半導體/作業系統商加碼布局　智慧汽車發展全速前進

智慧汽車發展如日中天。2015年國際消費性電子展(CES)、全球行動通訊大會(MWC)中，智慧汽車排場相比往年的行動裝置、穿戴式電子皆有過之而無不及，歐美一線車廠也紛紛發表科技感十足的車載顯示平台、4G連線裝置、抬頭顯示器(HUD)、語音/手勢辨識人機介面，以及雷達/影像式先進駕駛輔助系統(ADAS)，在展場上爭奇鬥艷；其中，賓士(Mercedes-Benz)、奧迪(Audi)更進一步勾勒未來發展藍圖，率先展示無人駕駛概念車。

由於智慧汽車集運算、聯網、安全控制和先進顯示/操控介面設計於一身，因而也吸引微控制器(MCU)、通訊晶片、類比混合訊號和顯示方案等半導體業者大舉湧入卡位。

鎖定智慧車資訊/安全設計　半導體廠商全線進擊

圖1　德州儀器半導體行銷總經理李原榮認為，TI具備完整類比混合訊號和嵌入式處理產品陣容，可在智慧汽車市場大顯身手。

德州儀器(TI)半導體行銷總經理李原榮(圖1)表示，智慧汽車將為相關晶片商開闢新的藍海市場。尤其今年終端市場對智慧汽車的接受度明顯升高，激勵車廠加碼投資研發，更將帶動大量車用處理器、類比混合訊號、感測器、資料轉換器和通訊元件需求，相關半導體廠正爭先恐後搶進布局。

2015年CES和MWC中，包括安謀國際(ARM)、Imagination、高通(Qualcomm)、博通(Broadcom)、輝達(NVIDIA)、德州儀器、意法半導體(ST)、飛思卡爾(Freescale)、恩智浦(NXP)和愛特梅爾(Atmel)等半導體業者皆精銳盡出，全力拱大智慧汽車聯網、資訊及安全系統發展聲勢。

由於每輛智慧汽車至少將搭載三十件電子控制單元(ECU)，有些車型甚至搭載多達上百件，因此Atmel也在今年CES展出新一代AvantCar 2.0汽車中控平台，提供汽車門禁、聯網、乙太網路音訊廣播和安全控制的MCU連接方案，準備在車載市場大顯身手。

意法半導體(ST)技術行銷經理王建田表示，智慧汽車設計焦點可分為車載資通訊和ADAS兩大範疇，前者需高效能音訊、視訊處理、無線聯網和衛星定位方案；後者則需高可靠度MCU和高解析度影像/雷達感測器，因此ST計畫在今年第二季分別發表新款車載資通訊、ADAS運算平台，並將與歐美、台灣及中國大陸車廠合作，預計在2017∼2018年導入商用車種。

王建田進一步指出，雖然歐美市場轉換智慧汽車的腳步較快，但未來亞太區的成長潛力更為巨大，預估至2020年中國大陸將有兩億部汽車具備聯網、智慧化處理能力，將吸引車用半導體老將新秀競逐商機。

看準智慧汽車發展前景，ARM與Imagination已將處理器矽智財(IP)戰火從行動延伸至車載市場。其中，Imagination在今年CES大舉展示內建PowerVR繪圖處理器(GPU)IP的車載系統設計，包括福特(Ford)的IVI--SYNC 3、Rightware的數位儀表板使用者介面(UI)，以及QNX Software打造的ADAS、資訊娛樂系統和數位儀表板整合系統。

至於ARM則強打安全控制應用，日前與軟體開發商Green Hills共同宣布，雙方將針對Cortex-R5處理器推出符合ISO 26262 ASIL D及IEC 61508 SIL4等車規要求的編譯器(Compiler)，大幅增強ADAS功能性安全。

ARM嵌入式行銷部門副總裁Richard York表示，處理器和編譯器技術彼此相輔相成，為此，ARM投注極大的資源在支援開發工具並與其生態體系合作，藉以打造車用市場亟需的高效能、標準化微控制器解決方案。

事實上，高通、NVIDIA等處理器業者也紛紛跨足車市。對此，李原榮分析，汽車對半導體元件規格要求是截然不同的等級，晶片商要成功打入市場，除須滿足10年以上供貨保證，還要通過ISO 26262、車廠獨立認證等一連串嚴格測試。換句話說，嫻熟於消費市場快速產品更新的晶片商，要適應車載系統3∼5年研發週期，和10年以上備料的節奏勢必有一定難度；相較之下，德州儀器長期耕耘汽車領域，對系統廠設計需求瞭若指掌，可望吸引更多目光，例如近期福特即採用該公司處理器開發新一代SYNC 3 IVI。

Google/蘋果摻一腳　車載作業系統熱戰方酣

圖2　明導國際嵌入式系統部門大中華區協理徐志亮指出，智慧汽車持續增加新功能，將對作業系統的可靠度和穩定性帶來更多挑戰。

除半導體廠商強勢進軍車載市場外，Google和蘋果(Apple)也以作業系統供應商的角色相繼揮軍汽車領域，促使車載作業平台邁入新的戰國時代。現階段，無論Google的Android Auto、蘋果的CarPlay，或是明導國際(Mentor Graphics)和溫瑞爾(Wind River)基於開放式Linux標準的GENIVI、AutoSAR和即時作業系統(RTOS)解決方案，皆正奮力搶占車載資訊娛樂系統(IVI)、ADAS或數位儀表板(Digital Cluster)一席之地。

