車聯網風潮擴大蔓延，讓各種車用電子元件更加受到產業界重視。隨著智慧車不斷提升聯網及安全功能，包括感測器、MCU、DSP、FPGA，以及各種無線通訊、雷達，甚至是非揮發性記憶體，需求皆將明顯增溫。

　　開辟半導體新藍海市場　智慧車引爆多元電子元件需求

??????? 汽車運輸業因各國節能減碳、道路安全等政策推動，可望成為2015年物聯網應用的前三大垂直產業之一。

　　智慧汽車市場熱燒　挹注車用電子需求

　　以成長率來估算，汽車業將是成長最快的物聯網應用，2015年市場成長率可望高達96%。以2014年全年來看，由于高階和平價新車款采用的IC數量皆穩定增長，車用IC市場產值已達217億美元，較2013年提升15%。

　　近年物聯網興起而推動的數位技術變遷，加上云端、行動、社群與資訊等“力量的連結（Nexus of Forces）”，預期2015年將驅動智慧汽車產業大幅成長。未來的智慧車系統，系統里的車輛能直接即時互相通訊，遇到交通誤點事件也能向駕駛顯示預先警告，或者允許一位駕駛同時控制多部車輛，也能引導車輛繞過危險的道路狀況等。

　　以上這些都屬于“智慧化運輸”的概念。雖然智慧型手機應用程式（App）能夠顯示交通壅塞的通知，但從交通開始壅塞到駕駛接獲通知，中間必然存在時間誤差。

　　而未來的汽車對汽車（Vehicle-to-Vehicle， V2V）和汽車對基礎設施（V2I），都能夠讓車輛間可以直接通訊，而且只有少許的時間延遲，即使事件僅發生在數百公尺的遠方，也能夠即時警示駕駛人，引導駕駛人可以預先獲知資訊改道，并且順利前往目的地。

　　各國政策與消費者意向均帶動了智慧化運輸之資通訊服務（Embedded Telematics Services）的需求（表1）。

　　通訊/半導體科技結合　推動ADAS市場成長

　　隨著各國通訊基礎建設逐漸成熟，以及射頻（RF）半導體技術的精進，車載資通訊半導體供應商也加緊開發從Sub-GHz～79GHz以上（5G mmWave等頻段的元件，如圖1），其中5G毫米波（mmWave）具有超快速反應移動性（Mobility）：～350Km/h、低延遲：～20msec，且穩定度超高（Data Error Rate：～10-9）；定位系統精確度也提升至誤差少于0.1m。而最重要是可應用超低價感測器與低成本建構的基礎建設。

　　圖1　車用通訊之相關頻段

　　用在智慧裝置慣性元件（Inertial）、制動器（Actuator）等之低成本半導體制程，也進展得十分快速，而且有帶動車規半導體相關應用加速之趨勢，如汽車中應用相當多的電子控制單元（ECU），分別在各汽車系統中扮演重要角色，例如動力總成、車身控制、車載資訊娛樂等，因此未來智慧車的半導體市場可望維持穩定成長。

　　此外，各國政府日益重視環保與交通安全，在政府明訂車輛安全法規以及消費者需求的帶動下，例如北美法規要求配備倒車攝影機，預防駕駛從車庫或停車場倒車時不小心傷害行人（尤其兒童）安全。類似的安全法規未來預期也將用于規范汽車先進駕駛輔助系統（ADAS）。

　　未來智慧車輛還可建立起V2V網路，也可與道路交通監控站建立起V2I網路；透過交換方位、速度和位置等匿名的車輛資料，V2V允許車輛運用其他車輛的相對方位，偵測來自360度方位的風險與危機（例如360度3D Around View Monitor System等），在計算風險之后對駕駛人發出建議或警告，或者直接采取預防行動，以避免或減輕撞擊傷害。

　　V2I通訊為車輛與高速公路基礎設施之間，以無線方式交換重要的安全和運行資料，主要用于避免或減輕車輛的撞擊。V2I通訊可將路網（Road Networks）轉換成智慧型基礎設施，透過演算法的整合，運用車輛及基礎設施之間的資料交換來執行計算，事先辨識出高風險的狀況，接著再藉由特定的反制措施來提醒或警告駕駛人。

