車聯網及電動車趨勢 推升半導體元件需求
Issue date：2016-09-14 │ Source：科技商情
新聞發布日期 2016/09/09
拜各國政府對於節能減碳及道路安全等政策的重視及推動所賜，車聯網及電動車成為全球汽車產業發展的兩大亮點，預期將帶動相關半導體元件及材料技術的進展。
根據市場研究機構Gartner預測，2020年，全球總計將有兩千五百萬輛以上的聯網汽車。從縱向發展來看，車聯網技術首先是基於導航技術，之後進展至全球性的ITS系統建置，現在的車聯網則牽涉人、車、系統、道路之間的聯網及通訊，複雜度提高許多，也由此導引出以下需求，包括ADAS先進駕駛輔助系統、電動化車輛(xEV/eMobility)的CO2排放管控，更先進的聯網能力(V2I、V2V與車內)，以及車輛對內及對外聯網的安全性等。
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再進一步分析來看，在2020年以前，智慧汽車產業將持續推升嵌入式記憶體(eNVM)、MCU、5G毫米波通訊、MEMS感測器、Wi-Fi/Bluetooth/GPS多功能組合晶片、WiGig射頻、汽車雷達、類比前端模組(Front End Module)、類比混合訊號(Analog Mixed-signal)等車規半導體的出貨量。
車聯網市場 兵家必爭之地
車聯網市場已成為國際半導體大廠的兵家必爭之地，例如，高通旗下子公司高通技術，於近期推出Snapdragon 820A系列汽車處理器，其中的820Am版本內建X12 LTE數據機，並具備4G LTE Advanced Pro功能，支援下行速率達600Mbit/s、上行速率達150Mbit/s、不間斷的車內及蜂巢式聯網、車內高畫質電影串流、802.11ac 2x2 MIMO的Wi-Fi熱點功能、連接車內多部行動裝置，以及針對V2X的802.11p專用短程通訊(DSRC)。車內的部分聯網則透過藍牙(Bluetooth)，支援車內行動裝置與車載資訊娛樂系統間內容分享。
此外，意法半導體(ST)與以色列公司Autotalks合作開發汽車對各類物體(V2X)晶片組。該晶片組整合基頻處理器、主微控制器(MCU)、安全微控制器和V2X通訊技術，利用GPS衛星定位數據和801.11p Wi-Fi無線網絡技術分析週邊車輛和路況，為自動駕駛汽車技術開啟一系列全新的可能應用。
在車聯網領域中，新興的5G毫米波(mmWave)通訊技術由於具有超快速反應移動性(Mobility)、低延遲、穩定度高、定位系統精確度高等特性，已成為備受期待的通訊技術，未來隨著5G毫米波技術進展，V2V、V2I等通訊將更為成熟，許多業者已積極布局5G毫米波相關研發，包括先進微控制器(MCU eNVM)、Flash、數位訊號處理器(DSP)、現場可編程閘陣列(FPGA)等。
車輛智能化 ADAS是重要關鍵
要實現徹底的車聯網，進而達到無人駕駛，車輛的智能化是必要的，而其中的核心關鍵就是先進駕駛輔助系統(ADAS)，許多國際半導體業者的投入，讓自動駕駛性能日漸增進。汽車晶片業者Mobileye於2016年初發表的EyeQ4晶片採用Imagination的MIPS多核心架構，具備MIPS I-class的多執行緒技術以及M-class的效率優勢，能以超低功耗實現優異效能，適用於碰撞偵測與閃躲等ADAS應用所需的電腦視覺處理。
此外，輝達(NVIDIA)日前則是推出一款車載人工智慧引擎--DRIVE PX 2，該平台採用NVIDIA先進的繪圖處理器(GPU)處理深度學習功能，以掌握車子周遭360度的情況，精準判斷車子所在位置，並推算出安全舒適的行進路線，讓車廠能運用人工智慧處理自動駕駛面臨的各種複雜情境。此一平台預計將於2016年第4季上市。
無論是車聯網或ADAS，系統所處理的的資料亮都有越來越龐大的趨勢，因此採用高容量密度且低功耗的先進記憶體方案已成為必然趨勢。在車聯網及智慧車輛趨勢帶動下，對於4Gb以上密度的第三代雙倍資料率(DDR3)記憶體的需求預期將持續上升。
車聯網的普及與否，安全性絕對是最主要的關鍵。有鑑於此，英特爾(Intel)布局車聯網半導體市場的行動之一，就是收購義大利半導體功能安全廠商 Yogitech，以提供駕駛人足夠安全的駕駛輔助。
根據英特爾的預測，至2020年，全球三成的物聯網市場需要功能性安全系統，其中又以協助停車、開車的ADAS為成長最快的領域之一，基於市場對於功能安全系統的需求，英特爾決定收購Yogitech。
成立於2000年的Yogitech，為一家整合電路功能安全分析解決方案商，同時是安全性標準ISO 26262工作小組的會員公司，也參與新的整合電路專門標準ISO 26262-11的標準制訂。
電動車輕量化 新元件材料出頭
除車聯網外，電動車是汽車產業的另一革命性趨勢，根據TrendForce旗下TRI統計，2015年全球電動車銷售量大約是50萬輛，其中美國、歐洲和大陸的銷售量都突破10萬輛，而由於大陸全力扶植新能源車產業，TRI預估2016年大陸的電動車銷售量將可突破30萬輛，部分市調機構更樂觀預估，2016年大陸電動車銷售將上看50萬輛。
電動車的首要訴求就是節能減碳，相關電子元件對於電力效率要求不斷提升，需強調低電力損失及高崩潰電壓特性，針對這些需求，傳統的矽基功率半導體元件規格已面臨物理極限，因此新的元件材料碳化矽(SiC)及氮化鎵(GaN)等新一代材料更適合生產特殊功率的半導體，進一步實現電動車對於高效率、小型輕量化的追求。
相較於與傳統的功率半導體元件，SiC及GaN元件的使用能增加電能使用效率、降低發熱，可使用較小散熱設備，在較高溫度操作時，電氣特性穩定，因此可提高可靠性。例如，將SiC元件應用於驅動電動車輛馬達的變頻器中，可使馬達體積縮減50%，同時提高馬達驅動系統的效率與可靠性。
SiC及GaN寬能隙半導體進入市場已有5年之久，而近期電動車風潮興起，使得寬能隙半導體在這方面的應用越來越受到重視。豐田汽車已開始在其Camry油電混合車的動力傳動機構中測試使用SiC元件。不過，就現階段來說，SiC及GaN元件的價格仍是矽基半導體元件價格的5～10倍，將有礙其快速進入電動車市場。
展望未來，隨著車聯網及電動車趨勢的愈加明顯，將創造出更多新興半導體元件的商機，進而實現出更符合環保的綠色運輸系統。
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