瑞薩電子(Renesas Electronics)行銷暨車用事業部副理何吉哲表示，Google和蘋果已在行動市場闖出一片天，這股行動運算風潮正快速蔓延至汽車領域，許多車廠和Tier 1供應商皆計畫導入Android Auto或CarPlay平台，以優化車機與手機連結體驗。為滿足市場需求，瑞薩已加入Google和蘋果車載作業系統發展行列，並在新一代多核心處理器提供支援。

不過，明導國際嵌入式系統部門大中華區協理徐志亮(圖2)指出，目前Android Auto、CarPlay還未達作業系統層級，僅能做為行動應用程式運作於車機上的協議，進一步優化車載影音或導航功能；因此短期內無法取代現有以Linux-based、QNX方案為主的車載作業系統。

徐志亮更強調，未來車載資通訊、IVI、ADAS和數位儀表板的功能複雜度將與日俱增，對作業系統的要求也將不盡相同，因此軟體開發商須提供更完整的開發環境，以滿足GENIVI、AutoSAR等基於開放式Linux平台的業界標準，以及RTOS作業系統開發需求。

據悉，GENIVI係許多車廠組成的標準聯盟，專門制定IVI軟體設計標準，至於AutoSAR則鎖定電子控制單元(ECU)和車身網路的安全規範，以加速汽車線傳系統(Drive-by-wire)和ADAS發展；此外，RTOS則適合須即時反應且可靠的數位儀表板或主動式ADAS設計。

徐志亮透露，車廠為加速車載娛樂/安全資訊系統開發時程並節省成本，已開始利用多核心處理器研擬整合型系統方案，因而也需要完整支援並可彈性切換Android、CarPlay、GENIVI、AutoSAR和RTOS等功能用途的作業系統。因應此一設計趨勢，該公司已於今年CES秀出內建虛擬化監管程式(Hypervisor)的車載作業系統開發環境，可運用虛擬機器(VM)技術，將處理器核心資源靈活配置到多個作業系統。

無獨有偶，溫瑞爾亦瞄準車載市場，在2015年北美國際汽車展(NAIAS)展示符合GENIVI 5.0最新版標準，並支援iOS、Android和Windows作業系統的IVI軟體平台，協助車廠實現車機/手機串連應用，以及車載安全系統和ECU管理方案。

溫瑞爾汽車解決方案高級副總裁Michael Krutz表示，聯網、自動駕駛功能讓汽車系統軟硬體設計變得愈來愈複雜，導致汽車製造商亟須增強軟體整合專業能力。為此，溫瑞爾遂積極發展完整支援IVI、ADAS，甚至自動駕駛技術的軟體平台，以協助系統業者加速突破智慧汽車設計難關。

賦予智慧車科技感　車載顯示平台飆創意

圖3　德州儀器DLP產品部門台灣業務經理賴昇彥強調，DLP智慧頭燈控制系統將是品牌車廠實現差異化設計的利器。

隨著智慧汽車軟硬體基礎設計逐一到位，車廠也開始將研發動能注入具科技感，並搭載先進人機介面的車載顯示平台，以吸引消費者目光。李原榮認為，車載顯示方案可採用觸控螢幕、微投影，並導入語音/手勢人機介面，將成為半導體業者下一個主戰場。

德州儀器數位光源處理(DLP)產品部門台灣業務經理賴昇彥(圖3)表示，由於車內機構對平面式的觸控螢幕帶來許多設計和布局限制，因此已有不少車廠改聚焦基於DLP微投影技術的HUD車載顯示解決方案，並將進一步結合虛擬實境(VR)、擴增實境(AR)和適地性服務(LBS)功能，讓汽車更有效連結智慧型運輸系統(ITS)資訊，以創造更新穎的使用體驗。

賴昇彥更透露，許多車廠更已利用高性能的多核心處理器和DLP微投影技術，投入研發數位儀表板、中控顯示平台加影像式ADAS警示螢幕的整合設計，進而縮減多套系統開發成本負擔。因應汽車環境寬溫、系統空間日益吃緊，同時又要支援高畫質(HD)顯示規格的設計需求，該公司今年也將發展符合車規-40∼105℃溫度範圍，並達到720p以上解析度的DLP模組封裝技術。

此外，賴昇彥也提到，DLP模組由數百萬個微鏡(Micromirror)組成，搭配高速數位訊號控制器(DSP)還能實現行人辨識、車燈照射範圍控制等先進功能，因此正逐漸受到高階品牌車廠青睞，各種系統設計原型可望在2016年大舉問世。

飛思卡爾汽車電子微控制器市場經理黃熙亦指出，車載顯示方案將加速從單螢幕邁向多螢幕顯示設計，並將增添2D/3D使用者介面(UI)效果，以及乙太網路音訊/視訊橋接(Ethernet AVB)、通用序列匯流排(USB)、Wi-Fi Miracast，以及藍牙(Bluetooth)等連線功能，以滿足車內智慧手機、平板裝置和穿戴式電子產品連接需求。至於數位儀表板設計則開始從高階車種滲透至中低階車款，中國大陸主要車廠更計畫在2017年全面導入，以增添汽車銷售價值，可望帶動車載顯示處理方案翻新需求。

圖4　Volvo展示汽車V2X應用概念

整體而言，半導體大廠、行動/嵌入式作業系統供應商大舉投入，不僅快速炒熱智慧汽車發展議題，亦有助車廠突破IVI、車載資通訊和ADAS等系統設計桎梏，讓智慧汽車不再只聞樓梯響，加速邁入大量商用階段。

值得注意的是，隨著智慧汽車市場能見度大增，賓士、奧迪和Volvo等一線車廠更已開始聚焦下一階段無人駕駛車，積極導入汽車對汽車(V2V)、汽車對基礎設施(V2I)通訊技術(圖4)，並持續展開實地驗證，可望引爆另一波車載半導體、作業系統發展需求。