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

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

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

Woodside Capital的AV行業分析師Rudy Burger指出，熱度過后，對新興激光雷達初創企業的資助幾乎不存在。 (LINDSAY BROOKE) 汽車行業在近十年內的關注重點顯然是用于大多數乘用車和輕型商用車的高級駕駛輔助系統(ADAS)，也有人稱之為“SAE L2+級”自動駕駛系統。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級自動化研發主要針對自動駕駛出租車、本地貨物配送和長途運輸這一規模雖小但發展強勁的領域。高昂的成本、不成熟的技術以及傳感器市場蜂擁而至的新“玩家”已經導致了數十家初創公司的出局。

Burger指出：“我們的數據庫追蹤了過去五年里120多家獲得融資的激光雷達‘公司’，我們發現新成立的公司數量超過了市場的吸收能力。”這是他所謂的“ADAS傳感器疲勞綜合癥(ADAS Sensor Fatigue Syndrome)”所導致的。獲得融資的ADAS傳感器公司總數從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：“現在很難籌集資金。”值得注意的是，目前上市的前17家ADAS科技公司中，有6家是中國公司。追求更高算力由于OEM的產品戰略規劃往往超過當前產品周期，因此ADAS/AV傳感器和計算機市場的并購活動依然十分活躍。主要的一級供應商(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采訪的供應商預計，標準的L3級汽車將配備8到10個攝像頭、5個雷達、1個激光雷達、超聲波和濕度傳感器，以及100 TOPS的算力。

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

Woodside Capital的分析顯示，預計到2027年，攝像頭、雷達、激光雷達和車載計算機將大幅增長。(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的主要焦點。”但與個人電腦相比，汽車行業在軟件開發方面仍處于“黑暗時代”。隨著汽車行業的重心轉向“軟件定義汽車”，我們需要一個更通用的端到端操作系統。 在沒有現成的綜合解決方案的背景下，Burger表示：“我認為特斯拉將繼續引領潮流，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。”

Rivian的傳感器首席工程師Abdullah Zaidi看到了行業對遠程激光雷達的巨大需求。(LINDSAY BROOKE) 專家表示，由于攝像頭的不斷升級，ADAS不再受限于光學深度。而雷達方面，工程師們正在努力克服各種信號限制，包括經常導致錯誤制動的“橋下”環境。Rivian的傳感器團隊負責人Abdullah Zaidi表示，不斷升級的4D成像系統有望主導ADAS市場。他表示，4D雷達的探測范圍為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。

硅化電倍增器(SiPM)和短波紅外(SWIR)激光雷達將在乘用車領域發揮重要作用，目前主要供應商正在研發新型邊緣發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：“我們認為遠程激光雷達將比短程激光雷達更早得到推廣。”他表示，目前供應商正致力于降低激光雷達的功耗，使其低于當前最高效型號的功耗，即12-13 W以下。 專家們一致認為，激光雷達的主要障礙是成本：要實現每年超過2億臺的量產，激光雷達自身需要更大的光功率，由此產生高昂成本。在權衡成本與性能方面，硬件的性價比正在不斷提高。Zaidi表示，以探測器為例，行業正改用硅光電倍增器(SiPM)技術。

SiPM是一種固態高增益輻射探測器，在吸收光子后產生輸出電流脈沖。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已經發展成為一種一流的光電探測器，以其高內部增益和低噪聲著稱。此外，SiPM具有緊湊的機械結構，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。

羅拉貝格預計，到2030年，將占高檔汽車材料清單20%的半導體在制造功能更強、成本更低的傳感器方面發揮著越來越重要的作用。總部位于比利時的半導體開發商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、固態激光雷達解決方案，可在短波紅外線(SWIR)的范圍內工作。 他解釋說：“短波紅外線接近自然光。”Imec公司還在開發使用QD(量子點)傳感器的短波紅外成像技術，用于感應汽車乘員。Latre認為，隨著攝像頭、雷達和激光雷達演變成一個單一的單元，傳感器數據融合將朝著他所謂的“傳感器技術融合”的趨勢發展。但他也承認，離散傳感器可使OEM更加靈活地在車輛上布局。與AutoSens大會上的其他行業專家所見略同，他強調，當ADAS功能從L2級提升到L4級時，對算力的要求將“巨幅”提升。 為支持不同模態中更先進的傳感，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級增長。

” Latre認為，從通用的單晶片系統級芯片(SoC)到更多特定領域的解決方案，汽車“半導體”將成為當前汽車電子電氣架構革命的一部分。Imec公司正在研發“芯粒(Chiplets)”技術，即基于比SoC架構的尺寸更小、功耗更低的芯片。這種芯片可減小激光雷達模塊的外形尺寸，實現更高的封裝效率(Imec還瞄準了無人機和醫療市場)。該公司正在開發波長在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芯粒。Latre表示，芯粒的另一個優點是上市時間更快。

梅賽德斯L3級駕駛系統KonstantinFichtner在AutoSens大會上關于全新梅賽德斯-奔馳Drive Pilot系統的演講備受期待。被吹捧為奔馳首款(也是業內首款)SAE L3級(目前僅面向德國市場)量產汽車駕駛系統，Drive Pilot在奔馳現有的L2級駕駛輔助系統的基礎上增加了激光雷達、先進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駕駛系統均包含這些設備。此外，系統還包含了一個更夠提供更精確的汽車定位的新天線陣列。 根據內華達州關于自動駕駛汽車法規第482A章，內華達州將成為美國第一個批準L3級自動駕駛汽車上路的州。據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”是在2030年之前推出L4級系統。

梅賽德斯的Konstantin Fichtner表示，對車載計算能力的需求不斷增加，可能會導致處理器的主動冷卻。(LINDSAY BROOKE) Fichtner將L3級系統定義為“有條件的自動駕駛”。他表示，有了L3級駕駛系統，“你會愛上交通堵塞”，因為車輛接管駕駛任務時，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，可能是世界上搭載最復雜ADAS的量產車。 Fichtner表示：“搭載Drive Pilot的汽車在每次行駛的過程中，都會通過10個數據記錄器記錄6萬個信號。”正如AutoSens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據量的增加而提高。他表示，未來的ADAS甚至“可能需要進行主動冷卻”。

審核編輯：彭菁