摘要： 專用影像處理器與DSP在ADAS市場的卡位戰(zhàn)開打。ADAS可望從頂級車應用擴及至中端車種，瞄準ADAS帶來的商機，全球車用芯片商已針對新一代DSP或專業(yè)影像處理器展開強力布局，以期在這場卡位戰(zhàn)中先聲奪人。
關鍵字： DSP， ADAS， 商機， 車用芯片， 布局
專用影像處理器與DSP在ADAS市場的卡位戰(zhàn)開打。ADAS可望從頂級車應用擴及至中端車種，瞄準ADAS帶來的商機，全球車用芯片商已針對新一代DSP或專業(yè)影像處理器展開強力布局，以期在這場卡位戰(zhàn)中先聲奪人。
先進駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)不再是頂級車駕駛的獨享權利。在美國、歐洲法規(guī)推助下，廢氣排放量2，000-3，000cc的中端車種，可望于2014年開始配備ADAS，讓ADAS應用規(guī)模進一步擴大。
瞄準正在起飛的ADAS商機，瑞薩電子(Renesas Electronics)、意法半導體(ST)、飛思卡爾(Freescale)、英飛凌(Infineon)、亞德諾(ADI)和德州儀器(TI)等半導體業(yè)者，以及國內芯片商如偉詮、義晶等，皆積極開發(fā)符合中端車種需求的專用影像處理器或數字信號處理器(DSP)(如表1)，因此讓ADAS戰(zhàn)場瞬間彌漫硝煙，可預見的是，一場中、高端汽車ADAS影像處理器卡位戰(zhàn)即將開打。
圖1 資策會產業(yè)情報研究所資訊電子產業(yè)研究中心資深產業(yè)分析師顧馨文
資策會產業(yè)情報研究所資訊電子產業(yè)研究中心資深產業(yè)分析師顧馨文提及，國內外芯片業(yè)者正強力搶布汽車ADAS影像處理器市場。
資策會產業(yè)情報研究所(MIC)資訊電子產業(yè)研究中心資深產業(yè)分析師顧馨文(圖1)表示，汽車安全的重要性與日俱增，除歐洲車規(guī)將于2013年規(guī)定巴士必須裝設車道偏移系統(tǒng)外，各國政府亦正評估強制性規(guī)定導入ADAS，如美國和歐洲政府研擬于2014年在車規(guī)中納入倒車雷達系統(tǒng)和車道偏移系統(tǒng)。兩區(qū)車規(guī)一旦執(zhí)行，將推助ADAS成為汽車標配，為汽車影像處理器業(yè)者帶來龐大商機。
ADAS影像處理器需求起，國內外芯片廠商強力布局
事實上，ADAS分為兩個面向，其一為視覺輔助系統(tǒng)，包含倒車顯影功能等;其次為駕駛警示/輔助系統(tǒng)，涵蓋車道偏移系統(tǒng)等。兩大面向最大的相異點，在于視覺輔助系統(tǒng)影像處理器僅須具備影像校正和顯示功能，而駕駛警示/輔助系統(tǒng)則要能進行影像辨識，技術難度更高一等。
顧馨文認為，在各國車規(guī)推助下，未來消費者對內裝ADAS配備的意識將逐漸抬頭，可望促使影像處理器供應商在ADAS的布局，從視覺輔助系統(tǒng)擴大至駕駛警示/輔助系統(tǒng)，并讓目前以高階車種、特殊車款導入為主的ADAS，慢慢滲透至中階車款，進而逐步擴大ADAS市場規(guī)模。
顧馨文預估，2015年ADAS視覺輔助系統(tǒng)在全球車市的滲透率，將從2012年的9%攀升至21.2%，而全球駕駛警示/輔助系統(tǒng)的滲透率則將從2012年的5.3%大幅增至2020年的31.8%，市場前景可期，可望嘉惠影像感測器、影像處理與辨識技術，以及雷達收發(fā)器等半導體或技術供應商。
