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汽車工業(yè)經(jīng)過100多年的發(fā)展進入到智能駕駛時代，要實現(xiàn)智能駕駛，汽車必須從一個機械系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為一個可以感知環(huán)境、路況以及駕駛員、乘員的智能系統(tǒng)，轉(zhuǎn)化的關鍵是車上的各種傳感器可以感知并獲取各種有用的信息，經(jīng)過處理分析后進行相應的隨動處理，那其中要實現(xiàn)智能駕駛必須有各種傳感器，這些傳感器會有什么發(fā)展趨勢？我們什么時候可以實現(xiàn)5級自動駕駛？來聽聽汽車傳感器領先廠商ST的分享。近日，意法半導體亞太區(qū)模擬器件、MEMS和傳感器事業(yè)部(AMS)， MEMS產(chǎn)品市場應用負責人Davide Bruno給中國媒體分享了ST車用MEMS和傳感器發(fā)展的策略。

他指出，2019年的汽車電子市場總規(guī)模在350億美元區(qū)間，分為傳統(tǒng)汽車核心電子（約占65％）和數(shù)字化與電動化（占35％）兩部分。而3到5年以后，汽車數(shù)字化和電動化占比將達到60％以上，而傳統(tǒng)汽車核心電子將降至40％以下。這意味著半導體器件將大幅度在汽車采用，目前ST 的很多器件已經(jīng)應用到汽車電子中。

他表示由于COVID-19疫情全球蔓延，汽車電動化的速度比以前快很多。他預測到2024年，電動汽車的總份額將在37％的范圍內(nèi)，未來有兩個大的趨勢已經(jīng)要到來：一個是共享汽車，共享汽車將占10％以上，這將為包括ST在內(nèi)的公司提供很多機會，這意味著傳統(tǒng)汽車模式正在發(fā)生變化，因此許多OEM和一級供應商正在重新考慮他們的新車如何滿足消費者和購車者的需求。另一個趨勢就是汽車聯(lián)網(wǎng)化發(fā)展，這兩個趨勢給半導體產(chǎn)業(yè)尤其是傳感器產(chǎn)業(yè)帶來了新的應用機遇。傳感器在汽車市場的機遇

他指出，要實現(xiàn)智能需要大量的傳感器，這些傳感器包括攝像頭、激光雷達、長距離雷達、近距離雷達和汽車超聲傳感器、運動傳感器、環(huán)境傳感器、麥克風等等，這些需求可能會給每輛車創(chuàng)造出幾百美元的價值貢獻。

他表示ST認為對汽車傳感器來說，有4大增長動力。第一個是共享汽車和汽車門禁。第二個是路噪抑制，為乘客提供更好的乘車體驗，第三個是5G網(wǎng)絡，第四個是ADAS推動。

他解釋說無鑰匙門禁系統(tǒng)用一個簡單的加速度計實現(xiàn)開鎖進入汽車，ST擁有功耗最低的加速度計，從而可以實現(xiàn)無鑰匙門禁等汽車應用。而路噪抑制系統(tǒng)要復雜一些，這個系統(tǒng)有多顆傳感器，例如，檢測車輪振動的加速度計、感測和記錄車廂內(nèi)部噪聲的麥克風，許多OEM解決方案有4個、6個甚至8個麥克風，還有檢測車輪的4個加速度計，所以汽車對傳感器的需求是非常大量的。

在車聯(lián)網(wǎng)方面也需要大量的傳感器例如MEMS和慣性測量單元，ST提供6自由度慣性單元，即所謂的6DOF模塊，將3軸加速度計和3軸陀螺儀完全集成在一起。此外還需要內(nèi)置測斜計的汽車警報器，檢測碰撞的車險控制器等等。在ADAS方面需要的傳感器就更多了，例如毫米波雷達、激光雷達、攝像頭等等，而且需要傳感器融合，此外，他還強調(diào)指出ST還專門研發(fā)用于在汽車組裝生產(chǎn)線上檢測雷達傾斜度或穩(wěn)定性的傳感器。因為對于任何激光雷達或雷達系統(tǒng)，整個系統(tǒng)與汽車水平面的傾斜角，對傳感器測量準確度至關重要。因此，需要使用測斜計傳感器檢測激光雷達或雷達系統(tǒng)本身在安裝過程中和在正常使用汽車的過程中是否存在失準情況。自動駕駛對傳感器的需求

他表示ST認為2021年生產(chǎn)的汽車中有三分之一（33％）將是2級和3級自動駕駛。相對于1級，這是一個巨大的飛躍。但要升到4級和5級，則需要制定清晰的系統(tǒng)路線圖。業(yè)界需要在更大程度地融合不同的子系統(tǒng)，包括雷達、激光雷達等。顯然，5級自動駕駛不再需要駕駛員開車，他們只是坐車從A點移動到B點，無需了解任何汽車知識。

而不同的自動駕駛級別都會用到超聲雷達、長距離雷達、近距離雷達和激光雷達等傳感器。他認為2022年可以實現(xiàn)3級自動駕駛，而實現(xiàn)5級要到2040年左右了。

他表示這個預測有點保守，不過總體來看，到2040年，大多數(shù)汽車將實現(xiàn)全自動駕駛，為了達到5級無人駕駛，需要30多種傳感器協(xié)同工作。因為不是只有一種特定的傳感器就能讓我們達到5級。汽車傳感器發(fā)展大趨勢

