2015年底，美國運(yùn)輸部(DOT)發(fā)佈的消息提到，5年后美國所有的新車都將強(qiáng)制配備防止碰撞的車聯(lián)網(wǎng)(Internet of Vehicles，IoV)裝置，也就是車對(duì)車(vehicle-to-vehicle，V2V)系統(tǒng)的法規(guī)制定計(jì)畫。該部會(huì)的官員并表示，車聯(lián)網(wǎng)的目的是為了要提供行駛于兩線道的駕駛在超越卡車等危險(xiǎn)情境前預(yù)警，預(yù)期將能避免或減輕80%的非駕駛責(zé)失撞車意外。DOT、美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)預(yù)估此項(xiàng)計(jì)畫1年后草案將正式底定，在之后的4年內(nèi)，美國所有輕型車都將強(qiáng)制安裝V2V車聯(lián)網(wǎng)裝置。
美國提出這樣的法規(guī)計(jì)畫，對(duì)
半導(dǎo)體廠商或是
汽車製造商而言，相當(dāng)令人狂喜，對(duì)吧？賽普拉斯(Cypress)資深產(chǎn)品行銷總監(jiān)Jeff Baer表示，車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景是相當(dāng)肯定的。目前市場(chǎng)上已經(jīng)可以普遍看到原始設(shè)備製造商(OEM)和一線業(yè)者(Tier1)推動(dòng)從藍(lán)牙(Bluetooth)手機(jī)連接車上的娛樂系統(tǒng)，或是增加支援Wi-Fi和藍(lán)牙組合的設(shè)備，也就是為車輛中的行動(dòng)裝置提供非常豐富連接本地支援，包括驅(qū)動(dòng)程式裝置所需的螢?zāi)唬约斑B接到乘客裝置以共享媒體內(nèi)容和連結(jié)網(wǎng)際網(wǎng)路的能力，而這已是車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程中一個(gè)常見的功能。可以說，車輛已被業(yè)者認(rèn)為可扮演
物聯(lián)網(wǎng)(IoT)連通裝置之一，亦即行動(dòng)
物聯(lián)網(wǎng)下一個(gè)階段的重要一環(huán)。
隨著
汽車在3C之外成為電子科技產(chǎn)業(yè)關(guān)注的第四C之后，許多
半導(dǎo)體大廠也開始進(jìn)軍
汽車電子產(chǎn)業(yè)，其中高通(Qualcomm)購併恩智浦(NXP)即是一例；據(jù)悉臺(tái)灣電子五哥也已投入
汽車應(yīng)用相關(guān)市場(chǎng)。不僅如此，
汽車結(jié)合通訊技術(shù)可衍生的各式應(yīng)用也開始如火如荼的發(fā)展，尤其在第三代伙伴計(jì)畫(3GPP)將于2017年第二季發(fā)佈的Release 14標(biāo)準(zhǔn)，即是針對(duì)LTE車間普及和通訊服務(wù)所制定的規(guī)范，預(yù)期將可加速車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展，再加上車廠與元件商的大力推助，可以說，車聯(lián)網(wǎng)愿景的實(shí)現(xiàn)似乎不再遙不可及。
車聯(lián)網(wǎng)激起無限應(yīng)用想像
車聯(lián)網(wǎng)的概念雖然已經(jīng)出現(xiàn)一段不算短的時(shí)間，但近期的確有較大的進(jìn)展。德州儀器(TI)
半導(dǎo)體行銷與應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)總監(jiān)詹勳琪指出，車聯(lián)網(wǎng)分為車內(nèi)與車外，現(xiàn)階段的發(fā)展著重駕駛與
汽車間的關(guān)系和互動(dòng)，且車外傳輸?shù)木嚯x也以短距離為主，因此有第三代伙伴計(jì)畫(3GPP)將于第二季推出的Release 14標(biāo)準(zhǔn)，以及發(fā)展已一段時(shí)間的專用短程通訊技術(shù)(Dedicated Short Range Communications，DSRC)，也就是IEEE 802.11p標(biāo)準(zhǔn)，未來，
5G也將成為車聯(lián)網(wǎng)的重要通訊技術(shù)之一。
Baer認(rèn)為，加入無線連結(jié)技術(shù)為
汽車廠商提供了前所未有的功能——一個(gè)強(qiáng)大的連結(jié)媒介，可將許多令人興奮的新資訊娛樂和遠(yuǎn)端資訊處理功能帶給司機(jī)和乘客，同時(shí)允許資訊在車輛內(nèi)共享。且
