新一代140-GHz系統(tǒng)正在位于比利時的Imec公司的DSP/RF實驗室進(jìn)行雷達(dá)測量、界定和測試。(Imec)

在2023年美國底特律AutoSens2023上，專家講解新技術(shù)如何幫助汽車行業(yè)確定正確的駕駛輔助系統(tǒng)與自動化目標(biāo)。

投資銀行Woodside Capital Partners的Rudy Burger在AutoSens 2023上表示：“我認(rèn)為具備SAE L3級自動駕駛等級的汽車到2030年才能量產(chǎn)?！盉urger是自動駕駛(AV)汽車行業(yè)最受尊敬的分析師之一，對在后疫情時期持續(xù)恢復(fù)的自動駕駛汽車市場做出了直言不諱的評價。

Woodside Capital的AV行業(yè)分析師Rudy Burger指出，熱度過后，對新興激光雷達(dá)初創(chuàng)企業(yè)的資助幾乎不存在。 (LINDSAY BROOKE) 汽車行業(yè)在近十年內(nèi)的關(guān)注重點顯然是用于大多數(shù)乘用車和輕型商用車的高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)，也有人稱之為“SAE L2+級”自動駕駛系統(tǒng)。目前在美國新售的所有輕型汽車中，近一半(46.5%)搭載了L2級ADAS。Burger和其他專家在會上接受SAE采訪時表示，L3級和L4級自動化研發(fā)主要針對自動駕駛出租車、本地貨物配送和長途運(yùn)輸這一規(guī)模雖小但發(fā)展強(qiáng)勁的領(lǐng)域。高昂的成本、不成熟的技術(shù)以及傳感器市場蜂擁而至的新“玩家”已經(jīng)導(dǎo)致了數(shù)十家初創(chuàng)公司的出局。

Burger指出：“我們的數(shù)據(jù)庫追蹤了過去五年里120多家獲得融資的激光雷達(dá)‘公司’，我們發(fā)現(xiàn)新成立的公司數(shù)量超過了市場的吸收能力?！边@是他所謂的“ADAS傳感器疲勞綜合癥(ADAS Sensor Fatigue Syndrome)”所導(dǎo)致的。獲得融資的ADAS傳感器公司總數(shù)從2016年37家，下降到2021年的16家。截至目前，2023年還沒有新的ADAS傳感器公司成立。他表示：“現(xiàn)在很難籌集資金?！敝档米⒁獾氖牵壳吧鲜械那?7家ADAS科技公司中，有6家是中國公司。追求更高算力由于OEM的產(chǎn)品戰(zhàn)略規(guī)劃往往超過當(dāng)前產(chǎn)品周期，因此ADAS/AV傳感器和計算機(jī)市場的并購活動依然十分活躍。主要的一級供應(yīng)商(主要是博世、大陸、Gentex、Koito和采埃孚)是最活躍的投資者。在AutoSens大會上接受SAE采訪的供應(yīng)商預(yù)計，標(biāo)準(zhǔn)的L3級汽車將配備8到10個攝像頭、5個雷達(dá)、1個激光雷達(dá)、超聲波和濕度傳感器，以及100 TOPS的算力。

對于規(guī)模小得多的L4級自動駕駛出租車隊，每輛將配備多達(dá)14個攝像頭，21個雷達(dá)(10個近程雷達(dá)、8個遠(yuǎn)程雷達(dá)和3個高分辨率毫米波雷達(dá))和5個激光雷達(dá)。據(jù)說L4級汽車需要10倍的算力。例如，目前正在研發(fā)的1550nm波長的高功耗激光雷達(dá)將需要1000 TOPS的算力。

