動駕駛、Shared & Services共享與服務、Electric電能驅動)對智慧車、電動車與自駕車需求,車用半導體發展已成為重要突破關鍵。市調機構Gartner預測,2023年全球車用半導體市場規模將上看769億美元,比2022年成長了13.8%,為半導體市場中少數亮眼成長的類別之一,並且主要成長動力來自於先進駕駛輔助系統(ADAS)、車用高效能運算、純電動車(BEV)、油電混合車(HEV)等需求。

為了讓相關廠商了解車用半導體產業特性,迎接世界各國淨零排放政策,進而協助台灣ICT業者切入智慧車與電動車應用兆元產業鏈,台灣物聯網產業技術協會(TwIoTA)在9月7日,於SEMICON Taiwan展會期間,與亞洲.矽谷-物聯網產業大聯盟、台灣先進車用技術發展協會(TADA)、SEMI Taiwan、COMPUTEX、InnoVEX共同主辦「車用半導體。駕馭新未來 Auto IC, Driving the future」高峰論壇。

本場高峰論壇由國發會龔明鑫主委、TADA黃崇仁理事長進行開場致詞,並邀請恩智浦半導體(NXP Semiconductors)ADAS產品線資深總監Matthias Feulner、穩懋半導體(WIN Semiconductors)資深協理黃智文、德州儀器(TI)台灣策略客戶業務總經理馮偉意、義隆電(ELAN)總經理特助葉宗穎、資策會產業情報研究所(MIC)所長洪春暉等多家重量級車用半導體專家,從全球汽車電子市場趨勢、台灣半導體供應鏈優勢、ADAS需求對應技術趨勢、化合物半導體智駕車應用、汽車電子先進電源管理技術、智慧座艙應用趨勢、全球汽車電子市場發展契機等不同面向,分析車用半導體技術與智慧車、電動車未來市場趨勢,以協助廠商規劃智慧車與電動車產品策略與方向,並符合未來淨零排放政策要求。

 

龔明鑫:因應全球汽車晶片需求持續成長 台灣半導體產業國際布局 加速電動車普及

國發會主委龔明鑫在致詞時表示,根據車輛研究測試中心資料顯示,2010年一台汽車當中汽車電子約佔30%成本,預估到2030年,將提升至50%,若是將AI需求算進去,汽車電子佔比會更提升。原本一台汽車使用晶片約200顆到300顆,未來將攀升至2000顆以上;工研院產科國際所研究報告,預估2040年全球電動車銷售將上看5000萬輛,以此推算,屆時一年將會需要1000億顆以上晶片。

龔明鑫指出,由於車用半導體需求持續成長,因此台灣半導體陸續至日本、歐洲進行國際布局,主要是因應未來車用電子與車用半導體的需求,若是再把電動車與自駕車的車用AI運算需求算進去,台灣在車用半導體的地位更為重要。如果台灣在半導體產業發展的速度慢下來,等於全世界速度也會放慢。因為只有台灣半導體產業做得到,兼顧晶片品質與價格合理,讓電動車真的可以普遍化。

▲國發會龔明鑫主委

 

黃崇仁:汽車加速電子化 驅動汽車電子佔比快速提升 平價AI MCU晶片將扮演重要地位

台灣先進車用技術發展協會(TADA)理事長黃崇仁在致詞時表示,汽車電子產業這幾年發展速度加快,因為新一代汽車在加速電子化過程中,驅動汽車電子零組件與模組佔比快速提升,自動駕駛也全面升級到Level 2到Level 2.5,未來將走到Level 3。由於AI在各類汽車電子應用當中扮演重要角色,因此車廠對於大眾化的AI解決方案需求也快速增加,畢竟並不是每一款汽車都會使用到高單價AI晶片,並且車廠認為汽車透過有AI功能的汽車電子模組加入,可以讓車主在駕駛汽車過程中,更方便也更直覺,操作汽車也更人性化。

黃崇仁指出,隨著電動汽車需求不斷攀升,電子控制在汽車上扮演角色更形重要,因為不再使用傳統引擎、傳統傳動系統、傳統控制系統,所有控制全部電子化,而這裡面有很多汽車電子模組都是台灣廠商供應。由於電動汽車動力來自於電池,因此汽車電池與充電樁/充電系統也扮演重要關鍵,甚至已經有討論是否以後電動汽車與車用電池分開運送到目的地,再進行組裝,以避免電動車運送過程中發生火災。

黃崇仁點出,要讓電動汽車更快普及,且都具備自動駕駛能力,有AI運算能力的平價AI MCU晶片是重要關鍵,因為車廠感受到AI對電動汽車的推動很有幫助,但是高單價車用AI晶片太貴,若是有平價且足夠運算能力的車用AI晶片,就能夠降低電動汽車成本,再搭配上適合的汽車電池/充電樁系統,將讓電動車更快速普及。

▲台灣先進車用技術發展協會(TADA)黃崇仁理事長

 

