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在高科技產(chǎn)業(yè)中，幾乎每個人——包括機器人科學(xué)家、AI專家、芯片設(shè)計師和傳感器開發(fā)人員等，都想趕上這一波自動駕駛熱潮。同樣地，AV的發(fā)展前景也為傳統(tǒng)汽車制造商注入了活力…

近來，除了高度自動駕駛車(AV)，似乎在投資人、企業(yè)家和工程師之間沒有其他能引起類似興趣與熱情的話題了。看來在高科技產(chǎn)業(yè)中，幾乎每個人——包括機器人科學(xué)家、人工智慧(AI)專家、芯片設(shè)計師和傳感器開發(fā)人員等，都想趕上這一波自動駕駛熱潮。

同樣地，AV的發(fā)展前景也為全球的傳統(tǒng)汽車制造商注入了活力。

日本電裝公司(Denso)資深執(zhí)行董事加藤幸弘(Yukihiro Kato)在今年國際固態(tài)電路會議(ISSCC)的專題演講中指出，在連接、高效率和自動駕駛進展的帶動下，汽車產(chǎn)業(yè)正經(jīng)歷一場「百年一遇的轉(zhuǎn)型」。

另一方面，盡管業(yè)界對于電動車(EV)同樣興趣濃厚，但EV的進展并未達到幾年前的預(yù)測。去年，在美國銷售的1,700萬輛汽車和輕型卡車中，純電動車(EV)和插電式混合動力車(PHEV)的數(shù)量僅占1%。同時，自動駕駛的承諾——被視為「比人類駕駛更安全」，在美國亞利桑那州坦佩市一輛Uber自動駕駛測試車造成致死意外后，如今正面臨著嚴(yán)峻的考驗。

對于充電基礎(chǔ)設(shè)施和EV電池的顧慮，導(dǎo)致車輛電動化進展緩慢

盡管EV和AV的前景很容易被視為市場炒作，但科技業(yè)、汽車業(yè)和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中很少有人會無動于衷，因為一波波的AV創(chuàng)新正在他們的眼前展開。大數(shù)據(jù)(big data)、深度學(xué)習(xí)、邊緣AI處理以及基于先進傳感器的感知技術(shù)正在發(fā)生革命。同樣地，在EV方面，包括英飛凌(Infineon)、Wolfspeed和羅姆(Rohm)等公司在寬能隙(WBG)半導(dǎo)體技術(shù)前景中看到了巨大的經(jīng)濟利益。他們相信透過提高功率密度，將有助于縮小汽車逆變器的尺寸。

當(dāng)EV遇到AV

EV、AV和連網(wǎng)汽車的發(fā)展并非單打獨斗。一線OEM透過開發(fā)融合自動駕駛和連接功能的電動車，整合了當(dāng)今最佳的各種技術(shù)創(chuàng)新。

EV最重要的優(yōu)點是使用更少的移動元件。它的三個主要元件是電池、逆變器和電動馬達。相形之下，內(nèi)燃機包含數(shù)千個必須維護的小元件。從工程角度來看，EV完美匹配AV技術(shù)，因為AV需要更多的電智慧來管理視覺、傳感器融合、映射和路徑規(guī)劃功能，同時處理不斷增加的軟體。

對于汽車產(chǎn)業(yè)而言，電氣化象征著從機械驅(qū)動車輛到軟體驅(qū)動車輛的徹底轉(zhuǎn)變。例如，它為設(shè)計師打開了一扇門，讓他們開發(fā)能夠提高電動車運轉(zhuǎn)效率的應(yīng)用。

恩智浦半導(dǎo)體(NXP Semiconductors)在今年初推出了所謂的'Greenbox'，這是汽車OEM開發(fā)新型混合動力車(HEV)和EV應(yīng)用的平臺。

GreenBox支持HEV和馬達控制應(yīng)用的開發(fā)

恩智浦汽車動力學(xué)和安全產(chǎn)品線副總裁兼總經(jīng)理Ray Cornyn表示，設(shè)計人員可以使用Greenbox創(chuàng)建應(yīng)用，以提高路線規(guī)劃的整體能效。例如，當(dāng)HEV面對長陡坡時。Cornyn指出，使用以AV獲得特定路線知識的軟體，能夠增強HEV在上坡時的電池管理能力。

