送走2023，迎來2024，勢必要反思一下ADAS（高級駕駛員輔助系統）和AD（自動駕駛）技術的發展，更要展望一番汽車領域新的應用方向。
ADAS能夠為駕駛員的駕駛提供輔助，同時消除可能的人為誤差。ADAS使用各種傳感器收集的數據來感知車輛周圍的環境，為駕駛員提供信息或在必要時採取行動。ADAS功能包括盲區檢測、兩側來車預警和前車碰撞預警等，這些功能的重點是確保駕駛員安全。
簡而言之，ADAS就是確保駕駛過程的安全，避免潛在的危險，從而減少交通事故的發生。至於AD嘛，還有很長的路要走。
實現ADAS或AD的技術手段可以說是多種多樣，之所以如此，是因為每種感知技術都有其自身的優缺點，融合互補才能相得益彰，相關市場也因此而呈現多樣化的景象。
自動駕駛比人們最初想像的困難得多
自動駕駛的分級是由美國交通部下屬NHSTA（國家高速路安全管理局）和國際汽車工程師協會共同制定的。其中，NHSTA將其分為L0到L4五個等級，而國際汽車工程師協會則將其分為L0到L5六個等級。
不管怎麼分級，由於法規和社會以及許多技術方面的原因，事實已經證明，要實現L4和自動駕駛，比人們最初想像的要困難得多。不過，自動駕駛的兩條路線已相當明晰——從L2逐步過渡到L4，或者直接過渡到L4以上。
2023年5月，NHSTA提議引入一項新標準，輕型汽車和卡車必須使用AEB（自動緊急剎車系統），同時嚴格規定，即使在黑暗條件下也要能檢測到行人。這有可能會改變遊戲規則，因為目前的AEB與雷達和可見光相機（攝像頭）互相融合得還不錯，但這種硬體在黑暗條件下的性能非常低。這意味著車企可能需要採用另一種傳感器（Thermal camera）——熱像儀來滿足上述要求。
傳感器應用中國已走在前面
在傳統傳感器與新的傳感器技術共享市場的當下，中國已走在了ADAS創新的前列，攝像頭模塊新興玩家不斷湧現。
攝像頭模塊新興玩家
2023年10月，Yole SystemPlus忍不住拆解了中國的DMS（汽車駕駛員監控系統），想看看盒子裡到底都有什麼東西。DMS的應用包括駕駛員監控，包括嗜睡以及分心檢測，作用是眼動追蹤、視圖追蹤；駕駛員生物特徵驗證以及手勢識別。由於圖像只用於內部計算，DMS不需要高解析度，永遠不會顯示給駕駛員看。
拆解的搭載DMS的車型有理想L9、歐拉好貓和問界M5，安裝位置包括後視鏡上方、駕駛員側左柱側擋風玻璃。
中國車型DMS相機實例
對圖像傳感器的分析顯示，2個傳感器來自豪威科技，另一個來自英飛凌。兩款豪威科技的傳感器解析度都在2MP左右，並基於幾年前開發的OmniPixel 3-GS（全局快門）技術，使用FSI（前側照明）。這表明，這些車輛中的駕駛員眼睛跟蹤功能不需要太先進的技術。
問界M5中的英飛凌傳感器使用了更新的3D i-ToF（3D間接飛行時間）技術，除了視圖跟蹤外，還實現了手勢識別和面部識別等更複雜但也不那麼重要的功能。這可以被認為是一種更豪華的設計選擇，而不是嚴格意義上的安全選擇。
3款DMS圖像傳感器的特性
值得注意的是，DMS系統主要依賴於廉價的模製塑料透鏡，而不是外部相機中的磨砂玻璃透鏡。對於近紅外光源，3個系統中的2個（L9和M5）選擇了VCSEL（垂直腔面發射雷射器），比歐拉系統中較便宜的LED光源更昂貴，性能更好。
DMS的透鏡和光源
中國車企也在使用本地供應商的產品快速部署雷射雷達，2022年中國雷射雷達製造商控制了73%的市場份額。事實上，雷射雷達在歐洲幾乎沒有什麼吸引力，主要是因為歐洲車企還沒有大型項目，市場僅限於高端、低銷量的車型，主要由法雷奧供應。
據Yole統計，美國、歐洲、日本加韓國的車企2023年各自發布搭載雷射雷達的車型都在個位數，而中國已經和即將發布的車型超過百款。在價格方面，國際上的雷射雷達在800-1000美元，中國是600-800美元。
雷射雷達搭載量和價格
2023年，與歐洲或美國車企發布的車型相比，中國車企發布的幾款車型傳感器數量也多得多。但由於監管方面的問題，這些中國汽車仍被歸類為「脫手」類別，和特斯拉一樣。如果法規發生變化，有可能會通過OTA更新啟用更複雜的自動駕駛應用，因為這些車的傳感器和計算硬體已經預裝到位。
在無人駕駛應用方面，中國尚沒有允許此類應用的法規，但中國的車企正在開發NOA（自動輔助導航駕駛）系統。在世界其他地區，日本、歐洲（德國）已經實施了監管，英國和美國一些州（如加利福尼亞州和內華達州）也在加快監管步伐。
