送走2023，迎来2024，势必要反思一下ADAS（高级驾驶员辅助系统）和AD（自动驾驶）技术的发展，更要展望一番汽车领域新的应用方向。
ADAS能够为驾驶员的驾驶提供辅助，同时消除可能的人为误差。ADAS使用各种传感器收集的数据来感知车辆周围的环境，为驾驶员提供信息或在必要时采取行动。ADAS功能包括盲区检测、两侧来车预警和前车碰撞预警等，这些功能的重点是确保驾驶员安全。
简而言之，ADAS就是确保驾驶过程的安全，避免潜在的危险，从而减少交通事故的发生。至于AD嘛，还有很长的路要走。
实现ADAS或AD的技术手段可以说是多种多样，之所以如此，是因为每种感知技术都有其自身的优缺点，融合互补才能相得益彰，相关市场也因此而呈现多样化的景象。
自动驾驶比人们最初想象的困难得多
自动驾驶的分级是由美国交通部下属NHSTA（国家高速路安全管理局）和国际汽车工程师协会共同制定的。其中，NHSTA将其分为L0到L4五个等级，而国际汽车工程师协会则将其分为L0到L5六个等级。
不管怎么分级，由于法规和社会以及许多技术方面的原因，事实已经证明，要实现L4和自动驾驶，比人们最初想象的要困难得多。不过，自动驾驶的两条路线已相当明晰——从L2逐步过渡到L4，或者直接过渡到L4以上。
2023年5月，NHSTA提议引入一项新标准，轻型汽车和卡车必须使用AEB（自动紧急刹车系统），同时严格规定，即使在黑暗条件下也要能检测到行人。这有可能会改变游戏规则，因为目前的AEB与雷达和可见光相机（摄像头）互相融合得还不错，但这种硬件在黑暗条件下的性能非常低。这意味着车企可能需要采用另一种传感器（Thermal camera）——热像仪来满足上述要求。
传感器应用中国已走在前面
在传统传感器与新的传感器技术共享市场的当下，中国已走在了ADAS创新的前列，摄像头模块新兴玩家不断涌现。
摄像头模块新兴玩家
2023年10月，Yole SystemPlus忍不住拆解了中国的DMS（汽车驾驶员监控系统），想看看盒子里到底都有什么东西。DMS的应用包括驾驶员监控，包括嗜睡以及分心检测，作用是眼动追踪、视图追踪；驾驶员生物特征验证以及手势识别。由于图像只用于内部计算，DMS不需要高分辨率，永远不会显示给驾驶员看。
拆解的搭载DMS的车型有理想L9、欧拉好猫和问界M5，安装位置包括后视镜上方、驾驶员侧左柱侧挡风玻璃。
中国车型DMS相机实例
对图像传感器的分析显示，2个传感器来自豪威科技，另一个来自英飞凌。两款豪威科技的传感器分辨率都在2MP左右，并基于几年前开发的OmniPixel 3-GS（全局快门）技术，使用FSI（前侧照明）。这表明，这些车辆中的驾驶员眼睛跟踪功能不需要太先进的技术。
问界M5中的英飞凌传感器使用了更新的3D i-ToF（3D间接飞行时间）技术，除了视图跟踪外，还实现了手势识别和面部识别等更复杂但也不那么重要的功能。这可以被认为是一种更豪华的设计选择，而不是严格意义上的安全选择。
3款DMS图像传感器的特性
值得注意的是，DMS系统主要依赖于廉价的模制塑料透镜，而不是外部相机中的磨砂玻璃透镜。对于近红外光源，3个系统中的2个（L9和M5）选择了VCSEL（垂直腔面发射激光器），比欧拉系统中较便宜的LED光源更昂贵，性能更好。
DMS的透镜和光源
中国车企也在使用本地供应商的产品快速部署激光雷达，2022年中国激光雷达制造商控制了73%的市场份额。事实上，激光雷达在欧洲几乎没有什么吸引力，主要是因为欧洲车企还没有大型项目，市场仅限于高端、低销量的车型，主要由法雷奥供应。
据Yole统计，美国、欧洲、日本加韩国的车企2023年各自发布搭载激光雷达的车型都在个位数，而中国已经和即将发布的车型超过百款。在价格方面，国际上的激光雷达在800-1000美元，中国是600-800美元。
激光雷达搭载量和价格
2023年，与欧洲或美国车企发布的车型相比，中国车企发布的几款车型传感器数量也多得多。但由于监管方面的问题，这些中国汽车仍被归类为“脱手”类别，和特斯拉一样。如果法规发生变化，有可能会通过OTA更新启用更复杂的自动驾驶应用，因为这些车的传感器和计算硬件已经预装到位。
在无人驾驶应用方面，中国尚没有允许此类应用的法规，但中国的车企正在开发NOA（自动辅助导航驾驶）系统。在世界其他地区，日本、欧洲（德国）已经实施了监管，英国和美国一些州（如加利福尼亚州和内华达州）也在加快监管步伐。