汽車的重量總是值得關(guān)注，若電線可用無線技術(shù)代替，這將直接創(chuàng)造節(jié)省整體
汽車重量和更有效率的燃油消耗。
現(xiàn)今車輛還收集大量的動(dòng)態(tài)效能、診斷和操作數(shù)據(jù)，而高性能Wi-Fi為服務(wù)裝置提供了一個(gè)強(qiáng)大的媒介，并從車輛下載這些數(shù)據(jù)。Baer強(qiáng)調(diào)，所有這一切都將轉(zhuǎn)化為強(qiáng)大和令人振奮的新功能，
汽車產(chǎn)業(yè)向消費(fèi)者推廣，讓他們的行動(dòng)裝置能直接在
汽車內(nèi)無縫的使用；對(duì)于
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)來說，車聯(lián)網(wǎng)是無線
半導(dǎo)體技術(shù)一個(gè)大膽的新市場(chǎng)，可將業(yè)者過去在智慧型手機(jī)連接領(lǐng)域的研發(fā)利用于
汽車中。
在智慧型手機(jī)產(chǎn)業(yè)有很大投入與成果的高通亦認(rèn)為，該公司致力于提供最先進(jìn)的技術(shù)和產(chǎn)品，因此也希望把智慧型手機(jī)相關(guān)技術(shù)應(yīng)用到
汽車產(chǎn)業(yè)中。就高通觀察，未來
汽車廠商對(duì)
汽車的定位是「擁有車輪的智慧型手機(jī)」，所以也預(yù)期將有很多智慧型手機(jī)相關(guān)技術(shù)都可以應(yīng)用于
汽車中。
從Wi-Fi、藍(lán)牙到DSRC、
5G…等通訊技術(shù)陸續(xù)加入
汽車中，不僅將衍生許多車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，也會(huì)改變現(xiàn)有
汽車的架構(gòu)。
整車管理架構(gòu)：中央V.S地方分權(quán)
現(xiàn)階段許多
汽車已配備先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)，每一個(gè)小系統(tǒng)都有電子控制單元(ECU)控制，以確保各項(xiàng)輔助功能可帶給駕駛與行人最高的行車及用路安全。詹勳琪表示，未來車聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代，不僅需要更多有線與無線通訊技術(shù)、各式各樣包含雷達(dá)、光達(dá)(LiDAR)的感測(cè)器，還要配備分析資料的晶片，做出判斷。
這樣的組成架構(gòu)相對(duì)現(xiàn)況勢(shì)必更加龐大，因此許多業(yè)者如
英特爾(Intel)、輝達(dá)(NVIDIA)積極將其中央
處理器(
CPU)或繪圖
處理器(
GPU)帶入
汽車，能借重這些運(yùn)算能力強(qiáng)大的IC，成為
汽車各項(xiàng)系統(tǒng)的主控制核心。
今年美國拉斯維加斯消費(fèi)性電子展(CES)，個(gè)人電腦(PC)產(chǎn)業(yè)開發(fā)出來的許多高效能
處理器有許多的宣傳造勢(shì)，強(qiáng)調(diào)未來的
汽車絕對(duì)需要功能強(qiáng)大、運(yùn)算能力巨大的
處理器。例如高通今年初在CES中也與松下(Panasonic)電子共同合作發(fā)佈了下一代車載資訊娛樂系統(tǒng)；此外高通還與奧迪(Audi)、愛立信(Ericsson)、SWARCO交通系統(tǒng)公司和德國凱撒勞頓大學(xué)(University of Kaiserslautern)共同進(jìn)行了關(guān)于蜂巢式-V2X(Celluar-V2X)的
測(cè)試合作。不過，這樣的中央集權(quán)架構(gòu)，車廠是否真的會(huì)買單？
詹勳琪指出，目前
汽車的每一個(gè)小系統(tǒng)都是由自己的ECU進(jìn)行分析、管理，并做出回應(yīng)，再將結(jié)果通報(bào)所謂的中央主控系統(tǒng)進(jìn)行記錄，換個(gè)形容即為「地方分權(quán)」，這樣的架構(gòu)已經(jīng)普遍受到車廠的認(rèn)可，更重要的是，沒有一個(gè)ECU可以把一臺(tái)
汽車所有的功能獨(dú)立做完。
事實(shí)上，
汽車各項(xiàng)功能的整合并不如其他產(chǎn)業(yè)所想來得「前衛(wèi)」與容易。以現(xiàn)有的
汽車架構(gòu)分析，可以說是模組化架構(gòu)分層負(fù)責(zé)再層層向上，可以降低許多總系統(tǒng)的運(yùn)算負(fù)擔(dān)，反應(yīng)也較為即時(shí)。若是以單一顆強(qiáng)大的
處理器負(fù)責(zé)所有的事項(xiàng)，不僅
