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一台汽车要搭载多少颗智能传感器?

半导体行业观察 ·2022-03-28 09:34·半导体行业观察
阅读:7762

来源:内容由半导体行业观察(ID:icbank) 转载自公众号 中国电子报 ,作者: 陈炳欣 ,谢谢。


“如何感受一辆汽车的智能化水平?坐进驾驶室里面感受一下。”“如何感受驾驶室的智能化水平?计算一下其中传感器的种类和数量。”这两句话反映了消费者对汽车智能化进程的最直观感受,也体现出传感器在汽车智能化中所起到的重要作用。近年来,汽车的智能化进程持续推进,驾驶座舱更是作为其中的代表,取得快速发展。传感器则成为智能座舱乃至整个智能汽车产业发展的关键环节之一。


新功能不断融入,智能座舱快速发展


“近年来,随着智能化、电动化、网联化的加速发展,汽车正在从单一的交通工具向着集休闲、娱乐、办公等多功能于一体的第三空间转变。”工信部电子元器件行业发展研究中心总工程师郭源生在接受记者采访时表示。在此过程中,作为承载和实现汽车一系列智能化应用和服务变化的一个空间,智能座舱在智能汽车发展中的重要性日渐显现。

根据驭势资本发布报告,近年来智能座舱在新的汽车车型中普及速度不断加快。中控大屏/连屏、智能语音、OTA升级等功能成为加装最多,也最常见的部分,已逐渐成为判断该车是否配置智能座舱的重要标准。此外,随着技术升级及车厂寻求差异化,又有更多新功能被纳入智能座舱当中。

驾驶员监控系统(DMS)是当前最受关注的辅助驾驶功能之一。根据意法半导体亚太区影像产品部技术市场经理张程怡Jerry Chang介绍,DMS系统可以通过摄像头获取图像,采用图像识别技术与算法分析能力对驾驶员的驾驶行为及生理状态进行检测,包括头部追踪、眼动追踪、驾驶员识别、疲劳驾驶检测、视线追踪/分神提醒等。研究表明,超过六成的交通事故是由于驾驶员注意力分散或疲劳驾驶所导致,其中追尾事故的占比更是高达94%。图像传感器是DMS系统的核心部件。图像传感器技术的不断提升也为DMS系统和驾驶带来更高的安全性和场景适用性。

人机交互也是当前智能座舱发展的一个重点。随着语音交互技术走向成熟,座舱语音交互现在已经实现双音区交互,即可甄别驾驶人员与乘坐人员的语音指令。未来,手势交互、视线交互、头部动作交互等舱内交互与物体感知方案开始受到越来越多重视。艾迈斯半导体与欧司朗光电半导体市场经理涂少碧表示,感知、理解与表达将是未来智能座舱人机交互系统重要的发展方向。虽然车内人机交互方式一直在更迭,但其遵从的逻辑却是不变的,就是如何让驾驶员的操作更加方便和安全。

除此之外,方向盘压力感应,乘客识别(如识别儿童座椅使用情况),温度、湿度、气体感应等,都将越来越多被集成到汽车座舱当中。“从人机互动开始,随着人们对安全与健康的要求越来越高,未来会有越来越多新功能被集成进来,总的方向是提高汽车驾驶的安全性与舒适性。”中国传感器和物联网联盟副秘书长朱佳骐指出,“在道路识别、自动巡航等得到快速发展之后,车内感知将成为未来发展落地的另一个重点。”具体来看,目前已成熟落地的车内环境感知内容主要集中于语音识别与控制、驾驶员疲劳监测、自动空调等方面,像乘员健康体征监测、儿童情绪监测、车内生物监测等给予用户温暖关怀的功能内容将会是未来的发力点。

市场不断增长,传感器种类、数量双提升


从概念上来讲,智能座舱是一个以汽车的座舱域控制器为核心,以显示屏、HMI(人机交互)、视觉追踪等部件共同组成的一个系统。由于汽车座舱暂不涉及底盘控制等方面,技术实现上难度相对较低,加之座舱是与驾乘人员接触最密切的空间,功能落地更易被用户感知,因此智能座舱也成为当前汽车智能化步伐最快的部分。