中国正在开发ADAS和AD的新平台，将使用越来越多的传感器，包括激光雷达、摄像头和雷达。例如，比亚迪的仰望U8 SUV有33个智能驾驶传感器，包括3个激光雷达、5个毫米波雷达和12个超声波雷达及13个高清摄像头，可实现高阶智能辅助驾驶，其传感器数量几乎是第四代Waymo robotaxi的两倍。
汽车传感器将向四个方向大规模转型
毋庸置疑，电动化和ADAS技术在汽车中的集成将为半导体传感器创造巨大的市场机会，特别是伴随ADAS和AD的发展，每辆车的传感器含量会不断增加。
据Yole Group统计，2022年全球汽车市场的传感器出货量为54亿个，包括成像传感器、磁传感器、MEMS压力传感器等，收入为78亿美元；预计到2028年，全球汽车传感器出货量将增长至83亿个，市值将达到140亿美元。
汽车应用传感器市场
自20世纪半导体开始在汽车中应用以来，传感技术的含量一直在增长。最初是为了优化动力总成效率，之后越来越多的安全问题使一些传感器成为强制性配置，如ABS、ESC、安全气囊等。这些技术首先进入高端汽车，近年来，创新已扩散到中低端车型，催生了一个巨大的产业。
时下，传感器已成为汽车创新核心的基础，Yole认为，未来几年汽车行业预计将在四个方面进行大规模转型：动力总成、ADAS和安全、用户体验以及车身和底盘。
第一个方面是动力传动系统。随着电池容量的增加和开发800V电池的总体趋势，预计未来几年，磁（隔离）技术在OBC、DC-DC、逆变器和电源模块中的电流传感普及率将持续上升。事实上，分流传感器价格低廉且非常准确，但没有电流隔离。因此，未来几年技术将从分流传感器转向磁传感器。
此外，电池必须保持在最佳温度范围内，以确保更好的性能，并符合安全要求，并提供更长的使用寿命。为此，将磁性传感器放置在热阀上，可以精确控制冷却/加热流体的注入。因此，预计每辆纯电动汽车的传感器（纯电动汽车动力系统专用传感器）含量将从2022年的4.3美元增长到2028年的6.5美元。
第二个方面是ADAS和安全性。其中CMOS图像传感器有望继续发展，以增加每秒帧数、动态范围和温度耐受性。虽然这不是一个重大的技术变化，但主要是为了满足Tier 1和车企的需求。
雷达传感器的发展方兴未艾，下一个重大变化在于引入4D成像雷达，以实现低于1°的角分辨率，这是传统3D雷达所无法企及的。这一技术的发展与MIMO（多进多出）技术的进展关系很大，能够在保持雷达合理物理尺寸的同时增加虚拟孔径。
与图像传感器（摄像头的重要组成部分）和雷达相比，激光雷达技术还很年轻，但其变化多端。激光雷达的主要改进与其可以探测的距离有关。使用不同类型的激光器，如EEL（边发射激光器）、VCSEL或光纤。不过，主要的改进都与接收器有关，技术上正在从APD（雪崩光电二极管）过渡到更灵敏的SPAD（单光子雪崩二极管）和SiPM（硅光电倍增管），这将导致每辆车的ADAS和安全传感器含量从2022年的45美元增长到2028年的87美元。
第三个方面是用户体验。多年来，车企为了实现产品差异化，不断增加各种功能，车内舒适度也在日益提高。在自动驾驶的推动下，驾驶员和乘客将需要更多的娱乐，但预计不会有真正的突破性技术，更多的传感器主要用于舒适性应用。例如，MEMS传感器用于改善电话通话和噪音消除应用；电容式传感器将取代物理按钮；雷达用于乘客监控。此外，环境传感器将成为改善舱内空气质量的关键器件。这些方面的传感器的复合年增长率将达10%，2028年将超过29亿美元。
第四个方面是车身和底盘。这一方面的主要创新将围绕制动和线控驱动技术的发展，以去除汽车的液压部件。其中，磁性传感器对于踏板位置感测和电机位置监测至关重要；此外，智能胎压监测系统模块将逐步采用，不仅可以测量轮胎压力，还可以向主处理单元提供有关轮胎质量、天气状况和汽车负载的重要信息；其他应用还包括监测驾驶员在座椅上的位置，并在长途旅行中随着时间的推移稍微调整其位置。车身和底盘的复合年增长率为7%，预计2028年的收入将接近14亿美元。
汽车传感器市场主要趋势对每辆车的影响（单位：美元）
2024：所有车企的战略之年
尽管半导体对汽车行业正在进行的颠覆性转型至关重要，但大多数参与者，无论是车企还是Tier 1，都还没有明确的半导体战略，还需要用半导体技术和供应链方面的专门知识来武装自己。如果车企要涉足半导体，需要优先考虑ECU等重要部件，并与制造商和代工厂建立新的关系。至于各种传感器，还是应该交给专业的半导体厂商和系统集成商去做。
总之，ADAS和AD加上电动化，将在未来几年改变汽车传感器的行业格局，预计该行业及其供应链将进行重大重组。因此，现在是制定战略商业计划并与合适的合作伙伴合作的时候了。
END
