型塑自動駕駛體驗的半導體技術

此部落格由汽車系統總監 Mark Ng 撰寫。

重點知識

• 軟體定義車輛正將汽車設計導向可擴展的平台，這些平台可透過軟體更新升級，無需變更硬體。
• 透過感測器融合整合雷達、光達與攝影機資料，是實現更高等級自動駕駛的關鍵。
• 隨著車輛處理更多高頻寬感測器資訊，汽車乙太網路將成為可靠、即時資料傳輸的骨幹。
• 中央運算系統將扮演關鍵角色，透過整合多項感測器輸入，支援精確的物體分類與自主決策。
• TI 的產品組合包括雷達裝置、FPD-Link™ 序列器/解除序列器、汽車乙太網路與 Jacinto™ 處理器，協助工程師開發新一代車輛的端到端架構。

去年夏天在義大利，我屏息凝神，準備駛上一條狹窄的鵝卵石路。當時傾盆大雨毫無止息跡象，我幾乎無法看清前方。儘管如此，我還是踩下油門，肩膀緊繃、雙手緊握方向盤。

這只是令人緊張的駕駛體驗之一。不論是長途公路旅行，或是在車陣中緩慢挪動，許多人都覺得駕駛相當令人緊張。儘管我們可能花數週挑選完美的車輛 ── 仔細考慮哪種座椅最舒適、哪套音響系統音效最好，但當你得時刻留意危險、應對變化的天氣，或是導航陌生路線時，根本無法享受行駛的樂趣。

但若你信賴的車輛能代為應對緊張駕駛狀況，讓你好好享受乘坐的體驗呢？

此未來已不遠矣：預計到 2028 年，全球自動駕駛車輛的投資將成長超過 7 億美元。但要理解未來的車輛，我們必須先了解其架構的演變。

軟體定義車輛 (SDV) 如何重塑汽車架構

談論未來的車輛，就不能不從轉向軟體定義車輛 (SDV) 開始。由於 SDV 搭載了雷達、光達與攝影機模組，因此對未來至關重要 ── 駕駛人無需每隔幾年換新車，就能擁有最新的自動駕駛功能。

對汽車設計師而言，SDV 要求軟體開發與硬體分離，從根本上改變了造車的方式。當汽車製造商將軟體整合至更少的電子控制單元 (ECU) 中，就能讓車輛平台更具擴展性，並簡化空中更新 (OTA) 流程。 這些 ECU 能即時處理特定自動功能的控制，例如自動煞車或自動轉向模組。

整合式感測器融合如何實現更高層級的車輛自動化

當 SDV 集中管理軟體，就能整合先進的駕駛輔助系統技術，進而實現更高層級的車輛自動化。在現今的道路上，最普遍的是汽車工程師學會定義的自動駕駛等級 1 或 2（即使啟用輔助功能，仍需駕駛人親自操控車輛）。但未來會是什麼樣子？

我預期有朝一日，所有車輛都能具備準確的等級 3 或 4 自動化功能，這類功能可在特定條件下自動駕駛車輛。當前的技術進展，將讓未來車輛的功能獲得駕駛人的信任，就像現在的定速巡航功能一樣。我們無需再全權負責緊張的駕駛任務，而是可以信賴車輛系統主導行駛。而這項演變的核心，正是半導體。

要實現更高等級的車輛自動化，必須具備準確偵測、分類物體並即時回應的能力，這需要更先進的感測技術。整合多項感測器資料，以捕獲車輛周邊環境完整影像的概念，稱為感測器融合。例如，若雷達感測器將某物體分類為樹木，另一項技術（如光達或攝影機）可確認這一資訊，並告知駕駛人該樹木在前方 50 英尺處，以便快速採取行動。 

為何未來車輛需要高速、基於乙太網路的資料骨幹

我常說，未來的汽車就像輪子上的數據中心，能無縫處理多個大型高速資料流。

車輛電腦除其他功能外，還能協調車輛周邊高速通訊網路中的雷達、音訊與資料傳輸等任務。儘管車載網路的傳統通訊介面，如控制器區域網路 (CAN)、區域互連網路 (LIN)，對於控制車門、車窗等基礎車輛應用仍不可或缺，但這些介面必須與新興技術無縫整合。為因應新車輛更高的資料處理需求，乙太網路將成為主流技術。車用乙太網路已逐漸成為「數位骨幹」，能有效管理從音訊到標準雷達的各類應用。

隨著車輛具備更高等級的自動化能力，汽車設計師將需要更高頻寬的網路來支援各項應用，包括高解析度視訊、串流雷達。在 TI，我們的產品組合可支援具有不同需求的各種功能，使我們已準備就緒迎接這波網路演變。透過 FPD-Link™ 這類技術，車輛可將未壓縮的高頻寬雷達、攝影機與光達資料串流至中央運算單元，以即時回應各種事件。

設計工程師還必須在中央運算系統中配備強大的處理器，該處理器需整合光達、攝影機與雷達感測器等多項技術的資料，以完成快速、即時的分析，並提供 4D 資料解析，從而更精準地實現物體分類。

憑藉在雷達、乙太網路、FPD-Link 技術與中央運算領域的專業知識，TI 與汽車設計師合作，協助最佳化端到端的解決方案。我們不會只設計單一功能的裝置，而是思考如何最佳化整個裝置生態系統。例如，我們設計的雷達裝置能輕鬆與 Jacinto™ 處理器連接，以實現更快、更精確的決策。

這些進展對未來駕駛體驗的意義

未來，如果我在義大利遇到和今年夏天一樣的道路與降雨狀況，我或許不必親自開車。相反地，我可以信任車輛安全地將我送達目的地，而我只需在座位上放鬆。

未來的車輛或許尚未誕生。但我們今日所研發的技術，正讓未來的車輛 ── 甚至可能是下一代的未來突破 ── 成為現實。