作为一个代表,驾驶座舱系统的发展又反映了整个汽车智能化的进程。在此过程中,传感器都将发挥关键作用。“可以把汽车当做是一个安装传感器的平台,各种物理量、化学量、生物量的传感器随着汽车智能化的发展将会越来越多地应用于汽车当中。汽车智能化的程度将会成为决定汽车性能和功能的关键因素。智能化的基础之一就是感知技术。”郭源生指出。

在这样一个大背景下,车用传感器市场规模不断增长。IHS数据显示2021年全球智能座舱市场规模约为420亿美元,预计2030年增长至681亿美元。以此为基点可以看出,汽车智能化的进程将不断发展,并为上游半导体产品提供更多新的增长点。IHSMarkit统计显示2020年平均单车传感器(仅包括摄像头、毫米波雷达和体征监测传感器)搭载量为3.3个,预计至2030年增长至11.3个。

朱佳骐强调,从趋势来看,未来车用传感器市场将呈快速上升势头。车用传感器大致可以划分为存量与增量两个市场。一方面,以车身、底盘等应用为主的存量市场规模不会减少,以进行一定的更新换代为主;另一方面,以智能座舱、自动驾驶为主的增量市场上升势头也非常快。目前,激光雷达大多数车型还没有被安装,毫米波雷达只有少量上车,疲劳驾驶监控传感器也只在少数车型上安装。这些都是可以预见的增量市场。“如果以新型传感器的增长来判断,预计每年会有10%以上的增长。”朱佳骐预测。

思特威科技副总经理欧阳坚认为,随着汽车领域智能化的发展,有效的驾驶员监测是实现自动驾驶的重要一环,也为国内CMOS图像传感器厂商带来了“芯”机遇。”郭源生也指出,汽车领域智能化的发展将为我国传感器产业提供更多发展机会。中国图像传感器厂商将大有可为。

可靠性稳定性凸显,车规级传感发展成重点


随着车用传感器的市场扩大,越来越多企业在切入车用传感器赛道之余,展现出一些新的技术趋势。首先是将有越来越多MEMS等半导体制造工艺的先进传感器替代传统类型的传感器。朱佳骐认为,MEMS和先进传感器的成本低、复制性好,良率高,对传统类型传感器有很大的替代作用。当然,朱佳骐也指出,MEMS和先进传感器并不会全面取代传统类型的传感器,硅基产品仍然存在一定的局限性,比如测量尾气排放的传感器需要支持800℃的高温环境,这是硅基产品所不具备的特性。

其次,汽车中的多传感器融合已成为主流趋势。研究机构威尔森在《汽车智能网联前瞻技术报告》中表示,鉴于车外环境感知对象非常复杂,为应对不同场景及保证车辆行驶安全,选择多传感器融合的感知方案已是行业共识。多传感器融合在应对不同场景上优势明显,在提高感知准确度、增加感知维度的同时增强环境适应能力,进一步提升系统决策可靠性。

再次,传感器与人工智能技术的结合变得越来越紧密,感知人的情绪和行为,为安全驾驶提供帮助。张程怡表示,人工智能可以处理来自摄像头、麦克风、生物传感器甚至雷达的实时数据,然后帮助汽车做出决策。计算机视觉是人工智能领域的一个分支,让计算机和系统能够从数字图像、视频和其他视觉输入数据中提取有意义的信息,并根据这些信息采取行动或提出建议。

最后,可靠性与稳定性是车规级传感器最为强调的性能。郭源生指出,中国的地理环境非常复杂,可靠性与稳定性对车用传感器十分重要。汽车在运动过程中需要承受较多的震动和冲击,这就需要车用传感器要提供长寿命、高稳定性,并满足汽车产品的高可靠性等要求。

基于这些技术趋势,郭源生强调,我国发展车用传感器产业,应以用户为龙头,集合系统集成商,模块硬件、传感器器件与芯片厂商,共同搭建起一个产学研用的技术研发平台。只有这样才能按照产业链构架,建立一个完整的研发体系,打通产业不同环节,推动基础技术的开发,共同推进车用传感器的本土化发展。


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