英飞凌科技何芳:半导体技术驱动着汽车智能化前行
“GIV全球智能汽车前沿峰会”于6月20-21日在深圳隆重举行,本次大会由中国电动汽车百人会主办。大会邀请了行业内专家讨论智能汽车的发展进程与发展路线,研究当前智能汽车核心技术进展与未来发展,并就智能汽车中的5G通信技术与智能汽车测试技术与测试方法、智能汽车的法律法规与标准等核心问题展开研讨。
6月21日以“智能汽车前沿技术 ”为主题的前沿技术与领袖峰会( I) 召开。此会议主要内容包括:智能汽车在环境感知、算法、决策等方面的领先技术;雷达等先进部件;关键芯片技术;智能汽车相关信息安全技术;光学技术及应用;智能驾驶操作系统;先进仿真技术;驾驶行为与心理学研究。
英飞凌科技(中国)有限公司市场部负责人何芳出席会议并作主旨演讲。
以下为发言实录:
我想从汽车的感知系统、汽车的大脑以及汽车的控制系统来跟大家说一说,在实现汽车智能化的背后,半导体的技术驱动着汽车智能化的前行。
传统能源石油、汽油都即将会枯竭,而人类的生存环境也变得更加恶劣,所以更清洁的、可再生的能源将替代传统能源,零排放必然会实现,同时,随着汽车智能化的进一步系统完善,汽车对人做决策的依赖会逐渐的淡化,最终我们的驾驶者会成为乘客。同时,无论车如何去变,功能如何强大,最终车还是那个车,它必然还是以操纵性和舒适性为主。
提到汽车智能化,不得不谈谈全世界对汽车智能五个步骤的理解,简单说来是解放双脚、解放手、解放大脑、解放眼睛。当我们实现解放双脚,不用通过双脚再去切换速度的时候,就实现了智能控制化的第一步,我们叫Level 1,当进一步的有了更多的辅助、制动系统包括在能够在高速公路上完成辅助的ABS系统,必然会帮我们释放掉我们的双手。第三步,当实现了释放双脚、释放双手的时候,我们有更多的雷达系统、感知传感器,会帮我们感知外部的环境和车辆行驶的状况,进一步释放了我们的眼睛。等到感知系统已经在车辆上实现的时候,便到了第四步和第五步,汽车会学习人类的经验,通过人类经验的自我学习和深度学习而做出一些决策性的应对,所以慢慢的也不需要人去做决策。
从PPT上可以看出,Level 3以后才是辅助驾驶真正进入了汽车智能时代。
1908年福特公司量产了第一辆量产车,几乎一个世纪的时间都是用于解决汽车的电子化和汽车的自动化,但是从2006年开始,汽车进入了一个智能化的高速发展时期。从这张图上大家可以看到,基本上到了2018年,很多一线的品牌包括宝马、奥迪,它们已经进入到了Level 3和了Level 4,就是汽车已经开始进入了智能化,已经开始用大脑开始帮人类做一些决策。
汽车智能化的背后有哪些汽车相关的系统支持实现汽车的智能化。首先,从执行层面来看,传统的刹车系统、悬挂系统、转向系统以及引擎系统,是车辆的执行部分,大脑要告诉它应该如何做出应对。感知系统,主要是由各种各样的传感器,包括系统和系统之间的连接以及一些融合的技术,来帮助过滤感知系统告诉大脑现在感知到的是什么样的情况。最后我们需要比较强大的中央处理器,进行判断我应该做出何种应对。
然而,汽车在日新月异智能化的同时,我们不得不考虑汽车的安全性,所有的智能、所有的功能都是建立在汽车的功能安全基础上。这里我想举一个例子,半导体的技术如何实现释放双脚?这里是一个发动机管理系统,可以看到,首先,针对外部的感知系统,在左边有很多的传感器,中间红色的模块是一个高度集成化的大脑,在右边的是一个驱动,驱动所有执行的驱动器的一个模块,可以看到,通过传感、大脑、执行,有效的将系统、发动机的管理融为一体,所以半导体行业也不仅仅是一个半导体的芯片提供者,我们更多的是站在一个系统的基础上帮助客户实现系统的目的。
随着进一步释放双脚,发动机将不会存在,会有更多的大功率的电机去取代发动机,这个时候对于半导体的挑战和技术来说,不光需要有大脑、控制驱动器,更需要有一些能够控制高压模块的一些模块。所以半导体行业不光是提供半导体芯片,更多这个时候我们给客户一些更灵活的选择,你可以选择芯片你也可以选择裸带,或者直接跟半导体公司买这个高压模块。
谈到了解放双脚,进一步谈怎么解放双手。现在大家都听到,比如说我们有自动的停车、自动的驻车系统,这一切都是当某一些系统失效的时候,我们会看仪表盘上的提示,传动系统失效了,特别是在B级、C级车上会经常看到这样的功能。可是随着智能化的进一步加强,不光要告诉我们现在失效了,同时要替代大脑做出一些决策。这里就是一个例子,是以EPS方向盘助力系统来解释半导体如何实现这个功能,首先两套独立的系统、两套独立的大脑、两套独立的感知系统。当在高速公路上电机不转的时候,告诉你发动机失效,通过系统之间的逻辑开始启动第二个备份的系统,而这个备份系统一定是在电机失效之后启动,系统的逻辑和配合也要求半导体的供应商要走到整车甚至系统中去,以了解整个整车要实现的功能。
