自駕車熱潮席捲全球，而電動車與新能源車市場熱度持續升溫，這兩股勢不可當的重要趨勢，可說為汽車產業注入新的活水，也是未來半導體產業不容忽視的發展焦點。
以自動駕駛車輛來說，為實現智慧化與聯網化，雷達、光達(LiDAR)等各種感測元件，以及V2X、LTE-V、人工智慧(AI)等技術需求急遽攀升；而電動車則如同上述所說，其發展核心在於電池及電源供應、轉換與管理，也促使新興電池設計和功率半導體技術爭相出籠。
搭載V2X設備 自駕車安全錦上添花
日前發生Uber自動駕駛SUV撞死行人的意外事故，使得自駕車安全性再度引發討論。對此，工研院資通所車載資通訊與控制系統組組長蔣村杰(圖1)表示，目前自駕車所搭載的感測設備包含傳統雷達、視覺影像系統，以及光達(LiDAR)；爾後若是能再透過V2X車聯網技術提升自動駕駛，將能有效避免車禍發生。
據悉，Uber、特斯拉(Tesla)，以及Google所採用的自動駕駛系統，主要是基於視覺影像系統和光達。而從Uber自駕車發生事故時的影片可看出，在當晚車輛所行駛的道路上，有一部分道路是被陰影所覆蓋，推著自行車的行人從道路左邊開始穿越道路，而他橫穿道路的路線，恰好處在陰影區域內；Uber自駕車上搭載的光達和攝影鏡頭起初無法在陰影區內偵測到行人，當行人突然出現後才發現其存在，但已來不及做出反應，最終造成意外。
由此可見，目前的光達或是影像系統，於偵測上仍有所不足。蔣村杰認為，要改善此一情況，除了繼續配備原有的感測設備外，還須加上V2X聯網設備，才能進一步提升自駕車的安全性。
蔣村杰指出，V2X車聯網技術，正是為強化安全性任務而設計。以短距無線通訊技術(DSRC)為例，該技術以每秒10次的頻率交換其動態訊息，這些訊息包括位置、速度、加速度、行進方向，以及其他交通相關訊息。換言之，V2X的無線通訊能力，能將司機或自動駕駛車輛的感知能力，從視覺所及的範圍，提升到視覺所不及的幾公里之外。
也因此，若是未來自駕車結合V2X技術，即便遇到視野不清晰或是視線被遮擋，司機或自動駕駛車輛都能夠即時了解周圍所有的交通情況，如此一來便能防止如Uber此類的意外發生。
另一方面，在Uber事故發生之後，如何完善自駕車法規，釐清事故責任，也成各國政府當務之急。像是德國便規範若事故發生是在駕駛員駕駛車輛時，駕駛員必須承擔事故責任；若事故發生是在自動駕駛模式時，責任則歸屬於車廠。
蔣村杰說，建立適用於自動駕駛技術的交通法律、技術規範及基礎設施，針對該類型載具或其他自主運輸系統，並適當調整既有交通法律、統一環境道路測試與技術標準，才可確保跨境互通性，以及投資建立自動化駕駛所需之電腦及通訊基礎設施。
雷達是自駕車的眼 模擬測試不可少
自駕車熱潮持續增溫，而安全更是自駕車的首要設計考量。台灣是德科技應用工程部資深專案經理蘇千翔(圖2)指出，汽車演進速度很快，但如何確保駕駛安全性仍是不變的趨勢；由於汽車的動能太大，每年因車禍意外損失的生命財產比例都相當高。因此，如何提升汽車安全性仍是目前車用市場的第一考量。
而要提升自駕車安全性，感測器，例如雷達，可說是不可或缺的關鍵零組件。蘇千翔說，感測器就像是汽車的眼睛，可以感知周遭環境的變化；如今車用雷達可說是數量越來越多，車商依照車子不同的應用，於車上布置各種雷達(如24GHz、77/79GHz)。
換言之，雷達對於打造更加安全的自駕車而言，是至為關鍵的重要技術；也因此，車用雷達的需求大增，而車用雷達的模擬測試重要性也與日俱增，以確保車用雷達的訊號、功能穩定。
為此，是德科技便備有雷達目標模擬器(Radar Target Simulator)解決方案，可用於模擬76GHz至77GHz範圍內的雷達探測目標，具有10公尺至450公尺的完整模擬距離或2個固定距離；且模擬器還具備可擴展、可配置特性，能配備單喇叭天線及內置收發訊機，或雙喇叭發射和接收配置。
蘇千翔表示，由於真實環境是動態的，隨時都在變化，透過雷達目標模擬器，於設計階段模擬各種路邊出現的障礙物，能更精確的調整雷達偵測角度、目標距離；或是及早發現問題，好進行偵錯(Debug)，確保雷達功能穩定運作，以降低意外事故發生。