加快AV進展

促進AV開發(fā)的投資和進步的力量主要來自該領(lǐng)域的新進者，尤其是像Waymo等科技公司。

IHS Markit車載資訊娛樂和先進駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)研究總監(jiān)Egil Juliussen說：「Waymo在無人駕駛市場一直在悄悄地迎頭趕上，如今已領(lǐng)先該領(lǐng)域的其他公司了。」

在去年發(fā)布的安全報告中，Waymo解釋其自動駕駛軟體、硬體以及如何測試車輛。Juliussen引用該報告指出，Waymo與其競爭自動駕駛車的區(qū)別就在于「從軟體的角度設(shè)計自家的傳感器系統(tǒng)」。

經(jīng)過八年的駕駛軟體研究，Waymo學(xué)會了「比其他人更能掌握汽車周遭的環(huán)境?！笿uliussen觀察到，Waymo緊密結(jié)合軟體的能力模擬了Apple的方法。這是缺乏自家軟體能力的傳統(tǒng)汽車制造商難以復(fù)制的。

在美國，AV的問題并不在于是否或什至何時實現(xiàn)。今年1月，第一張骨牌被推倒了，當(dāng)時亞利桑那州核發(fā)了經(jīng)營運輸網(wǎng)路公司的執(zhí)照給Waymo。2月初，Waymo確認了自2018年起向客戶收取自動駕駛計程車搭乘費用的計劃。

今年3月，Uber在亞利桑納州發(fā)生致死意外后，Uber、豐田(Toyota)、Volvo和輝達(Nvidia)都宣布暫停在公路上的車輛試駕行動。但Waymo和通用汽車(GM)似乎仍繼續(xù)前進。

Toyota推e-Palette概念車

在所有的汽車OEM中，豐田(最保守的日本汽車公司之一)在今年初的國際消費電子展(CES)對社會大眾為什么需要高度自動駕駛車輛作了最佳詮釋。

豐田并未陷入該由誰(機器或人)掌控車輛的長期爭議中，而是將其AV愿景駛向了一條不同的發(fā)展道路。他們的想法是讓'e-Palette'成為一種能讓自動駕駛車按使用者需求變身購物與配送、隨選餐車和醫(yī)院接駁車的平臺，打造一個真正名副其實的隨選(on-demand)城市。

豐田在CES 2018展示e-Palette平臺

當(dāng)然，并不是只有豐田汽車執(zhí)行長豐田章男(Akio Toyoda)看到從汽車制造轉(zhuǎn)型行動服務(wù)的變化，及其對于自家公司帶來的挑戰(zhàn)。因此，藉由與亞馬遜(Amazon)、滴滴(DiDi)、Uber、必勝客(Pizza Hut)和馬自達(Mazda)等業(yè)界伙伴合作，豐田至少提出了AV和EV并不只是自動駕駛計程車的想法：他們還可以打造一個向其他開發(fā)商開放的「行動平臺」。

百度因素

在EV和AV的全球化世界中，中國正崛起成為一項重要因素。許多分析師認為，將自家定位為「中國Google」的百度可望改變市場格局。該公司已經(jīng)展現(xiàn)其于中國豐收大數(shù)據(jù)的能力，而對高度自動駕駛車開放式平臺Apollo的承諾，更進一步鞏固其優(yōu)勢。

基于去年7月發(fā)布原始Apollo平臺的成功，百度一直致力于更新其應(yīng)用。Apollo 2.0將統(tǒng)一Apollo平臺的四個模組——云端服務(wù)、軟體、參考硬體和車輛平臺。百度宣稱，基于百度Duer作業(yè)系統(tǒng)(OS)的Apollo如今能自動引導(dǎo)車輛行經(jīng)基本的城市環(huán)境，甚至是在夜間。