處理器的負(fù)擔(dān)會(huì)加重許多，
處理器本身的散熱就會(huì)是很大的問題，更遑論在處理大量的資料后，馬上傳遞該做什麼的反應(yīng)資訊到子系統(tǒng)，這中間的傳輸時(shí)間如何變得更快。
未來進(jìn)入到車聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代，
汽車所要接收與處理的訊息再也不是幾百kb，而是海量的資訊，多個(gè)子系統(tǒng)個(gè)別處理或是採用單一主控晶片「掌控全局」，何者能夠達(dá)到車廠所要的最高安全等級(jí)？則得交由車廠與市場(chǎng)進(jìn)行
測(cè)試與認(rèn)定。
資訊娛樂系統(tǒng)亦為車聯(lián)網(wǎng)一體
先前已提到，車聯(lián)網(wǎng)尚未風(fēng)風(fēng)火火發(fā)展時(shí)，
汽車資訊娛樂系統(tǒng)(Infotainment system)是
汽車內(nèi)部首個(gè)透過個(gè)人行動(dòng)裝置添加連網(wǎng)能力的部份。想當(dāng)然爾，
汽車資訊娛樂系統(tǒng)未來也將在車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用或架構(gòu)中扮演重要角色。
芯科科技(Silicon Labs)資深產(chǎn)品經(jīng)理陳子良表示，根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，
汽車市場(chǎng)每年約有1億臺(tái)的出貨量，而車聯(lián)網(wǎng)勢(shì)必改變
汽車資訊娛樂系統(tǒng)，并衍生更多元的應(yīng)用情境，成為未來
半導(dǎo)體廠商兵家必爭(zhēng)之地。舉例來說，隨著歐盟欲逐漸將傳統(tǒng)的類比調(diào)頻(FM)廣播停用，全面啟用數(shù)位化的數(shù)位音訊廣播(Digital Audio Broadcasting，DAB)；挪威(Norway)已率先響應(yīng)于2017年全面中止FM服務(wù)；英國則預(yù)計(jì)2020年停用；美國也計(jì)畫停用FM廣播改用數(shù)位廣播系統(tǒng)；中國大陸甚至推出自有標(biāo)準(zhǔn)中國數(shù)位廣播(CDR)；印度則是計(jì)畫採用全球數(shù)位廣播(DRM)標(biāo)準(zhǔn)。可見，廣播訊號(hào)數(shù)位化已箭在弦上。
不僅如此，廣播系統(tǒng)全面數(shù)位化后，意味著可以透過廣播系統(tǒng)傳輸資訊到車內(nèi)。陳子良認(rèn)為，現(xiàn)在的
汽車系統(tǒng)已有透過調(diào)幅(AM)與FM或是DAB系統(tǒng)收集交通資訊的應(yīng)用，搭配ADAS，將有更多應(yīng)用會(huì)由想像變?yōu)檎鎸?shí)。未來，車聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)成形，許多通訊技術(shù)，例如最新的
5G通訊陸續(xù)進(jìn)駐車內(nèi)，不僅可以將更多智慧型手機(jī)或是個(gè)人電腦的娛樂應(yīng)用放進(jìn)車內(nèi)，還能讓車內(nèi)的數(shù)位廣播系統(tǒng)進(jìn)一步傳輸影像或是視訊資料，提升車內(nèi)娛樂體驗(yàn)與行車安全。
圖1：車聯(lián)網(wǎng)時(shí)代需要更高的安全性，才能降低資料受駭客攻擊的可能性（來源：英飛凌）
連線安全性
車聯(lián)網(wǎng)的概念是車對(duì)所有都可以互連、互動(dòng)，也就是V2X，還需涵蓋車內(nèi)通訊，才能是完整的車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，這當(dāng)中需要許多連網(wǎng)技術(shù)的加持，才能實(shí)現(xiàn)。英飛凌(Infineon)大中華區(qū)
汽車半導(dǎo)體業(yè)務(wù)事業(yè)處資深經(jīng)理Hans Joachim Schatz表示，
汽車內(nèi)建多種通訊技術(shù)后，等于是將很多
汽車與駕駛?cè)说馁Y訊暴露在空中，因此提高安全性將是當(dāng)務(wù)之急。
