【導(dǎo)讀】高效能的計(jì)算機(jī)運(yùn)算平臺(tái)只是發(fā)展自動(dòng)駕駛車(chē)的一部份。如何以汽車(chē)的成本達(dá)到飛機(jī)等級(jí)的百分之百可靠性，才有助于打造零缺陷的自動(dòng)駕駛車(chē)...
問(wèn)起當(dāng)今汽車(chē)電子產(chǎn)業(yè)的前五大半導(dǎo)體巨擘，如果你能回答出恩智浦半導(dǎo)體(NXP Semiconductors)、英飛凌科技(Infineon)、瑞薩電子(Renesas)、意法半導(dǎo)體(ST Microelectronics)和德州儀器(Texas Instrument)，表示你非常了解這個(gè)產(chǎn)業(yè)。
然而，諷刺地是，在一個(gè)以芯片業(yè)為主的展會(huì)上——如國(guó)際消費(fèi)電子展(CES)，與會(huì)者對(duì)于上述這些廠商卻所知不多。當(dāng)談到汽車(chē)產(chǎn)業(yè)將朝人工智能(AI)與自動(dòng)駕駛的方向邁進(jìn)時(shí)，在CES上受到矚目的反而是英偉達(dá)(Nvidia)、Mobileye與英特爾(Intel)等擁有巨大芯片處理能力的芯片供應(yīng)商。
老實(shí)說(shuō)，消費(fèi)者對(duì)于自動(dòng)駕駛車(chē)的概念如此興奮，原因就在于車(chē)輛中搭載了每秒兆次浮點(diǎn)運(yùn)算(TFLOPS)效能的超級(jí)計(jì)算機(jī)。
然而，英飛凌科技并無(wú)意加入TFLOPS超級(jí)運(yùn)算性能的競(jìng)賽。英飛凌首席執(zhí)行官Reinhard Ploss直截了當(dāng)?shù)乇硎荆?ldquo;我們對(duì)這塊領(lǐng)域沒(méi)有興趣。”
在《EE Times》的專(zhuān)訪過(guò)程中，Ploss解釋?zhuān)咝艿挠?jì)算機(jī)運(yùn)算平臺(tái)只是發(fā)展自動(dòng)駕駛車(chē)的一部份。他并提及如何以汽車(chē)的成本達(dá)到飛機(jī)等級(jí)的百分之百可靠性，以及如何讓傳感器融合(sensor fusion)不至于出現(xiàn)混淆。
近期不再有并購(gòu)行動(dòng)
盡管近期全球芯片業(yè)界不斷發(fā)生整并，英飛凌首席執(zhí)行官在受訪時(shí)指出，短時(shí)間內(nèi)并沒(méi)有任何并購(gòu)計(jì)劃。
英飛凌科技在近幾年成功并購(gòu)國(guó)際整流器(International Rectifier，IR)與Wolfspeed后，Ploss相信該公司如今已有足夠的實(shí)力實(shí)現(xiàn)有機(jī)成長(zhǎng)(organic growth)。
去年夏天，英飛凌以8.5億美元收購(gòu)科銳(Cree)旗下的Wolfspeed功率與射頻(RF)部門(mén)，這筆交易包含功率與RF功率相關(guān)的碳化硅(SiC)晶圓基板業(yè)務(wù)，讓英飛凌得以快速掌握業(yè)內(nèi)技術(shù)。
英飛凌也完成了兩年前以30億美元并購(gòu)IR的行動(dòng)。Ploss稱(chēng)此行動(dòng)為英飛凌奠定全球功率半導(dǎo)體龍頭地位的重要基石，“這項(xiàng)并購(gòu)行動(dòng)擴(kuò)大了公司的規(guī)模。”
去年十月，英飛凌還收購(gòu)了總部位于荷蘭奈梅亨(Nijmegen)的無(wú)晶圓廠半導(dǎo)體公司Innoluce，期望藉由取得Innoluce的專(zhuān)精技術(shù)，為高性能光達(dá)(LiDAR)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)芯片。Ploss并稱(chēng)此舉為“進(jìn)入市場(chǎng)前必要的技術(shù)性”收購(gòu)。
英飛凌預(yù)估今年將有6%的成長(zhǎng)，優(yōu)于整體產(chǎn)業(yè)表現(xiàn)，并希望達(dá)成15%到17%的營(yíng)業(yè)利潤(rùn)目標(biāo)。
兩大趨勢(shì)：電氣化與自動(dòng)駕駛
英飛凌預(yù)見(jiàn)當(dāng)前的汽車(chē)市場(chǎng)即將發(fā)生兩大變革：車(chē)輛電氣化，以及輔助/自動(dòng)駕駛。
提到車(chē)用電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，Ploss自豪地說(shuō)：“英飛凌能提供最完善的解決方案。”他解釋?zhuān)召?gòu)Wolfspeed讓英飛凌能夠提供最廣泛的復(fù)合半導(dǎo)體，并進(jìn)一步在電動(dòng)車(chē)(EV)與再生能源市場(chǎng)成為重要的功率與RF組件供應(yīng)商。