他認為目前是汽車傳感器應用的第三次浪潮，汽車傳感器第一次應用浪潮是從1974年的安全氣囊開始的（福特在1971年進行了首次實驗），主導了主動安全應用到來。

當汽車變得更豪華或者有很大的屏幕時，信息娛樂系統(tǒng)出現(xiàn)，需要使用更多的傳感器，稱為非安全應用，主動安全和非安全應用之間這段時間稱為第二次浪潮。

現(xiàn)在我們進入了第三次浪潮，它始于主動安全，因為主動安全是自動駕駛汽車的一部分。ST正與所有一級和OEM汽車制造商一起謀劃這次應用浪潮。他表示在安全性應用方面，ST是安全氣囊市場參與者。非安全應用包括遠程信息處理、定位導航、無鑰匙門禁等。而ST是全球公認的汽車非安全應用芯片第一大制造商。他分享了未來車用傳感器發(fā)展的幾個趨勢：1、MEMS麥克風將在所有汽車應用上取代ECM駐極體麥克風

“我認為麥克風是一個很有意思的汽車產(chǎn)品。首先，汽車行業(yè)沒有麥克風技術標準。ST是探索汽用麥克風性能的先驅(qū)之一。今天，我們清楚地看到有4種應用在推動對汽車麥克風的需求。首先是免提電話，其次是使用多個麥克風抑制路噪的降噪系統(tǒng)，緊急呼叫，最后是車內(nèi)通話應用。MP23DB01HP是我們提供給合作伙伴和客戶的工業(yè)級產(chǎn)品。”他強調(diào)。2、汽車安全功能用慣性傳感器，從2018 到2023年市場滲透率在逐漸提升，其中側(cè)翻檢測傳感器滲透率大幅度提升。

3、運動傳感器三個指標要提升

他指出車用運動傳感器主要看三個關鍵指標：它們是精確度、穩(wěn)定性和線性度。0級自動駕駛基本上不用傳感器。1級自動駕駛要求傳感器在30秒內(nèi)提供定位數(shù)據(jù)，定位誤差小于50厘米。3級的準確度要求從50厘米變?yōu)?0厘米；而5級是沒有定位誤差。從0級到3級，大多數(shù)OEM和一級廠商的做法是在慣性模塊或子系統(tǒng)中使用冗余配置，將幾個相同的傳感器安裝在一起，以誤差最小的方式協(xié)同工作。顯然，這種配置成本很高，并且結構非常復雜，需要使用復雜的軟件來同步所有信號，驗證所有信息。而未來趨勢是只用一個6軸或x軸慣性測量系統(tǒng)，其中x可以是4、5、6 DOF（自由度），再加上所謂的功能性安全模塊。

他表示功能安全是由每個OEM廠商自己定義的，具體取決于子系統(tǒng)的每個單元/組件。功能性安全不可能位于傳感器層面而是位于整個系統(tǒng)層面。ASIL安全標準有A、B、C、D 4個等級，D級要求最嚴格。今天，大多數(shù)6軸慣性單元都是ASILB級，目標是達到ASIL D，使整個系統(tǒng)變得更安全，更簡單。

關于慣性測量單元，汽車制造商關注翻車檢測和穩(wěn)定控制。ST已為客戶提供3/4/5自由度的慣性模塊或整合多個不同自由度的解決方案，以解決ESC系統(tǒng)、側(cè)翻檢測和穩(wěn)定控制需求。但僅有機械感測單元還是不行的，封裝是汽車MEMS傳感器的另一個重要元件。陶瓷封裝讓傳感器單元有更高的穩(wěn)定性和更好的線性度。他認為陶瓷封裝將是汽車的未來。

他特別強調(diào)ST的傳感器校準優(yōu)勢很明顯，以售價10000美元的競品來說，競品校準需要1到2天的時間，而ST只要幾秒鐘，這可以大大提升生產(chǎn)效率。

在4、5級自動駕駛到來之前，還是需要提升汽車的安全水平，他表示歐洲有20%到25%車禍是疲勞駕駛造成的(INVS/AFSA)，所以法律規(guī)定，從2022年起，所有車輛必須安裝駕駛監(jiān)控傳感器。此外，數(shù)據(jù)顯示約有50% 的駕駛者邊開車邊用手機發(fā)信息，這些都會導致駕駛者的注意力大不如從前。而約有6成的駕駛事故是和駕駛員注意力分散有關的。

針對這個需求，ST最新的全局快門音箱傳感器可以實現(xiàn)車內(nèi)駕駛員和乘員的監(jiān)視，及時發(fā)現(xiàn)危險，這款產(chǎn)品有98db的動態(tài)方位，實現(xiàn)超清晰圖像。

激光雷達是實現(xiàn)自動駕駛不可或缺的技術，目前激光雷達的成本還比較高，阻礙了其大規(guī)模使用。而ST的MEMS微鏡有望可以大幅度降低激光雷達的成本。他解釋說ST 的 MEMS 微鏡相當于致動器或執(zhí)行器，是雷達系統(tǒng)的關鍵元件，它能夠使激光雷達系統(tǒng)設計得非常小，從而幫助降低激光雷達成本。由于使用的是半導體制造技術，因此產(chǎn)量越大，成本就越低，所以未來五年內(nèi)成本大幅下降是必然趨勢。目前 ST 已經(jīng)和 Leddartech 展開合作，為他們提供由 MEMS 微鏡和光學元件組成的激光雷達子系統(tǒng)。