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    英飛凌科技文君培:半導體賦能汽車智能新體驗

    發布時間:2021-09-05 12:00    來源:泰達汽車論壇

    關鍵詞:前沿瞭望 文君培 英飛凌科技 智能汽車 半導體 泰達汽車論壇

    摘要:2021年9月3日-5日,第十七屆中國汽車產業發展(泰達)國際論壇(以下簡稱泰達汽車論壇)在天津市濱海新區召開。本屆論壇圍繞“融合?創新?綠色”的年度主題,聚焦行業熱點話題展開研討。在9月5日 “前沿瞭望:創造智能汽車新體驗”中,英飛凌科技大中華區汽車電子事業部高級總監、車身與智能網聯業務單元負責人? 文君培發表了題為“半導體賦能汽車智能新體驗”的演講。

      2021年9月3日-5日,由中國汽車技術研究中心有限公司、中國汽車工程學會、中國汽車工業協會、中國汽車報社聯合主辦,天津經濟技術開發區管理委員會特別支持,日本汽車工業協會、德國汽車工業協會聯合協辦的第十七屆中國汽車產業發展(泰達)國際論壇(以下簡稱泰達汽車論壇)在天津市濱海新區召開。本屆論壇圍繞“融合•創新•綠色”的年度主題,聚焦行業熱點話題展開研討。

      在9月5日 “前沿瞭望:創造智能汽車新體驗”中,英飛凌科技大中華區汽車電子事業部高級總監、車身與智能網聯業務單元負責人  文君培發表了題為“半導體賦能汽車智能新體驗”的演講。

    英飛凌科技大中華區汽車電子事業部高級總監、車身與智能網聯業務單元負責人  文君培

      以下為演講實錄:

      各位領導、各位嘉賓,業界的同仁們大家早上好。非常感謝泰達論壇的組委會的邀請,讓我們今天有機會在這里跟大家分享一下英飛凌半導體對于整個智能網聯汽車的發展所做的一些思考和實踐。

      大家都知道,在過去的一年以來,半導體成為了一個非常熱門的話題,由于缺芯和整個汽車行業的發展,也促使了半導體比以往的合作模式下跟主機廠配合更緊密。從整體的趨勢上,不管是生態鏈還是技術革新,大家都有了很多討論,包括智能座艙、智能駕駛,以及新的電子電氣架構的演變,都是熱門的話題。今天我主要針對半導體如何賦能汽車智能網聯所帶來的新體驗做一些分享。

      我們看到,去年全球半導體市場大概規模大概為4700億美金,排名前十的半導體企業基本占據了超過50%的份額。這是一個頭部企業非常集中的行業。英飛凌半導體是全球前十大半導體公司,我們在全球擁有接近47000名員工,有60個研發中心,以及19座工廠分布在全球。我們主要的業務領域布局集中在能源效率、汽車,安全,物聯網以及大數據這幾個方面。

      得益于去年成功收購了賽普拉斯半導體,目前英飛凌在全球汽車半導體市場上排名第一,我們擁有業界最豐富的產品系列,這里包括了傳感器、微處理器,功率器件,存儲芯片以及連接芯片。尤其是我們的功率器件,傳感器以及微處理器都是在市場上占據了領導位置的產品線。

      英飛凌一直秉持三大核心理念,也是順應汽車行業的發展趨勢。第一是零排放,對應著我們通常所說的電動化;第二,駕駛員變乘客,也是我們談的比較多的智能汽車里的智能駕駛;第三,無汽車不智能,這里主要是指智能汽車更加注重用戶體驗以及電子電氣架構的革新。

      首先想分享一下用戶體驗。大家可以看到這幾個都是一些傳統的應用,我們要做的就是通過對技術解決方案的革新和優化,能夠針對這些傳統的應用做出不一樣的用戶體驗。在這里我想拿智能座艙作為一個例子。大家知道,在未來的座艙里可能看到的顯示屏數量會越來越多,而且顯示屏的尺寸會越來越大,甚至由于內飾設計的需要,會有更多非規則屏的呈現。這個部分對于觸摸屏的觸控芯片的驅動能力帶來很大的挑戰,英飛凌目前能夠提供超過20寸顯示屏的單芯片驅動解決方案,而且我們的觸摸驅動解決方案還支持會帶來平常壓力檢測,聲音反饋,振動反饋,還有懸浮觸控等功能。

