為打造新世代智能汽車，全球車廠已競(jìng)相投入開(kāi)發(fā)ADAS與聲控功能，帶動(dòng)大量汽車電子需求，包括高畫(huà)質(zhì)影像傳感器、多核心MCU/DSP、雷達(dá)和車內(nèi)網(wǎng)路通訊芯片，以及語(yǔ)音控制平臺(tái)，均已成為零組件供應(yīng)商的發(fā)展焦點(diǎn)。

　　2012年德國(guó)漢諾威、美國(guó)底特律、臺(tái)北及北京車展均已風(fēng)光落幕，從中可發(fā)現(xiàn)品牌車廠不再一味追求引擎馬力或內(nèi)裝舒適度，而是以優(yōu)化駕駛體驗(yàn)為前提，全力投入發(fā)展新世代智能汽車（Smart Car），并提出各種創(chuàng)新設(shè)計(jì)概念爭(zhēng)奇斗艷。

　　其中，尤以主動(dòng)式先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）、車載資通訊（Telematics）平臺(tái)設(shè)計(jì)最炙手可熱，已成全球車廠一致努力目標(biāo)。包括寶馬 （BMW）、賓士（Mercedes-Benz）、福斯（Volkswagen）、奧迪（Audi）及豐田（Toyota），甚至于中國(guó)大陸車廠，均一窩蜂展開(kāi)產(chǎn)品部署。盡管目前ADAS只在高級(jí)車種中現(xiàn)身，但隨著技術(shù)成熟，以及更新穎的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案降低成本后，勢(shì)將迅速蔓延至中低價(jià)位車款。

　　優(yōu)化影像式ADAS　高畫(huà)質(zhì)鏡頭/DSP身價(jià)飆

　　全球車廠正戮力開(kāi)發(fā)影像式ADAS，包括停車輔助（PA）、車道偏移警示（LDW）及盲點(diǎn)偵測(cè)（BSD）皆是布局重點(diǎn)（圖1）；為提高影像系統(tǒng)判斷精準(zhǔn)度，相關(guān)車廠已計(jì)畫(huà)導(dǎo)入車用高畫(huà)質(zhì)（HD）鏡頭，為相關(guān)業(yè)者帶來(lái)一波市場(chǎng)商機(jī)。

　　圖1　2011～2019全球ADAS需求預(yù)測(cè)（左）與熱門應(yīng)用功能分析（右）

　　圖2 車輛研究測(cè)試中心研發(fā)處影像與電控工程專案副理李玉忠指出，車輛中心已與國(guó)內(nèi)客運(yùn)業(yè)者合作，在公車內(nèi)導(dǎo)入影像式ADAS監(jiān)控駕駛狀況。

　　車輛研究測(cè)試中心（ARTC）研發(fā)處影像與電控工程專案副理李玉忠（圖2）表示，隨著品牌車廠傾力優(yōu)化影像式ADAS的使用體驗(yàn)，將加速車用鏡頭朝高畫(huà)質(zhì)邁進(jìn)；因此，現(xiàn)已吸引許多影像傳感器、模組及系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商展開(kāi)產(chǎn)品部署，全力搶攻市場(chǎng)商機(jī)。

　　不過(guò)，李玉忠強(qiáng)調(diào)，由于影像式ADAS的鏡頭須符合車規(guī)嚴(yán)格要求，無(wú)法如應(yīng)用在消費(fèi)性電子裝置上的產(chǎn)品，迅速升級(jí)至百萬(wàn)畫(huà)素?cái)X取高畫(huà)質(zhì)影像，故現(xiàn)階段業(yè)界通過(guò)測(cè)試的車用鏡頭最高僅支援D1（720×480）解析度。為突破此一桎梏，車輛中心遂與合作伙伴攜手研發(fā)車用高畫(huà)質(zhì)鏡頭，預(yù)計(jì)近期即能開(kāi)花結(jié)果，有助突破影像式ADAS的功能限制。

　　配合車用高畫(huà)質(zhì)鏡頭的發(fā)展，亦須開(kāi)發(fā)更先進(jìn)的影像演算法，才能強(qiáng)化影像式ADAS對(duì)更大資料量的即時(shí)處理能力。因此，車輛中心也已開(kāi)發(fā)多套影像演算機(jī)制，包括整合前方碰撞警示與車道偏移警示兩項(xiàng)功能的車前視野安全整合系統(tǒng)，以及針對(duì)車側(cè)、后方視野開(kāi)發(fā)的盲點(diǎn)偵測(cè)、影像式障礙物偵測(cè)（IOD） 和先進(jìn)停車導(dǎo)引（APG）等。