百度已經(jīng)累積了90多家合作伙伴，包括Nvidia、英特爾(Intel)、NXP和瑞薩(Renesas)等運算平臺芯片供應(yīng)商的支持。Apollo平臺旨在降低汽車OEM的進入門檻。據(jù)報導(dǎo)，目前在中國有200家汽車OEM。Apollo將使其得以進入AV市場，就像Google Android在中國打造了一個龐大的非蘋智慧型手機供應(yīng)商社群一樣。

百度并于今年3月發(fā)布'Apollo Scape'——被譽為自動駕駛車感知的最大開放來源訓(xùn)練資料集，旨在推動該公司的大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并促進與西方技術(shù)和汽車制造商的合作。Apollo還加入了Berkeley DeepDrive產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，這是一個由福特(Ford)、GM和Nvidia等公司組成的聯(lián)盟，目前正在研究汽車應(yīng)用的電腦視覺和機器學(xué)習(xí)技術(shù)。該聯(lián)盟將能存取至Apollo Scape資料集。

VSI Labs創(chuàng)辦人兼負責(zé)人Phil Magney認為這一資料集可為「任何公司或?qū)嶓w在開發(fā)基于攝影機的AI感知系統(tǒng)時帶來巨大的好處。」

他解釋說，「該資料集不僅十分龐大，而且也非常多樣化，包含來自許多復(fù)雜環(huán)境、天氣和交通狀況的影像和標(biāo)簽。當(dāng)然，資料集越大越多樣化，就越有能力/有利于訓(xùn)練一個高性能的AI感知系統(tǒng)?！勾送?，他并補充道：「這個資料集不僅擁有標(biāo)記物件，還有逐畫素的語義分割，這意味著每個畫素都有一個類型標(biāo)簽。這更有利于訓(xùn)練感知系統(tǒng)，但資料集的創(chuàng)建也更加費力/耗時。」

顯然地，百度在這個資料集上投入了大量的時間和金錢。那么為什么要免費贈送呢？Magney說：「我們認為百度正斥重資讓每家公司都能開發(fā)自動駕駛，這是因為百度認為越多人采用自動駕駛，意味著可以從授權(quán)百度地圖和定位資產(chǎn)等方面賺到更多錢。 」

AV處理器之爭

目前在芯片公司之間最熱門的議題是誰將主宰AV處理平臺。正如英特爾主導(dǎo)PC平臺和高通主導(dǎo)行動前端一樣，每家芯片公司都看到了新興AV處理器市場的新機遇。

到目前為止，英特爾(Mobileye)和Nvidia是主導(dǎo)的AV平臺供應(yīng)商。英特爾擁有Go自動駕駛平臺，其中包括Mobileye專為視覺打造的EyeQ5、另一款用于融合和規(guī)劃(該芯片可從雷達和光達中擷取感官資料)的EyeQ5、用于軌跡驗證和發(fā)布的低功耗Atom SoC，以及包括I/O和乙太網(wǎng)路連接的其它硬體。

Nvidia積極推動的Drive平臺則結(jié)合了深度學(xué)習(xí)、傳感器融合和環(huán)場視覺。Nvidia并為Drive開發(fā)了一款完整SoC——Xavier，它整合了Volta GPU架構(gòu)、客制的8核心CPU架構(gòu)，以及一款新的電腦視覺加速器。

同時，瑞薩在今年初宣布將推出其下一代R-CAR SoC，「準(zhǔn)備迎接高度AV的量產(chǎn)需求」。雖然這款新芯片要到2019年后才能開始出樣，但該公司聲稱，相較于英特爾/Mobileye即將推出的EyeQ5 SoC，R-CAR SoC將「倍增深度學(xué)習(xí)性能與效率」。據(jù)英特爾表示，EyeQ5能以10W功耗提供24TOPS的運算效能。

然而，AV處理器競賽中的競爭對手并不僅限于現(xiàn)有業(yè)者。新創(chuàng)公司一直風(fēng)起云涌，所有人都聲稱在深度學(xué)習(xí)處理器領(lǐng)域取得了突破。

例如，ThinCI于去年的Hot Chips大會發(fā)布其被稱為「下一代運算架構(gòu)」的高性能處理器——繪圖串流處理器(GSP)之細節(jié)。至于GSP與GPU和DSP究竟有什么不同？ThinCI強調(diào)GSP支援直接圖形處理、芯片任務(wù)圖形管理以及平行執(zhí)行與處理任務(wù)的能力。ThinCI執(zhí)行長Dinakar Munagala說：「我們相信，GSP能超越任何處理器的運算引擎?！?/span>