　　此外，汽車并得以自動感知周遭的交通狀況，如果駕駛人在開車期間分心，智慧系統將能建議正確的駕駛行為，或完全掌控狀況。

　　ADAS 系統的V2I功能亦能提供許多其他的安全性、移動性和環保等附加優勢，同時提升長途駕駛人之舒適度。ADAS所采用之傳感技術包含攝像系統 （Camera）、雷達（Radar）、聲納（Sonar）、紅外線（IR）及光達（Lidar）等。ADAS之傳感技術全球市場產值預測如圖2所示。

　　圖2　2013～2020年各類ADAS感測器出貨量分析

　　聯網/安全需求將加速推動先進車規半導體應用

　　智慧車系統基本須具備“聯網”與“安全”功能，因此帶動全球的汽車嵌入式資通訊聯網服務（Embedded Telematics Services）市場，預期全球市場需求至2020年的年復合成長率（CAGR）將超過20%，其中，資訊娛樂系統應用在車用記憶體解決方案的市場中，占了最高的比重；而2015年之后于安全駕駛和環保應用也有呈指數成長的潛力。

　　預期到2017年全球將有60%的新車加入“聯網”行列，這些汽車都能直接連線外部網路，存取并處理各種資料。汽車將透過云端運作，存取車內和外部資料，而這些應用程式都需要記憶體（RAM/OTP/eFlash等）。

　　在 2020年以前，智慧汽車產業將持續在物聯網半導體需求方面持續扮演著重要角色，并推升嵌入式記憶體（eNVM）MCU、新興的5G毫米波通訊、MEMS 傳感器、Wi-Fi/藍牙（Bluetooth）/GPS多功能組合晶片（Combo Chip）、WiGig射頻、汽車雷達Radar/ITS、類比前端模組（Front End Module）、類比混合訊號（Analog Mixed-signal）等車規半導體出貨量（圖3）。

　　圖3　車規半導體之類別

　　其中，基于各國行車安全規定，再加上市場對汽車便利與無人駕駛功能的需求，逐漸帶動汽車中新型半導體元件的大量需求，連帶地汽車記憶體的重要性也將大幅攀升。

　　2015年之后，“聯網”與“安全”駕駛市場的記憶體成長率或將快速超越資訊娛樂市場應用之記憶體。除了各種資訊娛樂之外，安全性及環保App，也使得專屬的記憶體裝置對于汽車來說越來越重要。

　　未來隨著ADAS與V2V通訊應用快速發展，汽車電子系統須處理的資料量正與日俱增，不僅需要更高效能的處理器或微控制器（MCU），亦須搭配高容量密度且低功耗的先進記憶體方案，方能達到最佳運作效能。

　　記憶體解決方案對于聯網汽車極為重要，因為記憶體內儲存了ADAS、資訊娛樂和環境系統函式所有的基本程式碼，以及所有參數和處理的資料。因此，解決方案必須具備最高等級的可靠性、高密度、高速和高效能，還有低耗電量。

　　在許多新應用的頻寬需求帶動下，4Gb以上密度的第三代雙倍資料率（DDR3）記憶體等高效能動態隨機存取記憶體（DRAM），也有需求不斷上升之現象。現今已經普遍用于微控制器晶片內的DRAM，已經不足以支援汽車應用、軟體和多媒體資料的儲存需求，因此，還必須需要專屬的DRAM和快閃記憶體元件。

　　管理型NAND裝置（如eMMC記憶體）和高密度管理型NAND裝置（如SSD）擁有全新的特色與功能，將為聯網汽車的記憶體應用注入新動力。ADAS系統與智慧型車輛通訊網路類似，須仰賴各種不同的電子技術而運作；除了感測器，舉凡訊號處理元件和影像辨識引擎等應用，均會占用大量記憶體，使得揮發性和非揮發性記憶體的需求呈現爆炸成長。

　　非揮發性記憶體的需求不斷提升，因為可用來儲存安全認證。V2I和V2V應用本身即能透過無線連線存取，因此可能會遭到竄改或破解，采用認證的通訊方式，則可以化解這項最主要的疑慮。

　　而為了儲存安全認證，防止無線連線遭到竄改，對于高密度（1G～4GB）內建Flash NAND的需求也隨之興起；其中，單層式儲存（SLC）NAND Flash是最理想的選擇。 對于需要4G～6GB儲存空間的應用來說，嵌入式多媒體記憶卡（eMMC）模組則是最適合的選擇。

