近年來各國致力推動ADAS納入安全法規,相關技術亦已成熟。因此,各類智能車的3D感測器需求皆在成長中。
智能車是資通訊廠商與傳統車廠爭相競技的未來潛力AIoT市場,目前先進駕駛輔助系統(ADAS)技術已臻成熟,下一階段國際大廠將力拚可監控路況的L3級別自駕系統(表1),而“環境感知”能力是基本需求,車用3D感測設備為不可或缺元件。智能車的3D感測器依距離與用途不同,主要包含:
.超音波雷達(Ultrasound):偵測距離短(<6M),用于側撞警示及停車輔助系統。
.車用攝影機(Camera):偵測距離中等(<100M),主要用來辨識路標與障礙物,但易受濃霧、強光、大雨等天氣影響。
.光學雷達(LiDAR):簡稱光達,偵測距離長(150M),精確度高,可快速建立周遭環境的3D地理資訊模型。
.毫米波雷達(mmWave Radar):偵測距離長(100~250M),可辨識障礙物,受環境影響小(夜間或不良氣候),但精確度有限。
ADAS法規驅動 車用感測后勢看好
近年來各國致力推動ADAS納入安全法規,預估短期將驅動各種3D感測設備的需求(表2)。例如2018年,美國強制新車安裝RVC及LDW,中國大陸則將ADAS納入安全法規。2020年,美國、歐盟、日本的新車將強制安裝AEB,而中國大陸將FCW、AEB、LDW、PDS納入安全評分等。
不過,為了提升汽車環境感測的可靠度,通常廠商大多會整合兩種以上的感測器,借以獲取更精確的數據,提升汽車偵測周遭環境、行人的能力,降低事故發生機率,實現自動駕駛或智能車的先進輔助駕駛功能。
車用攝影機發展日趨成熟
一般來說,短距超音波雷達技術已相當成熟,幾乎為現有新車的標配。而車用攝影機因應車規特殊需求,必須有較佳的耐用性、高光敏性、高動態性,且新車至少須搭配5個攝影機(前視景深鏡頭1個、左右側視鏡頭共2個、前后近視鏡頭共2個),故潛在商機不容小覷。
毫米波雷達偵測范圍廣 77GHz為發展重點
毫米波雷達偵測范圍廣,從中程(24GHz)至長程(77GHz)皆有,目前大廠發展重點在77GHz,如英飛凌(Infineon)、恩智浦(NXP)及意法半導體(ST)。其中,毫米波芯片(MMIC)是重要零組件,主要發射與接收微波訊號,制程以矽鍺(SiGe)為主,成本相較砷化鎵(GaAs)低。預計未來新車將配備1個長程雷達及4個車角位置的中程雷達,預估需求同樣殷切。而CMOS制程具有更低的生產成本,唯目前相關技術尚未成熟,是下一階段MMIC的發展方向。
LiDAR朝量產化發展 L3自駕車可望加速達陣
光達(LiDAR)是以雷射光TOF原理做距離量測,不受環境亮度影響,可不分晝夜地感測周遭環境來建立3D地理資訊模型,是自動駕駛必備的感測器之一。傳統機械光達由于體積龐大、造價高、獨立設備難融入車體設計,故大廠與新創公司皆發展微型化的固態光達(Solid-State LiDAR),整合光學掃描與感測元件或單一CMOS芯片(全固態光達),以達成小體積及量產經濟的需求。
目前ADAS多強調輔助功能,僅能做到速度或方向局部控制,若要進階達到L3~L5的全自動駕駛,LiDAR可補足其它感測器對應復雜環境的數據搜集能力缺口,以同步定位與地圖構建(SLAM)實現即時導航功能,未來后勢看好。