分析機構Strategy Analytics調查指出，電動汽車市場與其所需的支援技術，預告著未來幾年將有前所未見的成長機遇。Strategy Analytics動力裝置、車體、安全、底盤（PBCS）暨電動汽車服務（EVS）執行總監Asif Anwar表示，電動汽車的應用現在是汽車半導體市場成長的一大關鍵潛在因素，相關的半導體需求預計將在2021至2026年間，以31％的年均複合成長率增加。電動汽車變革已到來，基於領域與區域架構前沿的新一代電動汽車平台正推動普及數位座艙、先進駕駛輔助系統（ADAS）與聯網汽車。

汽車邁向電氣化

全球正邁向汽車電氣化，汽車製造商也開始運用半導體技術來優化性能並加速開發，促使更多人能夠買得起電動車。

在這種展望全球電動車未來發展願景的氛圍下，汽車產業正加速變化。汽車製造商大膽宣稱 2030 年的汽車會與當前的路上常見的車型極為不同。而全球正邁向汽車電氣化，汽車製造商也開始運用半導體技術來優化性能並加速開發，促使更多人能夠買得起電動車。製造商製造最後一台採用內燃機的汽車只是時間問題，未來汽車的樣貌將永遠改變。

TI 行銷資深副總裁 Keith Ogboenyiya指出，對於電動車的瞭解，可以參考許多線上評論和報告，並深入研究，找到最適合的汽車。除了希望能夠採用創新技術，同時又兼具可靠、經濟實惠、安全和舒適。一般來說，駕駛者注重的車用功能如下：

●快速充電和更長的續航里程

●道路行駛的高性能和安全處理

●即時汽車診斷，可按照駕駛需求和偏好進行設定，並且確實出現在看得見的視野內

●無縫連接所有裝置內容的流暢體驗

●絕佳的音訊和語音性能，帶來最佳的音響和使用者體驗

●隨手可及的創新和適應性操控中心，完善個人化的車內體驗，包括座椅功能、照明選項和空調控制

●先進的安全功能，例如盲點監控和前端雷達，藉以避免事故並保護乘員

車用半導體需求

圖一 : 催生新世代車輛需要大幅整合半導體功能。（souce：bmw.com）

隨著第三代半導體SiC MOSFET的興起，更高壓、更高頻、更高功率密度的車用系統，發展趨勢也漸漸成形。而事實上，應對全球氣候變化挑戰，在碳減排和提高能源效率的目標驅使下，可再生能源、新能源技術的應用，在工業和汽車等領域得到快速發展，這也大大擴展了類比晶片的處理和傳輸應用，特別是在新能源汽車的應用領域上。

包括人工智慧、電氣化汽車、擴增虛擬實境與5G等頂尖應用，都必須在不增加生產成本的情況下，發展高頻寬、高效能與低功耗的元件，半導體產業因此轉而致力於異質整合設計。透過製造、組裝與封裝，將多種不同元件或具備不同尺寸與材質的晶粒進行整合，以便提升元件效能。

在車輛的設計上，感測能力已經成為不可或缺的車用配備。就以目前還採用內燃機的汽車為例，隨著環保法規的完善，以及排放標準的升級，車用發動機為了充分燃燒，減少碳排放，通常需要在進氣歧管上安裝溫度壓力感測器（TMAP），快速精確的控制空燃比，以實現動力性、燃油經濟性和排放之間的平衡。

而在新能源汽車上，由於強弱電路之間的信號轉換，也使數位隔離晶片的需求明顯提升。新能源汽車常有安規與性能方面的設計需求，因此汽車的三電系統，包括車載充電器（OBC）、BMS、逆變器、電動空壓機、PTC驅動器等高壓模組，都需要採用數位隔離晶片。

在車用的高壓電流檢測中，通常採用霍爾電流感測器和分流器採樣兩種方案，前者具有天然的隔離特性，而後者需要增加隔離運算放大器或調變器來進行電氣隔離。相較之下，分流器加上隔離運放、調製器的採樣方案，具有更高的精確度和更低的非線性度，同時失調電壓和失調電壓溫漂較低，且不易受到外部磁場的干擾，因此更常被工程師採用。