      關于懸浮觸控功能,我想稍微展開一下來分享, 目前手勢識別的通常做法都是通過攝像頭或者紅外線來實現,但是但手離傳感器靠得太近時,攝像頭或者紅外線方案會有一些檢測盲區, 而我們的懸浮觸控功能就能很好的做一個彌補。 另外在整個座艙的內飾藝術化設計上我們可能會在顯示屏上增加一些金屬按紐,而對于傳統的電容式驅動芯片方案會有很大挑戰,所以我們也會引入電感式的觸摸驅動方案。所以這部分分享的例子就是我們通過技術的優化,在人機交互應用上能夠帶來不一樣的用戶體驗。

      將來的智能座艙不單是車載信息娛樂系統,也會融合更多的ADAS的功能,譬如大家比較熟悉的DMS駕駛員管理系統、OMS乘客管理系統、這些都可以通過一些傳感器,包括圖像傳感器,以及毫米波雷達來獲取感知數據從而進行下一步的決策。另外整個座艙也是要能夠支持軟件升級的(OTA),因為將來的智能汽車的設計方向都是打造標準化的硬件平臺,通過軟件的更新,提供一些新的應用功能。相信這個也會成為主機廠的一個設計方向,因為主機廠出廠的時候可能不具備所有完整的功能,但是可以通過付費的軟件包來提供新功能。譬如大家也知道一些新勢力造車企業,已經開始打造自動駕駛功能包付費的商業模式。

      剛剛談了智能座艙的例子,這些可能都是一些相對傳統的應用,那接下來我想通過這張圖來分享一下英飛凌半導體在智能座艙上新應用的一些探索。用智能眼睛、智能耳朵和智能鼻子來形容。

      先講一下智能眼睛。我們能夠提供一個3D ToF的圖像傳感器,比起二維的傳感器能夠提供更精確的細節,同時可以支持測距功能。所以我們可以支持增強式的手勢識別,而且能夠區分主駕駛員和乘客的不同手勢輸入。當然,攝像頭還可以針對整個頭部動作,做一些主動式的交互。所謂的智能交互,我們希望它更多的是主動式的,而且是類人化的交互技能。譬如我們在座艙內拿起一本書,或者彎腰撿東西的時候,它可以識別到而主動把燈打開。另外可以通過檢測臉部,做一些身份識別和支付功能。

      另外,我們也可以通過攝像頭檢測到頭部的位置變化,可以調整HUD抬頭顯示以及顯示屏的角度,這就是非常主動式的交互體驗。

      剛剛講了這么多圖像傳感器的優點,但它有一個比較大的不足,就是整套的圖像檢測系統費用比較高,而且私密度不夠,所以這個時候我們引入了毫米波雷達,我們看到,它能夠比圖像傳感器帶來差異化的功能。譬如說像60G毫米波雷達,它就不會受這個環境的光照條件的影響譬如座艙內黑暗的燈光,而且,它也不會受光線的遮擋。 譬如說有些小孩比較矮,一坐上去可能攝像頭照不到,但是毫米波雷達可以檢測到。毫米波雷達可以提供基于亞毫米級的檢測精度,能夠檢測到靜態人體呼吸引起的胸腔振動,所以這個方案也是能夠支持座艙內駕乘人員生命體征的檢測,之前我們會看到的一些新聞,小朋友被鎖在座艙內,那有了座艙內人員的生命體征檢測手段,我們就可以通過手機獲取信息,并通知駕駛員。

      再講一下智能耳朵。 智能耳朵就是我們講的硅麥克風,通常就是語音識別和座艙降噪。其實大家看到的道路偏移和盲點的檢測,之前是通過雷達或者是通過攝像頭,但是通過高精度的麥克風也是一種補充的實現方式。當旁邊有車跑過,帶來的風噪是不一樣的,或者是碰到小的路牙路障,眼睛看不到,但是這個時候胎噪傳回來的聲音不一樣的。另外通過檢測發動機的聲音等等,對整車運行狀態正常與否我們都可以做自檢。