全世界對(duì)于電動(dòng)車(chē)的需求與日俱增，特別是中國(guó)，這對(duì)于英飛凌來(lái)說(shuō)相當(dāng)有利。
然而，Ploss指出，輔助/自動(dòng)駕駛的發(fā)展趨勢(shì)則“可能更具有活力”。他解釋?zhuān)?ldquo;不容置疑地，消費(fèi)者對(duì)于輔助駕駛功能的需求一直在成長(zhǎng)，他們希望能有一種技術(shù)讓開(kāi)車(chē)變得更輕松。”
邁向零缺陷技術(shù)之路
Ploss形容自動(dòng)駕駛車(chē)在本質(zhì)上可稱(chēng)之為“駕駛機(jī)器人”(driving robot)。連網(wǎng)汽車(chē)固然重要，但他強(qiáng)調(diào)更重要的是在忽然失去連網(wǎng)能力時(shí)，自動(dòng)駕駛車(chē)如何保持繼續(xù)行駛。
Ploss表示，讓機(jī)器人能順利駕駛的法寶為眼睛、耳朵、大腦和肌肉，但要讓自動(dòng)駕駛車(chē)具備百分之百的可靠性并非全靠計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。他解釋?zhuān)?ldquo;高度復(fù)雜的高效能處理器并非為了實(shí)現(xiàn)零缺陷技術(shù)而設(shè)計(jì)的。但自動(dòng)駕駛車(chē)必須具有備援(fall-back)能力，在遇到狀況時(shí)能讓監(jiān)督者掌控這臺(tái)車(chē)。”例如，當(dāng)自動(dòng)駕駛車(chē)的供電系統(tǒng)故障時(shí)。
Ploss強(qiáng)調(diào)，為了避免意外發(fā)生，關(guān)鍵不在于自動(dòng)駕駛車(chē)的連網(wǎng)能力，而是監(jiān)測(cè)芯片必須能為車(chē)輛重新配置電力系統(tǒng)，保持繼續(xù)駕駛或安全地停車(chē)。
英飛凌有信心能協(xié)助汽車(chē)制造商達(dá)到零缺陷(zero defect)的目標(biāo)。英飛凌提供一系列的Aurix微控制器(MCU)，包含三顆獨(dú)立的32位TriCore CPU，符合ASIL-D安全標(biāo)準(zhǔn)。透過(guò)Aurix平臺(tái)，汽車(chē)開(kāi)發(fā)商就能利用單一MCU平臺(tái)控制動(dòng)力傳動(dòng)、車(chē)身、安全與先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)等應(yīng)用。
例如，Intel GO自動(dòng)駕駛車(chē)的車(chē)載開(kāi)發(fā)平臺(tái)有兩種處理器版本，一是搭載Atom的雙核心處理器，另一種則是結(jié)合Arria 10 FPGA的28核心Xeon處理器。在這兩種版本中，英飛凌的Aurix MCU都在符合ASIL-D安全要求方面扮演重要作用。
同樣地，Nvidia新推出的Xavier芯片，能以30W功耗處理每秒30兆次指令周期，號(hào)稱(chēng)是自動(dòng)駕駛車(chē)平臺(tái)的超級(jí)計(jì)算機(jī)。其中，也必須搭配像是Aurix MCU等芯片。雖然目前Xavier芯片僅達(dá)到ASIL-C標(biāo)準(zhǔn)，但Nvidia表示，汽車(chē)OEM只要加上經(jīng)ASIL-D認(rèn)證的MCU，一樣能符合ASIL-D安全標(biāo)準(zhǔn)。
那么，Nvidia或英特爾是否會(huì)在其所謂的汽車(chē)大腦芯片中整合ASIL-D MCU？Ploss抱持懷疑的態(tài)度。盡管芯片廠的研發(fā)任務(wù)在于走向更高度的整合，但通過(guò)ASIL-D標(biāo)準(zhǔn)要求所需要的是完全不同的設(shè)計(jì)流程。Ploss解釋?zhuān)?ldquo;縮小芯片尺寸以及整合通過(guò)ASIL-D標(biāo)準(zhǔn)的MCU必須以完全不同的方式處理。”
避免傳感器融合的混淆
再者，還有機(jī)器學(xué)習(xí)(machine learning)的問(wèn)題。
無(wú)疑地，機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)展神速，但測(cè)試卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Convolutional Neural Network，CNN)芯片的安全性仍是一大考驗(yàn)。目前在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中還沒(méi)有人能解決這個(gè)問(wèn)題，Ploss解釋?zhuān)饕且驗(yàn)榫矸e神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有不確定性。