　　李玉忠透露，目前車輛中心已將十四款演算法技轉(zhuǎn)給***系統(tǒng)廠商，并提供完整的軟硬體參考設(shè)計(jì)，協(xié)助業(yè)者快速搶進(jìn)汽車售后市場(chǎng)（After Market），以及塬始設(shè)備製造商（OEM）供應(yīng)鏈，進(jìn)一步分食影像式ADAS商機(jī)大餅。

　　未來(lái)，影像式ADAS除引進(jìn)高畫(huà)質(zhì)鏡頭外，亦將選用更高階的控制芯片，實(shí)現(xiàn)更多影像校正、分析功能。德州儀器（TI）行銷應(yīng)用協(xié)理鄭曜庭（圖3）表示，今年初德州儀器已發(fā)表最新嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)字訊號(hào)處理器（DSP）--DaVinci DM8148，并于近期導(dǎo)入量產(chǎn)。其內(nèi)建安謀國(guó)際（ARM）Cortex-A8核心、影像協(xié)同處理器（VICP）、浮點(diǎn)運(yùn)算功能，以及VLIB軟體程式庫(kù)，可高速分析大量視訊，并提升影像識(shí)別精準(zhǔn)度。

　　圖3 德州儀器行銷應(yīng)用協(xié)理鄭曜庭指出，影像式ADAS搭載高階DSP與FPGA，將可支援更多高畫(huà)質(zhì)鏡頭資訊，打造汽車環(huán)景監(jiān)控系統(tǒng)。

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　　鄭曜庭強(qiáng)調(diào)，視訊處理能力為影像式ADAS效能的關(guān)鍵指標(biāo)，尤其未來(lái)系統(tǒng)支援高畫(huà)質(zhì)影像內(nèi)容后，對(duì)處理器的規(guī)格要求也將攀升。由于DM8148搭載 VICP引擎，可增強(qiáng)1，080p影像壓縮與解壓縮功能，有助釋出主處理器運(yùn)算空間，用于支援其他功能或演算法，并降低耗能，將為系統(tǒng)帶來(lái)新的應(yīng)用價(jià)值。

　　鄭曜庭也指出，影像式ADAS也將要求DSP具即時(shí)處理能力，才能就危險(xiǎn)狀況及時(shí)發(fā)出預(yù)警。為此，德州儀器已在DM8148中導(dǎo)入C674x浮點(diǎn)運(yùn)算核心，并透過(guò)VLIB軟體程式庫(kù)提升十倍DSP效能，以全方位滿足車廠設(shè)計(jì)需求。

　　事實(shí)上，除影像式ADAS外，業(yè)界亦採(cǎi)用雷達(dá)（RADAR）、激光雷達(dá)（LIDAR）打造各種ADAS，三種設(shè)計(jì)方案在成本、偵測(cè)距離及精準(zhǔn)度上頗有差異。鄭曜庭認(rèn)為，影像式ADAS因行車記錄器、倒車影像輔助系統(tǒng)的發(fā)展已行之有年，故其設(shè)計(jì)成本及市場(chǎng)接受度均具優(yōu)勢(shì)，可望贏得大多數(shù)車廠青睞，率先在ADAS設(shè)計(jì)領(lǐng)域崛起。

　　至于雷達(dá)因偵測(cè)精準(zhǔn)度較佳，盡管成本較高，預(yù)估仍可贏得不少高級(jí)品牌車廠青睞，目前英飛凌（Infineon）已成功量產(chǎn)基于硅鍺 （SiGe）製程的24GHz雷達(dá)芯片，并將在近期推出各種用于中短距離偵測(cè)的主動(dòng)式ADAS參考設(shè)計(jì)，現(xiàn)正與多家歐洲品牌車廠接洽，預(yù)計(jì)在2015年前可望大舉進(jìn)駐高階車種。

　　英飛凌牽手歐洲車廠　力拱24GHz雷達(dá)ADAS

　　英飛凌電源管理與多元電子事業(yè)處經(jīng)理吳柏毅認(rèn)為，24GHz雷達(dá)系統(tǒng)也可用于工業(yè)領(lǐng)域，如路燈控制、警用測(cè)速裝置等。