除了安全性外，自駕車另外的設計重點便是能源和連結。蘇千翔表示，過往能源設計多是指增強馬力，但隨著節能減碳意識高漲，現今車用能源多是朝再生能源及環境影響發展；至於連結，便是使汽車具備穩定的聯網能力，使車與車之間或車與物體之間能相互溝通，如V2X、V2V。
蘇千翔進一步說明，汽車對於網路的需求越來越高，若是沒有聯網能力，智慧駕駛未來將難以實現。目前的聯網標準有兩種，一個是短距無線通訊技術(DSRC)，另一個則是4G C-V2X(Cellular Vehicle-to-Everything)。
蘇千翔透露，兩項標準各有其優勢，DSRC優勢在於標準制訂時程較早，也較為完善，因此實測經驗較多；而C-V2X則是能依據現有的基礎建設加以布建，未來還可望延伸至5G網路。然而，不論是汽車業者選用何種聯網技術，最重要的考量便是車速，也就是說，未來發展V2X時，車商或汽車電子元件供應商得思考要在高速行駛的情況下，還確保汽車能有穩定的聯網能力，這將是未來發展V2X的關鍵挑戰之一。
CAN-bus轉CAN FD 滿足自駕車聯網需求
另一方面，自動駕駛技術迅速發展，使得車內的控制區域網路匯流排(CAN-bus)也須跟著演進。廣州致遠電子工業互聯網市場總監黃敏思(圖3)表示，隨著自動駕駛技術發展，車載網路對於數據的吞吐量和傳輸速度有了更高的要求，因此，以往常使用的CAN-bus(8資料位元組和最高1Mbps的資料速率)已漸漸無法滿足未來車載網路需求，而使用CAN FD將可解決此一瓶頸。
黃敏思說，過往汽車製造商均是透過乙太網，採用點對點接線的方式，連接車內的電子裝置，但這方式會有布線成本高、占據空間及節點數過多，導致負載量太大等缺點。有鑑於此，製造商開始以車內網路取代實體接線，以降低接線成本、複雜度，與體積/重量，CAN-bus便應運而生。
然而，由於自動駕駛技術發展快速，汽車導入了越來越多的電子控制系統，節點數量、資料傳輸量因而大增，使得CAN-bus負載率急劇提昇，易造成網路擁塞，影響訊息傳輸的可靠性與即時性，CAN-bus已逐漸無法應付車載網路需求。對此，黃敏思認為，若是採用CAN FD，便可有效改善此一情況，而致遠電子也研發首款USB CAN FD接口卡滿足未來汽車匯流排與汽車乙太網的測試。
CAN FD為CAN領域最新技術，FD代表靈活資料速率(Flexible Data-rate)，目前該技術已標準化，成了ISO11898-1的更新版本。據悉，藉由CAN FD通訊協定，CAN技術在多分支(Multi-drop)網路中的資料率可提升至2Mbps，而在點對點的通訊系統中則可達到5Mps。
而除了CAN-bus須跟隨自動駕駛演變外，黃敏思說，不論是自駕車或電動車，都須想方設法的進行「節能」，汽車供應商可從降低元件功耗、改善網路節點管理，以及改善網路通訊等面向著手。
黃敏思說明，透過網路上其他節點發送命令，或者透過外部觸發，關閉當前未使用設備的微控制器內核；或是降低石英震盪器頻率與供電電壓等，都可有效降低汽車電子元件功耗。另外，從網路中一個獨立的節點發送命令，關閉一些目前不使用的電子控制單元(ECU)設備；又或是節點的CPU在無運作時進入深度睡眠模式，當須要使用時再迅速喚醒，上述皆透過網路節點管理以降低功耗的方式。
納入衝撞/防火因素 電動車電池包更安全
正當自駕車熱潮席捲全球之際，電動車與新能源車市場熱度也同步快速增溫；而電動車核心則在於電池及電源供應、轉換與管理，如此一來才可提升電動車之安全性。
過往許多電動車的意外事故，多是由電池包設計不良所造成，例如2011年中國眾泰電動出租車動力電池自燃，原因是電池成組設計不良，造成電池單體漏液；或是2013年特斯拉(Tesla)電動轎車於行駛中底盤撞擊金屬故而起火燃燒，肇事原因是電池包箱體強度不足，造成硬物擠壓侵入電池包內部而引起電池短路起火。
對此，聯華聚能科技電能系統處資深經理黃柏