據了解，國外車電大廠如Mobileye、瑞薩電子、飛思卡爾等，在ADAS專用影像處理器的技術布局，皆已包含影像校正、辨識和顯示功能，不僅可擷取鏡頭影像并顯示于車機螢幕上，且能自動計算車輛與前車的距離，若距離太近將對駕駛發(fā)出警告或自動減速;顯見國際大廠極力推升技術層次，搶攻ADAS商機。
另一方面，國內廠商偉詮、義晶亦瞄準ADAS市場商機，開發(fā)專用影像處理器，積極從影像處理器的后裝??市場(After Market)轉型至前裝市場，以獲取國際車廠和一級(Tier 1)ADAS系統(tǒng)廠商的青睞。顧馨文提及，臺灣車電廠長期在專用影像處理器耕耘已逐漸展現成果，預估2013年即可看到第一波產品問世。
值得注意的是，由于中國大陸車廠分為本土車廠，以及本土與外商合資車廠，如美國通用汽車(GM)與上汽集團合組的上汽通用汽車等，因此現今本土車廠正面臨合資車廠競爭的強大威脅，因此亟欲發(fā)展更加獨特的汽車功能，以與合資車廠產品區(qū)隔，此將是臺灣專用影像處理器供應商發(fā)揮的大好機會。
顧馨文分析，臺灣影像處理器廠商與國外業(yè)者相較，具有服務周到、產品價格便宜等優(yōu)勢，惟在影像辨識技術的研發(fā)進度較慢，若能投入更多技術開發(fā)資源，或是借助與工研院和車輛研究測試中心的研發(fā)能量，將技術提升至與國外大廠相近的水準，便有機會以更高的產品性價比，打入中國大陸車廠的供應鏈。
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搶占DSP地盤，ADAS專用影像處理器來勢洶洶
就ADAS系統(tǒng)設計層面來看，目前ADAS系統(tǒng)整合廠及車廠多半采用DSP來進行開發(fā)，在瑞薩電子、Mobileye和飛思卡爾等廠商爭相競逐下，高度軟硬體整合的ADAS專用影像處理器已快速在車用電子市場嶄露頭角，并以較DSP更快的處理速度和更高效能，獲得車廠和一級ADAS系統(tǒng)整合廠的青睞，可望逐漸取代DSP在ADAS的地位。
圖2 瑞薩電子營業(yè)行銷事業(yè)部第一營業(yè)行銷部副理何吉哲
瑞薩電子營業(yè)行銷事業(yè)部第一營業(yè)行銷部副理何吉哲認為，挾高處理效能優(yōu)勢，ADAS專用影像處理器已逐漸搶占DSP地盤。
瑞薩電子營業(yè)行銷事業(yè)部第一營業(yè)行銷部副理何吉哲(圖2)表示，ADAS的環(huán)景影像監(jiān)測功能對高效能處理器的需求日益攀升，采用專用影像處理器約可較DSP的處理速度快50%以上，使駕駛對行車時四周的行人、來車的掌握度更高，進而降低事故發(fā)生機率。[!--empirenews.page--]
由于過去ADAS的市場規(guī)模仍小，各品牌車款內建的ADAS功能亦多有分歧，系統(tǒng)廠商為保持設計上的彈性，多半采用DSP來開發(fā)產品;然而，由于行車安全日益受到重視，而原有DSP處理速度已難支援車速過快時的ADAS影像辨識功能，因此車廠導入高效能專用影像處理器已漸成趨勢。
何吉哲分析，ADAS專用影像處理器和DSP最大的不同點，在于前者為軟、硬整合解決方案，而DSP本身為通用型IC，必須再與相關影像處理演算法進行整合才可運行，然軟體的功能易有局限，加上硬體的處理速度較軟體速度快得多，因此專用影像處理器在處理效能和運作的穩(wěn)定性較DSP更勝一籌。