Ploss相信自動(dòng)駕駛車(chē)內(nèi)的傳感器融合芯片將會(huì)維持雙架構(gòu)，其一仍靠傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法來(lái)處理，例如方向梯度直方圖(HOG)，另一種架構(gòu)則有賴(lài)于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。Ploss說(shuō)：“無(wú)論如何都不能導(dǎo)致傳感器融合的混淆。”
英飛凌預(yù)計(jì)，Aurix MCU并不會(huì)只運(yùn)用在汽車(chē)大腦芯片中，也可能出現(xiàn)在其他相關(guān)的傳感器解決方案，像是雷達(dá)或是光達(dá)系統(tǒng)。Ploss說(shuō)：“我們認(rèn)為Aurix MCU也將運(yùn)用在傳感器相關(guān)應(yīng)用，適時(shí)協(xié)助實(shí)現(xiàn)預(yù)處理與實(shí)時(shí)行動(dòng)。”他將Aurix MCU芯片比喻為人體中的自律神經(jīng)系統(tǒng)，即使在無(wú)意識(shí)的狀態(tài)下，也能控制調(diào)節(jié)身體機(jī)能。
傳感器技術(shù)
除了電力電子與安全MCU，英飛凌還開(kāi)發(fā)了專(zhuān)為高度自動(dòng)駕駛量身打造的傳感器技術(shù)，包含雷達(dá)、光達(dá)，以及專(zhuān)用于監(jiān)控駕駛?cè)说娘w時(shí)測(cè)距(ToF)成像器技術(shù)。
就像恩智浦和意法半導(dǎo)體等競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手一樣，英飛凌也大幅受益于雷達(dá)芯片的市場(chǎng)成長(zhǎng)需求。Ploss宣稱(chēng)，英飛凌光是在2016年就銷(xiāo)售出1千萬(wàn)個(gè)雷達(dá)芯片；相形之下，該公司在2015年底以前所累積的雷達(dá)芯片銷(xiāo)售量同樣達(dá)到1千萬(wàn)個(gè)。
目前英飛凌提供的是基于硅鍺(SiGe)的雷達(dá)芯片，Ploss指出，利用CMOS工藝的芯片目前正在研發(fā)中。不過(guò)，Ploss強(qiáng)調(diào)，“對(duì)于雷達(dá)技術(shù)來(lái)說(shuō)，信號(hào)噪聲比(SNR)至關(guān)重要，基于硅鍺的雷達(dá)芯片在這方面能提供更好的效能。”盡管如此，他指出，英飛凌仍會(huì)因應(yīng)市場(chǎng)需求提供硅鍺與CMOS兩種雷達(dá)芯片。
針對(duì)CMOS雷達(dá)技術(shù)，英飛凌去年宣布與IMEC合作開(kāi)發(fā)高度整合的CMOS 79GHz傳感器芯片，并承諾將在今年初推出基于CMOS雷達(dá)系統(tǒng)的展示方案。
此外，英飛凌在并購(gòu)由飛利浦(Royal Philips)獨(dú)立而出的Innoluce后，也將光達(dá)技術(shù)導(dǎo)入ADAS產(chǎn)品組合中。英飛凌希望能善加利用Innoluce基于固態(tài)微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)微鏡技術(shù)的微型雷射掃描模塊，以提供更具成本效益、長(zhǎng)距離且高效能的光達(dá)系統(tǒng)。
Innoluce為車(chē)用光達(dá)開(kāi)發(fā)的MEMS鏡像技術(shù)
英飛凌在傳感器技術(shù)的第三大利器為影像傳感器芯片——Real3，這是一種高度整合的3D ToF成像器芯片。英飛凌宣稱(chēng)，與PMD technologies連手開(kāi)發(fā)這款ToF傳感器相機(jī)可提供完整的3D環(huán)境數(shù)據(jù)以及不需陽(yáng)光的巨幅影像，能夠用于監(jiān)測(cè)駕駛是否分心、有睡意、微睡眠(micro-sleep)，以及臉部表情及其情緒反應(yīng)。
最后，Ploss強(qiáng)調(diào)：“自動(dòng)駕駛車(chē)是一種整合了機(jī)械與電子功能的產(chǎn)品。”因此，電動(dòng)車(chē)也可能發(fā)生短路問(wèn)題；盡管如此，自動(dòng)駕駛車(chē)在目前功能不夠強(qiáng)大的情況仍得上路。因此，這讓Ploss看見(jiàn)了其中的重要商機(jī)——英飛凌將致力于提供零缺陷的技術(shù)，讓自動(dòng)駕駛車(chē)能順利地行駛于現(xiàn)實(shí)世界中。