感測器融合應用

圖二 : 藉由感測器融合，車輛可幫助駕駛應對風險。（souce：ti.com）

ADAS技術逐漸擴展到對時間較敏感的關鍵應用上，例如緊急剎車、警告和避免汽車正面碰撞，以及盲點偵測等，因此結合來自多個感測器的資料將有助於做出可靠、即時的決定，以實現更安全的自動駕駛。

人工智慧輔助攝影機可以使汽車進行路標的辨識路標，並保持在車道線內，讓行車變得更智慧、更安全。但很多時候，駕駛人和攝影機的視線都無法辨識路況，例如遇上濃霧的狀況。TI先進駕駛輔助系統總經理 Miro Adzan 表示，攝影機在識別物體上是一個很好的選擇，但在惡劣的天氣或夜間效果不佳。雷達卻仍然能在下雨、下雪或起霧時正常運作。駕駛輔助系統需要整合一系列不同的感測器，協助汽車充分發揮這些不同技術的優勢。使用不同類型的感測器所展現的優勢，不僅止於可針對不同條件或切換這些感測器的應用。既使在晴朗的天氣，雖然攝影機拍攝物體細節的能力更強，但透過雷達卻還能夠更準確測量物體的距離。

隨著感測技術擴展到對時間敏感的關鍵應用上，例如緊急剎車、警告和避免車輛正面碰撞，以及盲點偵測，設計工程師就需要結合不同的資訊來源，藉以提供可靠的即時決定。

在目前，先進的安全系統不再只有高端汽車的專屬配備。美國生產的汽車，將近93%都配備

至少一項的ADAS功能，而自動緊急剎車也預計將成為美國99％新車的標準配備。這樣的發展，是由於感測器成本降低和尺寸縮小的結果，目前 TI的毫米波雷達感測器已經可以將整個雷達系統整合到硬幣大小的晶片中。

雖然價格合理的感測器日漸普及，開啟了新的應用層面，然而 ADAS 工程師也因此面臨新的挑戰，他們需要設計能夠匯集所有資料串流，並有效處理這些資料的系統，同時滿足合理價格和功率的嚴格限制。這些資料進入中央處理器之後，會整合到汽車周圍環境的統一模型中，這通常需要計算密集型訊號處理和深度學習演算法，因此所需的功率輸入和熱量輸出會增加。汽車的實體限制，對電池和冷卻基礎設施的尺寸與重量造成嚴格限制，因此 ADAS 工程師需要專門設計能有效執行這些任務的處理器。

在單一感測器 ADAS 系統中，在偵測物體前會在感測器附近預先處理資料，以便立即使用這些資訊。不過，感測器融合需要將原始的高解析度資料立即傳輸到中央單元進行處理，藉以形成單一、準確的環境模型，避免汽車發生碰撞。TI FPD-Link產品總經理 Heather Babcock 說，所有資料都來自於感測器節點，最大的挑戰在於確保所有資料同步，汽車才能瞭解周圍發生的情況，並做出重要的決定。為了即時傳輸同步資料，高頻寬、未壓縮的傳輸能力相當重要，因為壓縮資料會導致延遲。

結語

催生新世代車輛需要大幅整合半導體功能。例如恩智浦目前正從硬體定義的世界，以車輛內的ECU為基礎，轉移至以統計帶動軟體定義的世界，因此可以創造新商機和經驗，最終能無線更新車輛，並催生連接智慧車輛，而且會隨時間進展越來越聰明，在資安、安全、新使用體驗上都會越來越好，最終將提供更佳價值給客戶。

從這些廠商的發展經驗可以看出，積極將半導體效能提升到下個層次，才能回應新世代智慧型車輛需要的更新、更高效能應用等特色。並提供真正的行車體驗，為OEM廠商帶來商機，產生新營收模式，降低營運成本，並提升用戶體驗。

*刊頭圖(source：microsoft.com)