另一方面，ADAS專用影像處理器的影像校正與辨識系為分工形式，由魚眼鏡頭取得的影像訊號先經過校正后，再由后端硬體進行辨識，最后再顯示于車機螢幕。經過分工處理，可進一步提升影像處理效能，尤其當汽車車速達一百公里以上時，每秒訊框(Frame)數目可能多達四、五十個，僅以一顆處理器完成所有工作的DSP ，若來不及進行影像處理，恐讓行車安全大打折扣。
何吉哲指出，現階段ADAS專用影像處理器，除在高階車款獲廣泛采用外，特殊車款如巴士和貨柜聯結車，由于僅一位駕駛，加上車身過長導致駕駛從后視鏡觀察來車的死角多，因此開始使用專用影像處理器，未來中階車款在行車安全考量下亦將逐漸導入。
事實上，針對ADAS專業(yè)影像處理器，瑞薩已推出一款同時具備影像校正、辨識和顯示功能的系統(tǒng)單晶片(SoC)，可支援以攝影機為基礎的周邊環(huán)境監(jiān)視系統(tǒng)，并能顯示車道、號志與標示、行人、汽車等資訊，目前已打入亞洲、日本等高階車款。
猛攻高階車ADAS Mobileye/ST強打影像處理器
除瑞薩緊盯ADAS專用影像處理器市場，大力進行撒網布局外，意法半導體也看好ADAS商機，攜手Mobileye打造汽車專用影像處理器。
意法半導體汽車產品事業(yè)體微處理器暨射頻產品事業(yè)群臺灣區(qū)產品行銷經理鄧殷敦表示，意法半導體攜手Mobileye推出功能強大ADAS專用影像處理器。
圖3 意法半導體汽車產品事業(yè)體微處理器暨射頻產品事業(yè)群臺灣區(qū)產品行銷經理鄧殷敦
意法半導體汽車產品事業(yè)體微處理器暨射頻產品事業(yè)群臺灣區(qū)產品行銷經理鄧殷敦(圖3)表示，汽車安全的重要性備受重視，使得ADAS專用影像處理器的角色日益彰顯，Mobileye透過采用意法半導體的車用IC，可強化專用影像處理器的效能，以進一步站穩(wěn)在車用市場地位。
據了解，Mobileye以專利EyeQ技術，并采用意法半導體的車用IC，推出效能強大的專用影像處理器，現已獲寶馬(BMW)、通用汽車、福特(Ford)和富豪(Volvo)、克萊斯勒(Chrysler)、雷諾(Renault)、奧迪(Audi)和雪鐵龍(Citroen)等高階車款導入，可望擴大雙方在車用市場的市占。
與此同時，Mobileye與意法半導體合作的專用影像處理器能支援夜視輔助、行人偵測和車道偏離輔助預警系統(tǒng)(LDW)功能，可幫助駕駛在惡劣天候環(huán)境下，清楚辨識前方路況，進一步把關行車安全。
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另一方面，兩家公司合作的專用影像處理器，不僅能透過影像輔助駕駛行車，亦能支援中長距離的雷達功能，可計算車子與前方車輛的距離，并依據車速去計算危險性高低，若是車速過快，或是與前車的距離過近，汽車系統(tǒng)會發(fā)動汽車做出自動減速動作，進而有機會降低車禍的發(fā)生率。
鄧殷敦指出，目前意法半導體與Mobileye的合作??模式，為前者提供整合周邊功能的SoC予后者，Mobileye以專利的影像處理演算法進行整合，再直接出貨給汽車制造廠。至今該產品在全球的累計出貨量已超過一百萬顆，主要打入歐洲、美國和日本高級車款。
事實上，自2005年意法半導體與Mobileye合作開發(fā)專用影像處理器至今，已研發(fā)出兩代產品。鄧殷敦透露，第三代的產品已在研發(fā)階段，預計于2014年初正式面市;新一代產品除強化既有功能外，意法半導體將進一步升級影像處理的速度，且Mobileye將對產品進行降價，以擴大市場占有率。
挾高整合度飛思卡爾ADAS方案進軍中國