現(xiàn)階段車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，已陸續(xù)有些已發(fā)生或未來可預(yù)見的「問題」。例如特斯拉(Tesla)的自動(dòng)巡航(AutoPilot)功能、歐盟已諭令新車都需具備的自動(dòng)緊急呼叫(eCall)系統(tǒng)，或是一些遠(yuǎn)端網(wǎng)際網(wǎng)路服務(wù)、娛樂應(yīng)用程式(App)…等，都曾經(jīng)因?yàn)檫h(yuǎn)端軟體更新出問題或是駭客入侵的機(jī)會(huì)，而發(fā)生可避免的事故。甚至臺(tái)灣高速公路採用的電子收費(fèi)系統(tǒng)(ETC)，未來也將因車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，而成為駭客的攻擊目標(biāo)。
也因?yàn)?017年或之后的未來將陸續(xù)實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)中的V2V這一塊應(yīng)用，因此
汽車現(xiàn)有的分散式安全架構(gòu)需要進(jìn)一步升級(jí)。Schatz指出，現(xiàn)在的
汽車各部分功能的安全只有幾顆安全晶片全權(quán)負(fù)責(zé)，但這樣的架構(gòu)在車聯(lián)網(wǎng)時(shí)代不足以應(yīng)付「無孔不入」的駭客，因此需要有層次(architecture)的安全架構(gòu)。
所謂有層次的安全架構(gòu)，除了從軟體轉(zhuǎn)為片上安全防護(hù)(on-board Security)的必要性之外，各部分的安全防護(hù)都需要各自獨(dú)立。Schatz進(jìn)一步解釋，現(xiàn)今
汽車安全防護(hù)系統(tǒng)是什麼部分都與主控端連結(jié)，給予駭客許多入侵的管道，一旦入侵成功，防護(hù)系統(tǒng)會(huì)完全崩潰，駭客想要什麼資料或是控制車輛都像「桌上拈柑」；但層次化的安全架構(gòu)則是各部份各自獨(dú)立，具備更多的安全機(jī)制，且彼此無法跨界，不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)部分失守而全盤皆輸。
圖2：
汽車層次化的安全架構(gòu)（來源：英飛凌）
車聯(lián)網(wǎng)帶來更多商機(jī)
車聯(lián)網(wǎng)讓車廠與
半導(dǎo)體業(yè)者趨之若鶩，起因?yàn)樵摦a(chǎn)業(yè)可以帶來許多過去想不到的新商機(jī)。
各式元件雞犬升天
除了微控制器(MCU)之外，
CPU等級(jí)的
處理器業(yè)者也看到其產(chǎn)品能發(fā)揮的空間——全車主控制系統(tǒng)的大腦。高通認(rèn)為，未來車聯(lián)網(wǎng)會(huì)帶入許多現(xiàn)有的行動(dòng)裝置娛樂體驗(yàn)，因此高效能的
處理器勢(shì)不可免，也能透過
處理器為
汽車增添更多智慧功能。就高通來看，
汽車要智慧化其實(shí)很簡(jiǎn)單，也就是客戶期望這些終端裝置能提供跟智慧型手機(jī)一樣的使用者體驗(yàn)，這需要先進(jìn)的運(yùn)算能力以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)互聯(lián)。比如，
汽車的儀表與中控系統(tǒng)需要智慧地共用資訊，兩者必須保持連接并適時(shí)傳遞資訊。
不僅如此，
汽車更加智慧化后，大腦也須擔(dān)任連接車外與車內(nèi)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的橋梁，因此人工智慧(
AI)、
深度學(xué)習(xí)(deep learning)也會(huì)陸續(xù)成為高效能
處理器的臂膀；同時(shí)也提升高效能處器進(jìn)軍車用市場(chǎng)的契機(jī)。
車聯(lián)網(wǎng)需要大量的感測(cè)器，如影像感測(cè)器、
MEMS感測(cè)器、雷達(dá)感測(cè)器…等，還需要數(shù)位訊號(hào)
處理器(DSP)處理影像方面的資訊。因此這些元件在車聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)中的需求只會(huì)提升，而不會(huì)漸少。
此外，安全晶片也將因車聯(lián)網(wǎng)而有更多被採用的機(jī)會(huì)。試想，
汽車若是被駭客入侵，將造成極大的損失，也會(huì)對(duì)品牌商譽(yù)造成極大的影響。Schatz強(qiáng)調(diào)，對(duì)車廠而言，安全是最重要的，不會(huì)輕易為了要降低成本而漸少該有的安全防護(hù)措施，
汽車產(chǎn)業(yè)正在轉(zhuǎn)變，不僅功能再進(jìn)化，與更高安全性的進(jìn)一步連結(jié)更將受到更多的重視。
通訊技術(shù)扮演關(guān)鍵角色