中國正在開發ADAS和AD的新平台，將使用越來越多的傳感器，包括雷射雷達、攝像頭和雷達。例如，比亞迪的仰望U8 SUV有33個智能駕駛傳感器，包括3個雷射雷達、5個毫米波雷達和12個超聲波雷達及13個高清攝像頭，可實現高階智能輔助駕駛，其傳感器數量幾乎是第四代Waymo robotaxi的兩倍。
汽車傳感器將向四個方向大規模轉型
毋庸置疑，電動化和ADAS技術在汽車中的集成將為半導體傳感器創造巨大的市場機會，特別是伴隨ADAS和AD的發展，每輛車的傳感器含量會不斷增加。
據Yole Group統計，2022年全球汽車市場的傳感器出貨量為54億個，包括成像傳感器、磁傳感器、MEMS壓力傳感器等，收入為78億美元；預計到2028年，全球汽車傳感器出貨量將增長至83億個，市值將達到140億美元。
汽車應用傳感器市場
自20世紀半導體開始在汽車中應用以來，傳感技術的含量一直在增長。最初是為了優化動力總成效率，之後越來越多的安全問題使一些傳感器成為強制性配置，如ABS、ESC、安全氣囊等。這些技術首先進入高端汽車，近年來，創新已擴散到中低端車型，催生了一個巨大的產業。
時下，傳感器已成為汽車創新核心的基礎，Yole認為，未來幾年汽車行業預計將在四個方面進行大規模轉型：動力總成、ADAS和安全、用戶體驗以及車身和底盤。
第一個方面是動力傳動系統。隨著電池容量的增加和開發800V電池的總體趨勢，預計未來幾年，磁（隔離）技術在OBC、DC-DC、逆變器和電源模塊中的電流傳感普及率將持續上升。事實上，分流傳感器價格低廉且非常準確，但沒有電流隔離。因此，未來幾年技術將從分流傳感器轉向磁傳感器。
此外，電池必須保持在最佳溫度範圍內，以確保更好的性能，並符合安全要求，並提供更長的使用壽命。為此，將磁性傳感器放置在熱閥上，可以精確控制冷卻/加熱流體的注入。因此，預計每輛純電動汽車的傳感器（純電動汽車動力系統專用傳感器）含量將從2022年的4.3美元增長到2028年的6.5美元。
第二個方面是ADAS和安全性。其中CMOS圖像傳感器有望繼續發展，以增加每秒幀數、動態範圍和溫度耐受性。雖然這不是一個重大的技術變化，但主要是為了滿足Tier 1和車企的需求。
雷達傳感器的發展方興未艾，下一個重大變化在於引入4D成像雷達，以實現低於1°的角解析度，這是傳統3D雷達所無法企及的。這一技術的發展與MIMO（多進多出）技術的進展關係很大，能夠在保持雷達合理物理尺寸的同時增加虛擬孔徑。
與圖像傳感器（攝像頭的重要組成部分）和雷達相比，雷射雷達技術還很年輕，但其變化多端。雷射雷達的主要改進與其可以探測的距離有關。使用不同類型的雷射器，如EEL（邊發射雷射器）、VCSEL或光纖。不過，主要的改進都與接收器有關，技術上正在從APD（雪崩光電二極體）過渡到更靈敏的SPAD（單光子雪崩二極體）和SiPM（矽光電倍增管），這將導致每輛車的ADAS和安全傳感器含量從2022年的45美元增長到2028年的87美元。
第三個方面是用戶體驗。多年來，車企為了實現產品差異化，不斷增加各種功能，車內舒適度也在日益提高。在自動駕駛的推動下，駕駛員和乘客將需要更多的娛樂，但預計不會有真正的突破性技術，更多的傳感器主要用於舒適性應用。例如，MEMS傳感器用於改善電話通話和噪音消除應用；電容式傳感器將取代物理按鈕；雷達用於乘客監控。此外，環境傳感器將成為改善艙內空氣品質的關鍵器件。這些方面的傳感器的複合年增長率將達10%，2028年將超過29億美元。
第四個方面是車身和底盤。這一方面的主要創新將圍繞制動和線控驅動技術的發展，以去除汽車的液壓部件。其中，磁性傳感器對於踏板位置感測和電機位置監測至關重要；此外，智能胎壓監測系統模塊將逐步採用，不僅可以測量輪胎壓力，還可以向主處理單元提供有關輪胎質量、天氣狀況和汽車負載的重要信息；其他應用還包括監測駕駛員在座椅上的位置，並在長途旅行中隨著時間的推移稍微調整其位置。車身和底盤的複合年增長率為7%，預計2028年的收入將接近14億美元。
汽車傳感器市場主要趨勢對每輛車的影響（單位：美元）
2024：所有車企的戰略之年
儘管半導體對汽車行業正在進行的顛覆性轉型至關重要，但大多數參與者，無論是車企還是Tier 1，都還沒有明確的半導體戰略，還需要用半導體技術和供應鏈方面的專門知識來武裝自己。如果車企要涉足半導體，需要優先考慮ECU等重要部件，並與製造商和代工廠建立新的關係。至於各種傳感器，還是應該交給專業的半導體廠商和系統集成商去做。
總之，ADAS和AD加上電動化，將在未來幾年改變汽車傳感器的行業格局，預計該行業及其供應鏈將進行重大重組。因此，現在是制定戰略商業計劃並與合適的合作夥伴合作的時候了。
END