相較于瑞薩電子、Mobileye/意法半導體的專用影像處理器主攻歐洲、美國和日本市場，飛思卡爾看好中國大陸汽車市場商機，于2012年第三季推出第一代ADAS專用影像處理器，挾業(yè)界整合功能最完整的優(yōu)勢，揮軍中國大陸ADAS市場;此外，該公司產品現亦已獲得BMW車款導入。
飛思卡爾中國區(qū)汽車電子工程經理康曉敦表示，針對ADAS前端影像處理部分，現今業(yè)界多采用DSP進行處理，然而，由于高階車款正推行360度車身環(huán)景系統(tǒng)，處理器至少須支援四個以上的攝影鏡頭，因而推升更高效能的專用影像處理器的市場需求，以更符合車廠設計所需。
另一方面，除前端影像數據處理的部分，ADAS還必須透過車用網路如乙太網路(Ethernet)，將影像數據傳給主控端的處理器進行處理后，再傳至車機螢幕顯示給駕駛;因此，ADAS影像處理器必須具備影像辨識、顯示及控制功能。
康曉敦指出，隨著半導體技術的提升，微控制器(MCU)已整合DSP運算功能，不過DSP僅具影像處理能力，無法涵蓋控制、傳輸等方面的能力，因此MCU須再整合其他IC，促使ADAS專用影像處理器兼?zhèn)銶CU與DSP雙功能。
也因此，瞄準ADAS專用影像處理器商機，飛思卡爾以更高整合的單晶片邁出在市場第一步?？禃远貜娬{，相較競爭對手所推出的ADAS產品，飛思卡爾的專用影像處理器內建一顆功能強大的32位元MCU，該MCU結合影像處理IC、馬達控制器、Sigma Sensor、乙太網路晶片等，現為業(yè)界整合度最高的ADAS影像處理器，可為ADAS系統(tǒng)整合廠商節(jié)省15%成本，以及15%印刷電路板(PCB)空間，并由于單晶片的故障率較多晶片為低，亦有助于提升汽車系統(tǒng)的可靠度和安全性。
康曉敦透露，中國大陸汽車市場對多元車內功能的需求逐漸攀升，因此飛思卡爾的ADAS專用處理器，亦將中國大陸車廠列為重點市場;該公司未來預計推出更多整合功能的MCU，期以效能更強大的產品搶占中國大陸市占。[!--empirenews.page--]
不讓ADAS專用影像處理器專美于前，亞德諾與英飛凌積極強化ADAS應用的DSP功能，期以接近特定應用積體電路(ASIC)、高度整合型的產品，與其他ADAS專用影像處理器互別苗頭。
高性價比DSP推助ADAS跨入中階車市場
亞德諾資深應用工程師郭兆桁分析，具備ADAS功能的中階車款，可望于2年后搶市。
值得注意的是，亞德諾中階車ADAS的DSP產品，目前已獲一級ADAS系統(tǒng)整合廠商導入設計。亞德諾資深應用工程師郭兆桁(圖4)表示，就現階段客戶的研發(fā)進度推估，具ADAS功能的中階車款2年后即可問世。
圖4 亞德諾資深應用工程師郭兆桁
郭兆桁分析，歐洲車輛評鑒安全標準將納入ADAS為標準配備，任何車款若想要獲得最高安全等級認證便須裝設ADAS，因而推助車廠從頂級車款向中階車種轉移，預計最快2014年歐洲車廠即可量產導入ADAS的中階車款。
另一方面，郭兆桁指出，以往可用于ADAS的DSP價格較高，大多僅在少數頂級車種如BMW、賓士和奧迪使用，所以出貨量不高;亞德諾新推出的DSP鎖定中階車款出擊，藉由從上一代的130奈米(nm)制程進步到65奈米，使得該DSP功能更強但價格更低，可望進一步擴大出貨量。
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不過，ADAS影像處理的部分，若僅以軟體執(zhí)行將需較大的運算量，可能導致功耗激增;對此，郭兆桁指出，亞德諾DSP的最大特色，在于整合子系統(tǒng)(Sub-System) --管線視覺處理器(Pipelined Vision Processor， PVP)，該采用PVP硬體的高性能視訊分析加速器，結合影像辨識演算法與其他硬體功能，可達到每秒25GHz運算能力，能大幅提升執(zhí)行效能。