車聯(lián)網(wǎng)的命脈是通訊技術(shù)，車內(nèi)有Wi-Fi、藍(lán)牙與CAN、LIN等無線與有線通訊技術(shù)；車外通訊技術(shù)則分為短距的DSRC及即將公布的3GPP Release 14標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，還有負(fù)責(zé)長(zhǎng)程通訊的4G和
5G。
詹勳琪表示，現(xiàn)階段車外連網(wǎng)的發(fā)展以短距為主，3GPP採用5.9GHz頻段的Release 14標(biāo)準(zhǔn)與DSRC雖然都是供短距離的V2V或車對(duì)基礎(chǔ)建設(shè)(V2I)，且採用頻段相同，不過，兩者在通訊協(xié)定(Protocol)上仍有差別。Release 14標(biāo)準(zhǔn)專攻V2V應(yīng)用，惟延遲沒有很低；DSRC則針對(duì)安全資料傳輸所設(shè)計(jì)，因此延遲相對(duì)低較多。
這樣的比較結(jié)果也會(huì)令人聯(lián)想到是否會(huì)有技術(shù)之爭(zhēng)的問題。Baer認(rèn)為，連接技術(shù)的發(fā)展關(guān)鍵是標(biāo)準(zhǔn)——一套完整和一致的標(biāo)準(zhǔn)允許不同設(shè)備(固定和行動(dòng))之間的無縫連接，因此，任何鞏固和促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的努力最終都有利于在車輛中採用下一代技術(shù)。且3GPP此舉可望將一組複雜的互補(bǔ)功能簡(jiǎn)化和整合成一個(gè)可以被
汽車產(chǎn)業(yè)採用的一致的架構(gòu)，促進(jìn)車載電子產(chǎn)品的廣泛採用，以提供廣泛的安全和娛樂功能。但是最終車廠選擇何種技術(shù)作為短距離的車外通訊標(biāo)準(zhǔn)，仍是端看車廠對(duì)
汽車產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與功能。
連網(wǎng)技術(shù)也導(dǎo)致數(shù)據(jù)機(jī)(Modem)晶片的需求大增。高通表示，數(shù)據(jù)機(jī)能夠支援
汽車平臺(tái)保持連接，不管是與車內(nèi)的ECU還是與車內(nèi)的個(gè)人終端裝置連接，甚至
汽車對(duì)外連結(jié)。
Baer強(qiáng)調(diào)，IEEE接取點(diǎn)(AP)規(guī)范沒有標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議來告訴個(gè)人工作站(STA)，AP正在改變通道或是離線狀態(tài)。因此，賽普拉斯藉由購併博通(Broadcom)無線連接產(chǎn)品系列，而有所謂「雙MAC Wi-Fi/藍(lán)牙」組合架構(gòu)。在單MAC解決方案中，
5G中的AP模式不能在2.4G中切換到AP模式，而不會(huì)混淆相關(guān)聯(lián)的STA，因此可解決AP+AP併發(fā)性(concurrency)的基本問題。
測(cè)試認(rèn)證為車聯(lián)網(wǎng)把關(guān)
為了打造安全的
汽車駕駛環(huán)境，與車輛有關(guān)的所有
半導(dǎo)體元件、模組、系統(tǒng)甚至整車都必須進(jìn)行
測(cè)試與檢驗(yàn)，特別是無線網(wǎng)路與行動(dòng)通訊技術(shù)的快速進(jìn)展，在引爆車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與服務(wù)等龐大商機(jī)的同時(shí)，也帶來了攸關(guān)網(wǎng)路安全與裝置互通性的問題。
德凱集團(tuán)(DEKRA)東亞區(qū)總裁Stan Zurkiewicz強(qiáng)調(diào)，無論是車聯(lián)網(wǎng)還是更廣泛的
物聯(lián)網(wǎng)，基于連網(wǎng)功能的安全需求是整個(gè)體系中不可忽視的重點(diǎn)。因此，「車聯(lián)網(wǎng)的挑戰(zhàn)就在于如何確保連網(wǎng)元件之間的相容性，促進(jìn)彼此間的通訊；以及提高連網(wǎng)的安全性，避免駭客攻擊。」
為此，車聯(lián)網(wǎng)
測(cè)試并不僅關(guān)注于車輛本身，更重要的是廣泛的連網(wǎng)技術(shù)與安全性，包括連線能力、互通性、安全
測(cè)試與認(rèn)證；與電子元件有關(guān)的電磁相容性(EMC)、
射頻(
RF)、化學(xué)與材料特性、性能與可靠性
測(cè)試，以及能源效率和國際市場(chǎng)準(zhǔn)入服務(wù)等檢測(cè)認(rèn)證項(xiàng)目。