Matthias Feulner:單晶片雷達感測器搭配4D成像雷達感測器 加速L2/L2+輔助駕駛汽車普及

恩智浦半導體(NXP Semiconductors)ADAS產品線資深總監Matthias Feulner在專題演講中表示,目前汽車市場以L1、L2、L2+輔助駕駛為主流,由於ADAS使用的雷達/相機感測器加速普及,尤其是轉角雷達、前置雷達的使用,驅動L2/L2+輔助駕駛汽車快速增加。車廠更希望透過高度整合處理器與雷達單晶片的可擴展雷達平台,設計出短距、中距、長距的轉角雷達、前置雷達、4D成像雷達等車用雷達模組,拓展汽車360度雷達感測範圍,能在短距離內偵測到行人與自行車,中距離內偵測到靠近車輛的機車,進而提升L2/L2+輔助駕駛能力。

Matthias Feulner指出,透過第三代28nm RFCMOS汽車雷達單晶片SAF85xx系列,可設計出解析度更高的汽車雷達模組,能在200多公尺範圍內偵測到機車,300多公尺範圍內偵測到汽車與貨車,並且透過安裝多個雷達模組方式,提供360度環境偵測能力。若搭配高解析度4D成像雷達感測器,更可設計出遠、中、近(廣)三合一汽車雷達感測模組,可提供接近光達感測效果,但是成本更低,更能加速L2/L2+自動輔助駕駛的普及,提升汽車駕駛舒適性與安全感。

▲恩智浦半導體(NXP Semiconductors)ADAS產品線資深總監Matthias Feulner

 

黃智文:化合物半導體是加速高速通訊與智慧電動車普及應用重要關鍵

穩懋半導體(WIN Semiconductors)資深協理黃智文在專題演講中表示,根據市調機構指出,2025年全球電動車市佔率超過3成,2021-2025年複合成長率(CAGR)達45.7%,遠超過全球汽車年複合成長率4.7%,化合物半導體以其高頻率、大功率、高傳輸效率和發光技術等優勢,提升高速通訊能力、增加感測距離、並提升駕駛者開車方式。化合物半導體可提供包括感測(車內感測、車外偵測)、ADAS、LiDAR、V2X通訊、自駕車與智慧城市等應用環境,並且在5G/IoT、太空通訊、AR/VR、無人駕駛、元宇宙應用等領域扮演重要關鍵。

黃智文指出,在通訊應用領域,三五族化合物半導體高速通訊特性,可有效加速5G通訊在聯網汽車的應用,尤其是在C-V2X應用上,5G通訊更是重要關鍵。化合物半導體在光的應用上,能提供從可見光到不可見光的各類應用。舉例來說,汽車內部通訊目前以銅線為主,但是當ADAS與自動駕駛需求興起,高解析度攝影機與光達等數據資料量快速增加的情況下,高效率光通訊便成為解決資料傳輸瓶頸的重要技術。在ADAS應用中,化合物半導體偵測應用原理如同手機臉部辨識功能,車室內可以監控車內駕駛狀態與乘客數量,車室外則可監控道路狀況,並且可搭配不同光源有不同精準度。而近來熱門的光達也是相關應用之一,Yole研究報告顯示,2021年光達應用市場大約21億美金,預估2027年可上看63億美金,其中又以ADAS應用為最大領域。

▲穩懋半導體(WIN Semiconductors)資深協理黃智文

 

馮偉意:高精準度電池管理系統(BMS)可有效延長電動車駕駛距離

德州儀器(TI)台灣策略客戶業務總經理馮偉意在專題演講中表示,TI有超過八萬多顆不同IC,包括類比IC與嵌入式IC,全世界有超過十萬家客戶,應用在各式各樣領域,其中又以車用領域應用最受關注,因此TI也持續增加晶圓廠、測試廠與全球物流中心,以因應車用晶片需求快速成長與汽車產業供應鏈挑戰。

馮偉意指出,汽車電池系統(BMS)的監控,對於電動車的普及來說是很重要的核心關鍵之一,因為透過更準確的電池監控系統,可以延長駕駛距離;透過新的充電策略與技術,可以提升充電效率;透過整合式IC架構,簡化BMS設計難度,便能進一步降低成本。因為很多電動車駕駛知道,在高山或低溫環境當中,電動車駕駛里程會出現高達四成的差異,電池會受到外界環境影響運作效率。以最常見的鉛酸鋰鐵電池來說,BMS如果能將電壓監控從10mV誤差率提升到1mV誤差率,便能有效延長鉛酸鋰鐵電池電動車駕駛距離,而TI新推出的BQ79731-Q1與BQ79718-Q1晶片就有這樣的功能。