　　英飛凌電源管理與多元電子事業(yè)處經(jīng)理吳柏毅（圖4左）表示，英飛凌繼2年前推出77GHz雷達(dá)芯片，協(xié)助車廠在高階車種中導(dǎo)入可偵測(cè)200公尺距離的定速巡航系統(tǒng)后，今年更領(lǐng)先業(yè)界量產(chǎn)24GHz雷達(dá)芯片，將鎖定應(yīng)用范疇更廣，且對(duì)行車安全防護(hù)更重要的中短距離ADAS，全力搶攻商機(jī)。

圖4 英飛凌電源管理與多元電子事業(yè)處經(jīng)理吳柏毅（左），右為英飛凌汽車半導(dǎo)體亞太區(qū)經(jīng)理陳福順

　　吳柏毅強(qiáng)調(diào)，英飛凌以硅鍺取代砷化鎵（GaAs）材料，開(kāi)發(fā)新系列24GHz雷達(dá)芯片，并針對(duì)占芯片總體成本達(dá)30%的封裝環(huán)節(jié)做改善，新增一款整合雷達(dá)發(fā)射器、兩顆接收器及大量周邊元件的單晶微波集成積體電路（MMIC）方案；不僅能大幅提高感測(cè)效能，更有助解決以往雷達(dá)系統(tǒng)價(jià)格高昂的問(wèn)題，加速市場(chǎng)應(yīng)用普及。

　　隨著英飛凌新一代24GHz雷達(dá)解決方案價(jià)格更加親民，亦已吸引歐洲一線品牌車廠相繼投入研發(fā)相關(guān)的雷達(dá)自動(dòng)巡航控制（ACC）、前方碰撞警示、車道偏移、盲點(diǎn)偵測(cè)及停車輔助系統(tǒng)，藉以提升行車安全防護(hù)層級(jí)至更高境界。

　　吳柏毅認(rèn)為，由于雷達(dá)ADAS具備優(yōu)異的偵測(cè)精準(zhǔn)度及環(huán)境適應(yīng)能力，一旦整體系統(tǒng)價(jià)格得以下降，勢(shì)將迅速崛起，成為車廠開(kāi)發(fā)ADAS的新寵。盡管目前雷達(dá)與影像式ADAS相比，價(jià)格仍高出許多，但對(duì)追求汽車安全性重于價(jià)格考量的歐洲品牌車廠而言，還是偏好採(cǎi)用品質(zhì)較佳的解決方案，遂給予雷達(dá)系統(tǒng)更多發(fā)揮空間。

　　現(xiàn)階段，自動(dòng)巡航控制與盲點(diǎn)偵測(cè)已成雷達(dá)系統(tǒng)的主力應(yīng)用市場(chǎng)，預(yù)估總芯片出貨量將于2015年達(dá)到約四十九億顆，占整體車用雷達(dá)芯片市場(chǎng)版圖三分之二以上。為及早卡位市場(chǎng)，吳柏毅指出，英飛凌近期將推出相關(guān)參考設(shè)計(jì)，包含射頻（RF）及天線布局方案，以及整合模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）、 DAC、DSP和高階微處理器（MPU）的訊號(hào)傳輸流程設(shè)計(jì)，助力車廠快速引進(jìn)24GHz、77GHz雷達(dá)ADAS。

　　據(jù)了解，50公尺以下范圍和50100公尺的中長(zhǎng)距離，係ADAS最主要的偵測(cè)領(lǐng)域，包括車前、車側(cè)及車后均須導(dǎo)入鏡頭、雷達(dá)或激光雷達(dá)等傳感器（圖5），方能擷取即時(shí)道路資訊協(xié)助駕駛判斷。其中，尤以雷達(dá)偵測(cè)精準(zhǔn)度最優(yōu)，且在雨天、大霧或夜晚等視線不佳的環(huán)境下，仍可提供正確資訊降低 ADAS誤判機(jī)率。