刚刚我举的EPS的例子,这里是一个更具体的说明,我们实现冗余、实现决策这样一个技术,半导体的供应商已经准备好DEMO板包括模块在内的技术,从技术发展来看,当一辆车有了新的功能、有了更智能的雷达系统,真的到车辆普及这样的系统可能需要10年甚至更长的时间,而半导体的技术有的时候可能要到20年以后才会在车辆上广泛应用,所以这时我们更多的是告诉做系统的客户以及整车,我们哪些技术成熟了,能够提供哪些分享,能够帮助实现系统上如何的融合。
我们解放了双脚、解放了双手进一步要谈谈解放双眼。我们都知道,根据智能车辆不同五个等级的要求,从前面的感知到后向双侧的感知、到全方位360度的感知,都要求越来越强大的感知能力,我们需要得到的信息越来越精确,可是这个背后需要一个非常强大的大脑。这里我们来举一个雷达系统的例子。我们的一个大脑驱动两个通道的雷达,四向输入、两向输出,同时通过雷达反馈来的系统,我们要告诉车辆我们的决策是什么,我们要应对什么。
车还是那个车,功能变得越来越强大,对半导体技术的挑战是怎么样在更小的空间里面实现更多的功能,所以大家可以看到,这是一个对比,在一张名片上,我们的芯片大概只占到名片的1/12,而我们的雷达,绿色电路部分的雷达可能只相当于我们一个小指甲盖这么大,所以两个指甲盖的空间加上一个1/12的名片,就可以实现雷达系统的控制。
同样,随着技术更新的日新月异,技术更新的周期越来越短,我们都会面临一个瓶颈,这个技术能活多久就会到下一个技术的更新?所以为了帮助我们的客户缩短它的研发周期,减少它的项目投入,我们也开发了同样平台之间不同等级芯片的兼容性,比如说在低端雷达上四通道的TC33、TC39系列,它可能是兼容的,包括软件的定义都是一样的,所以之前的板子在升级的时候,可能外围电路不需要做很多的改变,只是增加一些功能就可以用到之前的板子,同样针对长安或者大众不同的要求,我也要做些平台性的产品,可以根据客户的要求去做,用两通道,搭载两个大脑,需要三通道、四通道可以搭载更多的大脑、更多的传感实现产品的平台性,而减少研发的投入和缩减研发周期。
谈到解放大脑,在半导体行业,控制平台是强大的处理器,英特尔在电脑、在手机里面,安卓系统做一些平台性的处理器,可是这些处理器它只会处理数据,功能很强大,但不会做出决策,因为它不了解路况,没有功能安全的经验。而我们对汽车有更深的了解,对汽车功能安全以及车辆的行驶状况有更深体会,告诉这些处理器,针对它所涉及到的信息应该做出如何应对。在半导体的技术发展前沿上会强强联手,我们会和更多的强大的处理器公司合作,告诉他我们为了要实现最终客户、最终车辆的这些应对,需要他和我们做技术上的哪些融合。
刚刚我们提到了脚、手、眼和大脑,接下来我们说说身上的血管,因为没有血管、没有这个养分、没有这个电是不能够去启动控制我们这个车辆。随着新能源车、电动车的进一步成熟,实际上不同整车的配电的方式也是不同的,有主干式的、集充式的、环状式的以及区域架构式的,这就要求芯片要更多地去了解客户配电方式的要求以及对每个子系统它供电要求的Smart。比如电机驱动系统,它需要更大的功率,可能是双向供电,12V到48V,可能到某一个子系统里面就变成了3.3V和5V,所以根据不同系统它要求的血液量,我们做到了电源管理的智能化,帮助实现这个血液更高效的去配合汽车电子化、智能化的实现。
最后,要打通智能化的最后一步,是要增加这个车辆的社会性,它更是一个群体,要跟别的车去沟通,要知道别的车辆发生了哪些数据,同时也要跟整车以及这个系统包括云端去告诉我们它在什么位置、现在的车况是什么样的,所以要实现这最后的一公里、最后的智能化,它会变得更开放,会让所有人知道它的信息,让所有人看到它,可是可能会遭受黑客的攻击,我们的系统将变得不安全,这种情况下半导体行业是如何应对的呢?
这里我来举一个例子,当汽车的ISO告诉我们现在需要升级系统,我们的车不会像手机一样突然停机下载再更新,因为会影响到我们的车辆行驶安全,这个时候就会有一个中央的存储器,大脑接收到云端系统告知它,现在有信息需要更新,它会去进行识别,进行身份的双向认证。首先,需要整车是不是有签名,然后再确认车辆签名和整车签名是否一致,然后给出指令,同意下载。当信息下载到中央处理器之后,等到车辆进入安全的状态或者休眠的状态,它要启动唤醒子系统,告诉子系统现在要更新,做这个子系统的比如说德尔福也好、大陆电子业好、Roadstar也好,会有一个签名的双方验证,德尔福说这个是我的系统,我认可这个系统的更新,这个时候中央处理器大脑就会发出指令给到中央处理器,你可以把系统更新到这个目标的子系统。所以,解码、加码、验证,这个是半导体行业帮助实现智能化的最后一步。
谢谢!
(能见App根据速记整理,未经发言嘉宾审核)