不僅如此，軟硬體整合的DSP解決方案，亦保有軟硬體的升級空間，能因車廠的需求擴充新的元件和功能，可符合車廠對電子元件要求的5至10年生命周期，在汽車系統(tǒng)的設計上更有彈性。
郭兆桁強調，亞德諾ADAS DSP因制程改進和PVP技術所帶來的低功耗效益，即使在85℃的環(huán)境下，功耗還是能維持在1瓦(W)以內，因而可同時整合五種影像辨識的演算法，包括車道偏移、前車測距、行人偵測、交通號志辨識和遠近光偵測等，可望獲ADAS零組件供應商、系統(tǒng)整合廠與車廠的青睞。
事實上，亞德諾這顆以Blackfin處理器核心為基礎的DSP，亦為一顆通用型IC，除可應用于汽車ADAS外，也可用于工業(yè)或車牌、指紋、人臉辨識等嵌入式視覺系統(tǒng)導入;郭兆桁透露，目前該顆DSP已與汽車系統(tǒng)廠進入導入設計階段，預計2年后歐洲、中國大陸中階車款即可面市。
搶攻ADAS市場英飛凌DSP支援雷達功能
另一方面，英飛凌在ADAS DSP的研發(fā)實力亦不可小覷，該公司計畫于2013年量產新款支援雷達功能的DSP，期以更低的整體物料清單(BOM)成本及更高的處理效能，搶攻車用市場商機。
圖5 英飛凌汽車半導體亞太區(qū)經理陳福順
英飛凌汽車半導體亞太區(qū)經理陳福順指出，瞄準ADAS的市場商機，英飛凌將于2013年推出更高整合度及可支援雷達功能的DSP。
英飛凌汽車半導體亞太區(qū)經理陳福順(圖5)表示，雖然現階段汽車ADAS市場尚未完全成熟，目前仍以高階車款導入為主，但ADAS系統(tǒng)出貨量逐年穩(wěn)定成長，并以歐洲和中國大陸為出貨大宗，因此英飛凌將進一步強化DSP功能，以吸引一級ADAS系統(tǒng)整合廠或車廠的青睞。
事實上，現在已有許多半導體廠商推出特定應用標準產品(ASSP)影像處理器，以更強大的處理效能搶占ADAS市場。然而，陳福順強調，專用型IC的應用范圍較通用型IC狹隘，并因多功能整合墊高ADAS系統(tǒng)廠商獲車規(guī)認證的難度，除非出貨量較大，否則車廠以導入DSP產品較為劃算。
值得關注的是，英飛凌即將推出的DSP，除整合32位元TriCore系列三核心MCU外，更結合傅立葉轉換(FFT)演算法，因而可解決天線雜訊干擾的問題，進而讓DSP能支援雷達功能。
陳福順強調，英飛凌新DSP可縮減周邊元件、PCB空間，ADAS系統(tǒng)廠商不須大改IC設計便能進行功能擴充，且提供相容性文件協(xié)助客戶通過ISO 26262認證，有助于廠商進一步縮短產品的上市時程。
此外，英飛凌亦具有車用網路晶片，如控制器區(qū)域網路(CAN)、FlexRay等匯流排收發(fā)器(Transceiver)產品線，可根據客戶的需求彈性外掛于DSP，提供系統(tǒng)廠更具客制化的解決方案。
從汽車ADAS影像處理器的市場觀察，現階段DSP與專用影像處理器正處于共存狀況;因而，瞄準逐漸起飛的ADAS市場商機，各廠商正全力發(fā)揮自家優(yōu)勢和技術，針對不同車廠的系統(tǒng)需求，積極推出整合功能更強的新一代產品，期在這場ADAS商機卡位戰(zhàn)中搶得有利發(fā)展位置。
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