Woodside Capital的分析顯示，預(yù)計到2027年，攝像頭、雷達(dá)、激光雷達(dá)和車載計算機(jī)將大幅增長。(Woodside Capital) 更多的TOPS通常意味著需要更多的芯片面積、更大的功率和更高的成本。Burger表示：“在未來的5到10年里，軟件將成為汽車行業(yè)的主要焦點。”但與個人電腦相比，汽車行業(yè)在軟件開發(fā)方面仍處于“黑暗時代”。隨著汽車行業(yè)的重心轉(zhuǎn)向“軟件定義汽車”，我們需要一個更通用的端到端操作系統(tǒng)。 在沒有現(xiàn)成的綜合解決方案的背景下，Burger表示：“我認(rèn)為特斯拉將繼續(xù)引領(lǐng)潮流，因為他們公司是縱向整合的，幾乎擁有一整套自動駕駛汽車技術(shù)?！?/p>

Rivian的傳感器首席工程師Abdullah Zaidi看到了行業(yè)對遠(yuǎn)程激光雷達(dá)的巨大需求。(LINDSAY BROOKE) 專家表示，由于攝像頭的不斷升級，ADAS不再受限于光學(xué)深度。而雷達(dá)方面，工程師們正在努力克服各種信號限制，包括經(jīng)常導(dǎo)致錯誤制動的“橋下”環(huán)境。Rivian的傳感器團(tuán)隊負(fù)責(zé)人Abdullah Zaidi表示，不斷升級的4D成像系統(tǒng)有望主導(dǎo)ADAS市場。他表示，4D雷達(dá)的探測范圍為300米(984英尺)，具有80度的角分辨率，而目前的系統(tǒng)僅具有18度的角分辨率和200米(656英尺)的探測范圍。Zaidi指出，更先進(jìn)的芯片組支持更高的分辨率。德州儀器(Texas Instruments)最近推出了多達(dá)1192個虛擬通道的芯片組，而Arbe可提供2304個虛擬通道。門控成像和短波紅外成像(SWIR)也即將量產(chǎn)。

硅化電倍增器(SiPM)和短波紅外(SWIR)激光雷達(dá)將在乘用車領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，目前主要供應(yīng)商正在研發(fā)新型邊緣發(fā)射激光器和光纖激光器。曾供職于高通公司的Zaidi向AutoSens大會的觀眾表示：“我們認(rèn)為遠(yuǎn)程激光雷達(dá)將比短程激光雷達(dá)更早得到推廣?！彼硎?，目前供應(yīng)商正致力于降低激光雷達(dá)的功耗，使其低于當(dāng)前最高效型號的功耗，即12-13 W以下。 專家們一致認(rèn)為，激光雷達(dá)的主要障礙是成本：要實現(xiàn)每年超過2億臺的量產(chǎn)，激光雷達(dá)自身需要更大的光功率，由此產(chǎn)生高昂成本。在權(quán)衡成本與性能方面，硬件的性價比正在不斷提高。Zaidi表示，以探測器為例，行業(yè)正改用硅光電倍增器(SiPM)技術(shù)。

SiPM是一種固態(tài)高增益輻射探測器，在吸收光子后產(chǎn)生輸出電流脈沖。這些具有單光子靈敏度的傳感器能夠檢測到波長介于近紫外光(UV)和近紅外光(IR)之間的光波。 他解釋道，SiPM已經(jīng)發(fā)展成為一種一流的光電探測器，以其高內(nèi)部增益和低噪聲著稱。此外，SiPM具有緊湊的機(jī)械結(jié)構(gòu)，能夠在低電壓下工作，并且不受磁場影響。在某些情況下，SiPM的能量分辨率與光電倍增管(PMT)相當(dāng)。

羅拉貝格預(yù)計，到2030年，將占高檔汽車材料清單20%的半導(dǎo)體在制造功能更強(qiáng)、成本更低的傳感器方面發(fā)揮著越來越重要的作用?？偛课挥诒壤麜r的半導(dǎo)體開發(fā)商Imec的人工智能研究主管Steven Latre指出，該公司最近推出了一款小型化、單芯片、固態(tài)激光雷達(dá)解決方案，可在短波紅外線(SWIR)的范圍內(nèi)工作。 他解釋說：“短波紅外線接近自然光。”Imec公司還在開發(fā)使用QD(量子點)傳感器的短波紅外成像技術(shù)，用于感應(yīng)汽車乘員。Latre認(rèn)為，隨著攝像頭、雷達(dá)和激光雷達(dá)演變成一個單一的單元，傳感器數(shù)據(jù)融合將朝著他所謂的“傳感器技術(shù)融合”的趨勢發(fā)展。但他也承認(rèn)，離散傳感器可使OEM更加靈活地在車輛上布局。與AutoSens大會上的其他行業(yè)專家所見略同，他強(qiáng)調(diào)，當(dāng)ADAS功能從L2級提升到L4級時，對算力的要求將“巨幅”提升。 為支持不同模態(tài)中更先進(jìn)的傳感，他表示：“更高的(汽車)自動化水平需要更高的TOPS，因為我們所需的計算量呈指數(shù)級增長。