由於TI是業界第一家在BMS有很完整的IC解決方案,因此能提供參考設計,縮短廠商開發BMS產品所需時間。因應未來電動車發展,TI將持續在BMS有進一步技術改進,包括高準確度的電池/電池包監控晶片;無線BMS單晶片可減少電池模組更換複雜度與降低線材重量;更小的隔離IC可以在縮減解決BMS尺寸及成本的同時,還能達到隔離可靠度要求;透過自帶ASIL-D認證的MCU晶片,TI免費提供符合AUTOSAR Coding平台讓廠商使用。以上等等改進都是在於協助廠商更快開發高效率、易管理且降低成本的BMS產品,並且能通過車規驗證。

▲德州儀器(TI)台灣策略客戶業務總經理馮偉意

 

葉宗穎:Edge AI搭配上客製化的訓練用資料集 方能開發出客製化的ADAS與智慧座艙產品

義隆電(ELAN)總經理特助葉宗穎在專題演講中表示,對於ADAS與智慧座艙產品研發,有七個關鍵AI影像技術是要特別注意的,包括:高畫質影像、Edge AI演算法、訓練用資料集、領域知識、AI開發系統、線控技術、實際道路資料。以義隆電的ADAS AI演算法與資料集技術研發來說,2021年義隆電與中央研究院合作,開發出全世界最快且精準度高的物件偵測演算法YOLOv4,之後陸續開發出YOLOR與YOLOv7,並且透過各種實際交通影像測試,不僅能偵測各種不同規格車輛,並且能將辨識結果跟交通號誌控制做結合,自動調整紅綠燈秒數配置,甚至偵測到救護車的時候,交通號誌主動改以讓救護車能快速通過路口需求進行調整。

葉宗穎指出,有了AI演算法之後,廠商在開發上就必須要知道如何挑選正確地資料集進行訓練,甚至透過VR方式產生可訓練用的影像資料集,加速訓練AI辨識模型,並透過VR與AR的方式進行AI訓練,以提升AI模型可用性。由於不同國家在交通環境上有不太一樣的特性,因此義隆電透過機器學習操作(MLOps)方式,依照客戶不同國家交通工具特性需求,進行AI模型客製化訓練。

在智慧座艙方面,葉宗穎認為要針對實際使用情況進行客製化設計,才能符合客戶需求。舉例來說,日本司機習慣戴手套,智慧座艙螢幕觸控就要能夠在使用者戴手套的情況下,能正確感應,在ADAS功能方面,義隆電主要是以Local Edge AI辨識為主,在車用鏡頭解析度720P搭配1 TOPS算力的情況下,可以提供車道偏移警示系統(LDW)、前方碰撞警示系統(FCW)、車距監視與警告系統(HMW)、行人偵測警示系統(PDW)、駕駛狀態監控(DMS)等功能,並且透過支援雷達感測器進行感測器融合(Sensor Fusion)運算,搭配汽車線控系統,可提供L2+等級的ADAS功能。另外,義隆電也針對大巴士使用情境推出對應的L2 ADAS功能,供客戶挑選使用。

▲義隆電(ELAN)總經理特助葉宗穎

 

洪春暉:自動駕駛等級將從L1轉移至L2/L2+ 台灣廠商可在智慧座艙、自動駕駛風潮下切入汽車產業鏈

資策會產業情報研究所所長洪春暉在專題演講中表示,全球汽車受到智慧化與電動化的影響,不僅帶來量的改變,也帶來質的改變。綜合相關因素影響下,預估全球汽車市場在2023年將轉為正成長,2024年有望恢復九千萬輛水準;2023年上半年新能源汽車xEV主要國家累計銷量 591.2 萬輛,1 - 6月全球新能源汽車滲透率已達14%,主要集中在中國大陸、歐洲與北美,比亞迪與特斯拉穩居銷量冠亞軍。

此外,自動駕駛等級正從L1轉移至L2/L2+。根據Yano Research研究報告,Level 1、2在2024年的市占率預計分別為31.6%、67.8%,Level 2在2020-2025年的CAGR為32.6%,為近年推進自駕車市場之主要動能,同時也是帶動ADAS產品成長的主要推手。Level 3以上因對安全性的要求高出許多,還要通過監理機關的相關車規認證,預估要到2025年後才會開始顯著成長。

洪春暉並指出,2022年全球半導體市場規模達5,751億美元,預期2030年上看1兆美元。車用半導體年均成長率(CAGR)11%,成長動力最強,主因電動車、ADAS及自駕車等需求,預計2030年可達1,450億美元。70-80%車用半導體仍會由車用半導體IDM廠商所掌握。20-30%車用半導體將釋放給其他廠商設計/製造。全球車用半導體市場規模隨著電動車、智慧化、整車廠硬體預埋軟體升級態度,成長率穩定成長。

洪春暉認為,台灣切入車用半導體之國際供應鏈合作契機,短期可從提升全球韌性安全供應鏈體系做起,中期持續擴大全球半導體產業國際合作,長期則是深化先進與成熟、車用與資通訊合作分工,因為臺灣資通訊優勢可在智慧座艙、自動駕駛風潮下切入汽車產業鏈,透過「域整合」與汽車產業展開合作。

▲資策會產業情報研究所(MIC)所長洪春暉