　　圖5 適合短、中、長(zhǎng)距ADAS應(yīng)用的傳感器分析。

　　也因此，英飛凌汽車半導(dǎo)體亞太區(qū)經(jīng)理陳福順（圖4右）預(yù)估，雷達(dá)ADAS將是車廠未來(lái)幾年的研發(fā)重點(diǎn)，2015年前各式車用雷達(dá)系統(tǒng)將大舉亮相。除歐洲車廠積極催生24GHz雷達(dá)ADAS外，包括北美、日本及中國(guó)大陸車廠亦有計(jì)畫(huà)投入；此外，也有業(yè)者計(jì)畫(huà)以77或79GHz雷達(dá)系統(tǒng)覆蓋中長(zhǎng)距離，而短距（50公尺以下）偵測(cè)則採(cǎi)用低成本影像式方案，組成整合型ADAS。

　　車廠在強(qiáng)化多元ADAS功能的同時(shí)，亦不斷尋求低成本解決方案，促成集中式管理模式興起。目前包括現(xiàn)代（Hyundai）及中國(guó)大陸車廠均積極投入，以在產(chǎn)品售價(jià)持平的前提下，增添安全價(jià)值。

　　精簡(jiǎn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)成本　集中式ADAS勢(shì)頭可人

　　ADAS功能包羅萬(wàn)象，要價(jià)也都所費(fèi)不貲，不過(guò)，結(jié)合線傳控制（X-by-wire）與多核心微控制器（MCU）統(tǒng)一管理后，將可大幅縮減離散系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)成本。

　　陳福順表示，由于ADAS涵蓋諸多層面的監(jiān)測(cè)功能，若均採(cǎi)用個(gè)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式，勢(shì)將加重整車開(kāi)發(fā)成本，恐難普及至中低價(jià)車款；因此，業(yè)界正興起集中式ADAS設(shè)計(jì)風(fēng)潮，期透過(guò)控制器區(qū)域網(wǎng)路匯流排（CAN Bus）或FlexRay等車內(nèi)通訊技術(shù)，將多個(gè)系統(tǒng)資訊統(tǒng)一匯流到后端多核心MCU控制，藉以降低系統(tǒng)復(fù)雜度及零組件用量。

　　據(jù)了解，當(dāng)前現(xiàn)代與多家中國(guó)大陸車廠正勉力研發(fā)相關(guān)解決方案，英飛凌已構(gòu)筑集中式ADAS設(shè)計(jì)雛型，滿足市場(chǎng)需求。陳福順指出，英飛凌將整合32位元TriCore系列三核心MCU、DSP及FlexRay芯片，快速收集安裝在車體各部的傳感器資訊，并回傳給主處理器執(zhí)行運(yùn)算，從而提升集中式ADAS的經(jīng)濟(jì)效益及可靠度。

　　針對(duì)此一設(shè)計(jì)方式，陳福順補(bǔ)充，英飛凌最新的TriCore MCU支援快速傅立葉轉(zhuǎn)換（FFT）演算法，可在短時(shí)間內(nèi)處理大量資訊，并以備援機(jī)制提高系統(tǒng)安全性，將是集中式ADAS的關(guān)鍵推手。此外，英飛凌亦將于今年下半年推出新款FlexRay芯片，將車內(nèi)網(wǎng)路的資料傳輸速率提升至10Mbit/s，進(jìn)一步建立高速訊號(hào)溝通管道。

　　陳福順?lè)治觯嚽胺健?cè)邊、底盤(pán)、輪胎及后方未來(lái)將導(dǎo)入大量影像、雷達(dá)或微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）傳感器，實(shí)現(xiàn)前方碰撞警示、車燈轉(zhuǎn)向、側(cè)邊盲點(diǎn)偵測(cè)、輪速偵測(cè)及停車輔助等ADAS功能。透過(guò)集中式管理，將可大幅縮減各部控制單元的成本和印刷電路板（PCB）占位空間，同時(shí)也能紓解電磁干擾 （EMI）及靜電放電（ESD）問(wèn)題，加速各級(jí)車種導(dǎo)入ADAS功能。

　　事實(shí)上，線傳控制除有助集中式ADAS設(shè)計(jì)成形，亦可取代汽車內(nèi)部機(jī)械式結(jié)構(gòu)，成為智能汽車操控系統(tǒng)的新骨干。目前，全球一線車廠均積極研發(fā)線傳控制技術(shù)，藉由車載網(wǎng)路讓各部系統(tǒng)直接由行車電腦控制，以免除傳統(tǒng)機(jī)械式方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)柱、煞車與換檔機(jī)制，讓車輛朝智能、節(jié)能及輕量化邁進(jìn)，并具有更多安全價(jià)值。