” Latre認(rèn)為，從通用的單晶片系統(tǒng)級芯片(SoC)到更多特定領(lǐng)域的解決方案，汽車“半導(dǎo)體”將成為當(dāng)前汽車電子電氣架構(gòu)革命的一部分。Imec公司正在研發(fā)“芯粒(Chiplets)”技術(shù)，即基于比SoC架構(gòu)的尺寸更小、功耗更低的芯片。這種芯片可減小激光雷達(dá)模塊的外形尺寸，實現(xiàn)更高的封裝效率(Imec還瞄準(zhǔn)了無人機(jī)和醫(yī)療市場)。該公司正在開發(fā)波長在1550 nm左右、距離分辨率為幾厘米，且能夠在10-30 Hz的頻率下以每秒幾幀的速度成像的激光雷達(dá)芯粒。Latre表示，芯粒的另一個優(yōu)點是上市時間更快。

梅賽德斯L3級駕駛系統(tǒng)KonstantinFichtner在AutoSens大會上關(guān)于全新梅賽德斯-奔馳Drive Pilot系統(tǒng)的演講備受期待。被吹捧為奔馳首款(也是業(yè)內(nèi)首款)SAE L3級(目前僅面向德國市場)量產(chǎn)汽車駕駛系統(tǒng)，Drive Pilot在奔馳現(xiàn)有的L2級駕駛輔助系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了激光雷達(dá)、先進(jìn)的前視立體多功能攝像頭(SMPC)、一個后置單攝像頭、一個用于檢測危險報警閃光燈和警報器的麥克風(fēng)陣列，以及一個濕度傳感器——搭載于奔馳S級、邁巴赫和EQS車型的Drive Pilot駕駛系統(tǒng)均包含這些設(shè)備。此外，系統(tǒng)還包含了一個更夠提供更精確的汽車定位的新天線陣列。 根據(jù)內(nèi)華達(dá)州關(guān)于自動駕駛汽車法規(guī)第482A章，內(nèi)華達(dá)州將成為美國第一個批準(zhǔn)L3級自動駕駛汽車上路的州。據(jù)L3級Drive Pilot項目首席工程師Fichtner稱，該項目將于2023年晚些時候推廣到加州，而公司的“目標(biāo)”是在2030年之前推出L4級系統(tǒng)。

梅賽德斯的Konstantin Fichtner表示，對車載計算能力的需求不斷增加，可能會導(dǎo)致處理器的主動冷卻。(LINDSAY BROOKE) Fichtner將L3級系統(tǒng)定義為“有條件的自動駕駛”。他表示，有了L3級駕駛系統(tǒng)，“你會愛上交通堵塞”，因為車輛接管駕駛?cè)蝿?wù)時，車主能夠得到放松。目前，奔馳S級汽車搭載了超過16個駕駛輔助子系統(tǒng)，可能是世界上搭載最復(fù)雜ADAS的量產(chǎn)車。 Fichtner表示：“搭載Drive Pilot的汽車在每次行駛的過程中，都會通過10個數(shù)據(jù)記錄器記錄6萬個信號?！闭鏏utoSens大會上其他專家所指出的那樣，對車載算力的要求將隨著接收和處理數(shù)據(jù)量的增加而提高。他表示，未來的ADAS甚至“可能需要進(jìn)行主動冷卻”。

審核編輯：彭菁