      智能鼻子方面,我們提供了一個工業級別的二氧化碳濃度的檢測芯片,這個部分在后疫情時代是非常重要的。天氣比較熱的時候,座艙開著空調,呼出的二氧化碳達到一定濃度,被芯片檢測到了,可以自動觸發功能,對空調系統進行換氣,這些都是傳感器帶來的主動交互的功能的應用。

      除了這些用戶體驗以外,對于未來智能汽車,電子電氣架構上的革新也是一個重要話題。越來越多自動駕駛和輔助功能的不斷疊加,使功能復雜度提升,對于功能安全和信息安全也提出了更高要求,但同時,我們也希望整套的電子電氣的系統成本還能夠得到節省。由此,我們正朝著Zonal Architecture區域性控制架構方向演進。目前,大部分量產的車型,應該都是分布式的網絡架構,再加上一些功能域的架構,慢慢地往前走,大家可以看到,怎么樣做低系統成本?原來所有的ECU都是分布式的,軟硬件互相通訊沒有那么順暢,這個部分我們希望做更多融合,在軟件上做更多的集成,減少硬件ECU的數量。但是域控制器也沒辦法解決線束的問題。一臺車好幾千米的線束,所以我們有了區域控制器的概念。左下角第二個綠色部分,這個部分慢慢把一些功能性安全要求沒那么高的,按照區域來分,這會大大減少線束的長度,最終我們是希望能夠形成一個大腦,中央處理器帶著幾個區域控制器的架構。

      通過這個圖能更好的看到,整個區域控制器里的架構,最早區域控制器扮演了網關,數據通訊、負載控制等,最初融入到區域里的是對于安全性要求沒那么高的,傳統的像座椅、門窗這些ECU模塊,隨著架構的發展,慢慢會把一些動力系統、底盤系統、BMS、傳動系統安全等級要求高的ECU融入到一個區域控制器里,最終在最高級區域控制器架構里疊加一個數據預處理的功能,最后把數據送到中央處理器進行處理決策。

      對于區域控制器所要具備的幾個特性,第一個首先是性能。大家都在講算力,這個當然是很重要的,對于處理器這是很重要的衡量指標。第二,它要支持到更高的功能安全ASIL-D和信息安全譬如支持HSM,第三,互不干擾地融合。舉個例子,譬如像座艙將來會融合更多ADAS的一些功能,其實我們知道,座艙的前身是娛樂系統,娛樂系統通常來講,它的功能性安全等級要求不高,但是ADAS需要更高的功能安全等級所以我們的處理器就需要支持Hypervisor,譬如儀表車身跑QNX系統,娛樂系統跑安卓系統。 第四,豐富的接口。新的網絡架構里,傳統的CAN/LIN都不能夠滿足整個的通訊帶寬的需求了,所以需要有一個千兆網的以太網骨干網絡,特別是支持TCN的以太網協議棧。

      最后,關于自動駕駛。我們知道自動駕駛系統的AI芯片,V2X等等都是重要的技術。但是大家有沒有想過,除了技術端,還有一個很重要的就是信任度,就算這臺車有了自動駕駛的功能,但駕駛員要不要把它打開?這是建立于駕乘人員對于它本身的信任度。在這里我們稍微探討一下,大家都知道,失效安全、失效運行都是比較標準的功能要求,而我們在此想強調一下“高可用性”的概念,系統出現失效后,失效運行能保證系統還是可以繼續運行,但是很多功能是降維運行的。我們希望從網絡架構到芯片層面,這種高可用性能夠保證到多鏈路的冗余,當出現失效的時候,另外一條鏈路馬上補上,功能沒有降級。

      感知系統、決策系統,包括執行端,這些系統最主要的一個基石,就是半導體。 半導體能夠保證感知傳感器傳來的精確信息,高算力的處理器,以及穩定的執行器,從而得到一個更可靠,更可信賴的系統。

      最后我用一頁總結一下,英飛凌其實一直都希望能夠跟業界的各位合作伙伴精誠配合,我們能夠提供高可靠的產品質量和最優化的客戶服務,也希望能夠成為你們首選的合作伙伴,今天分享到這里,謝謝大家!

     

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    (責編:yangbo)
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