　　而諸如三維（3D）地圖、路況監控和氣象報告，以及汽車收音機、緊急救援系統（eCall）和語音辨識之類的導航與資訊娛樂應用等，也全部都需要大容量的非揮發性記憶體，其中eMMC記憶體由于采用了管理型NAND架構可以大幅地降低中央處理器（CPU）的負載，因此也是最為適合這些應用類型。

　　車用eMMC嵌入式記憶體架構另采用特殊功能，以達到汽車產業的需求，例如eMMC封裝包含專用的測試板，可用于故障分析。

　　使用這些測試板，測試系統就能直接存取模組內的NAND元件，而不用透過控制器傳送資料，也得以針對整個記憶體組進行全面且完整的檢查。汽車eMMC裝置其他的主要優點，包括電力中斷保護和智慧功能，可選擇在現場完成韌體更新，于每次須要升級時替系統節省成本。

　　以美光（Micron）的eMMC記憶體解決方案為例，其整合式的16位元NAND控制器不只可處理更沉重的管理負載（相較于獨立型NAND元件），同時也將記憶體最佳化。未來NAND控制器將提升至32位元，甚至可能嵌入在eMMC模組內。過去高階車款所采用的記憶體元件平均價值約為12.8美元，低價車款約為2美元；而以現階段來看，某些配備完整的高價車款所采用的記憶體元件已經達到100美元以上的價格。

　　此外，未來隨著5G毫米波技術進展，V2V、V2I等通訊將更為成熟。而先進微控制器（MCU eNVM/Flash）/數位訊號處理器（DSP）/現場可編程閘陣列（FPGA），再搭配無線傳感器網路（Wireless Sensor Network）等應用，來達成遠程監測（Remote Monitoring）也是未來可能發展的趨勢。

　　存取車內和外部資料的應用程序，帶動了聯網汽車的發展，而這些都將需要下世代5G/毫米波技術，將開辟新的使用案例和應用程序。如圖4為下世代5G毫米波之一種范例電路架構。

　　圖4　下世代5G通訊所采用之毫米波電路技術架構圖

　　搶進新藍海市場　半導體商力攻車規方案

　　因為全球新興的5G通訊毫米波技術發展，汽車電子元件對于更高頻寬的需求正不斷成長中。轉型中的智慧汽車電子元件之半導體，可歸納為兩大市場，法規強制安全系統的半導體需求，以及半自駕和全自駕車的車用半導體需求。

　　而車用雷達就是其中一種重要解決方案組成之一，但是該解決方案的系統有下述技術要求，比方說更多的雷達節點（前方、側方和后方），更高層次的整合度（與車載MCU和DSP、FPGA等整合）。

　　據了解，現階段在汽車雷達市場當中，主要可以分割成幾種主要的應用，包含24GHz短距雷達（Short Range Radar， SRR）、79GHz短距雷達，以及77GHz長距雷達（Long Range Radar， LRR）等。

　　能跨越車規門檻之供應商才可望進入此新藍海市場，如表2所示為下世代5G/毫米波技術之全球供應生態系。

　　另外，針對下一代的5G無線技術，車用市場需求將是追求高頻寬、短距/中距離通訊，以支持高傳輸數據速率內容。

　　其中包含免壓縮之高解析視頻（HD Video）、周邊物聯網裝置（IoT Device）元件，以及其他相關機器對機器（M2M）應用。

　　5G將會帶來新的網通/裝置或元件訊息之管理方法與分析（Analytics），包括脈絡訊息處理（Contextual Processing）、云計算（Cloud Computing）及傳感器網路。

　　其中，通訊架構之創新將在元件成本和效能方面擔綱重要影響角色，其中性能方面須特別注意干擾（Interference）、失真（Distortion）和負載錯配（Load Mismatch Handling）的處理等。

　　供應商要進入市場決勝之關鍵在于能否在時限內，提供差異化的射頻效能，以及射頻應用的全頻譜。

　　此外，為了真正能夠達成設計實現，也將更為需要豐富的矽智財生態系統（IP Ecosystem）來降低風險與客制化支持。比方如表3所示，為智慧車用半導體之矽智財使用范例。