Denso就是ThinCI的主要投資者之一，該公司于去年成立新的子公司，為自動駕駛的關(guān)鍵元件設(shè)計和開發(fā)半導(dǎo)體IP核心。Denso宣稱，該新芯片的架構(gòu)是與ThinCI共同開發(fā)的，「不同于CPU或GPU」，并將其稱為資料流處理器(DFP)。

電動車的未來

全球各地的公共和私人機構(gòu)都渴望加速寬能隙技術(shù)于商業(yè)電力電子應(yīng)用的發(fā)展。許多人認為EV的未來將取決于這些寬能隙技術(shù)。因為諸如碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)等寬能隙材料，能夠大幅地提高電源轉(zhuǎn)換效率。

更寬的能隙讓寬能隙材料能夠承受比硅更高的電壓和溫度，使其得以在更高的電壓和頻率下提供更高的耐用性和可靠性，從而以更低功耗實現(xiàn)更高性能。

在EV中應(yīng)用寬能隙技術(shù)的優(yōu)點十分明確。能源效率日益提高，降低了電池組的成本、縮短充電時間，并延長續(xù)航里程。

早期采用基于碳化硅逆變器的EV制造商已躋身汽車產(chǎn)業(yè)。「例如，我們高度懷疑特斯拉(Tesla)在其Model 3型車輛中使用了基于碳化硅的逆變器。而包括豐田等幾家日本車廠也計劃在2020年之前為其EV采用碳化硅逆變器，但一開始可能只是小量生產(chǎn)。」YoleDeveloppement技術(shù)和市場分析師Hong Lin表示，「市場已經(jīng)啟動了，現(xiàn)在可能開始展現(xiàn)『曲棍球棒效應(yīng)』(hockey-stick；指爆發(fā)成長)的高度采用率。」

另一方面，將碳化硅導(dǎo)入EV動力傳動系統(tǒng)，似乎還有很長的路要走。Yole指出，碳化硅導(dǎo)入的四大障礙包括「成本、可靠性、整合和供應(yīng)鏈」。

最大的挑戰(zhàn)在于規(guī)模經(jīng)濟以及碳化硅晶圓價格。為了滿足汽車的基本要求(成本和可靠性)，「必須使用高品質(zhì)的6英吋碳化硅晶圓?！筜ole的技術(shù)和市場分析師Mattin Grao說：「但只有少數(shù)幾家供應(yīng)商，如科銳(CREE)、SiCrystal和II-VI，有能力提供這樣的基板尺寸和品質(zhì)，因而導(dǎo)致了2017年碳化硅晶圓的短缺?！?/span>

更重要的是，Grao指出：「相較于硅元件，碳化硅元件的成本更高，因此，汽車制造商必須能從系統(tǒng)中獲取價值?！?a href="http://www.xebio.com.cn/auto" target="_blank" class="keylink">汽車制造商需要掌握其投資報酬率(ROI)，才能確定是否能夠吸收碳化硅元件的價格差異。

目前的跡象顯示未來存在著一些希望，尤其是碳化硅供應(yīng)鏈正持續(xù)進展中。

例如，英飛凌和科銳最近就碳化硅晶圓供應(yīng)達成了長期協(xié)議。Yole認為，英飛凌與科銳結(jié)盟，對于確保6英吋碳化硅晶圓供應(yīng)至關(guān)重要。Grao說：「獲得高品質(zhì)碳化硅基板，絕對是發(fā)展這個產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵。」

但Yole提醒道，目前并非每家汽車OEM都熱衷于使用碳化硅取代硅。Grao說：「不是每一家OEM都能在其展示中印證碳化硅的性能。」

因此，除了豐田、特斯拉和比亞迪(BYD)之外，在更多汽車制造商將碳化硅技術(shù)導(dǎo)入其下一代產(chǎn)品線之前，碳化硅市場仍充滿變數(shù)。