去年，梅賽德斯-奔馳公司(以下簡(jiǎn)稱：奔馳公司)發(fā)布了L3級(jí)別的Drive Pilot系統(tǒng)，并獲得了在德國(guó)道路上使用的認(rèn)證。那些“大款”可以選擇多花幾千歐元，購(gòu)買一輛配備了自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的新奔馳車，該車的自動(dòng)駕駛時(shí)速可達(dá)每小時(shí)60公里。今年，奔馳宣布L3 Drive Pilot已獲得美國(guó)內(nèi)華達(dá)州的認(rèn)證，預(yù)計(jì)下半年將向該州交付具備L3自動(dòng)駕駛功能的車輛。

實(shí)際上，從L2到L3的跨越可能是所有自動(dòng)駕駛級(jí)別中最棘手的一步，L3正式獲得官方認(rèn)證許可是自動(dòng)駕駛汽車發(fā)展史上的“重要的里程碑事件”。不過(guò)，根據(jù)IDTechEx的研究結(jié)果顯示，奔馳L3自動(dòng)駕駛汽車上所使用的大部分半導(dǎo)體技術(shù)都已經(jīng)過(guò)時(shí)，這一結(jié)論可能會(huì)讓大家感到驚訝。

L3級(jí)別自動(dòng)駕駛的重要意義

這里說(shuō)的L3是指美國(guó)汽車工程師協(xié)會(huì)(SAE)的六個(gè)自動(dòng)駕駛級(jí)別中的一個(gè)。根據(jù)SAE的L0-L5的分級(jí)，其中L0是完全手動(dòng)駕駛的車輛，L5是完全自動(dòng)駕駛的車輛，L3車輛具有一定的自動(dòng)駕駛能力。在某些特定條件下，L3級(jí)別的車輛能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，可把駕駛員的注意力從路上釋放出來(lái)。而L2車輛通常配備車道保持輔助系統(tǒng)和自適應(yīng)巡航控制等功能，駕駛員必須要始終保持對(duì)車輛的掌控，若車輛在開啟L2功能時(shí)發(fā)生了交通事故，那么其駕駛員需要擔(dān)責(zé)。

SAE定義的六個(gè)自動(dòng)駕駛汽車級(jí)別 圖片來(lái)源：IDTechEx

一直以來(lái)，L3級(jí)別自動(dòng)駕駛面臨的一大挑戰(zhàn)是：當(dāng)車輛在運(yùn)行L3系統(tǒng)時(shí)出現(xiàn)了交通事故，該由誰(shuí)負(fù)責(zé)？奔馳公司一定程度解決了這一問(wèn)題——若車輛在運(yùn)行L3系統(tǒng)的狀態(tài)下出現(xiàn)交通事故，則由公司來(lái)承擔(dān)這一事故的責(zé)任。這要求車廠對(duì)自己的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)有足夠大的信心，畢竟奔馳公司希望確保銷售自動(dòng)駕駛系統(tǒng)所產(chǎn)生的利潤(rùn)，能遠(yuǎn)遠(yuǎn)覆蓋其賠付的交通事故責(zé)任費(fèi)用。

奔馳S級(jí)和EQS使用的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)確實(shí)令人印象深刻——該系統(tǒng)包括一個(gè)激光雷達(dá)、五個(gè)雷達(dá)和六個(gè)攝像頭，以及一臺(tái)由英偉達(dá)提供驅(qū)動(dòng)力的自動(dòng)駕駛“汽車大腦”，所有這些部件都基于正在快速發(fā)展的半導(dǎo)體技術(shù)。雖然奔馳公司為其車輛選擇的組件都是尖端的，但是由于半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展非常迅速，而汽車的生產(chǎn)周期又耗時(shí)很久，從生產(chǎn)線下線的汽車上搭載的半導(dǎo)體技術(shù)，其實(shí)要落后于當(dāng)前半導(dǎo)體代工廠所能提供的技術(shù)。

為何說(shuō)Drive Pilot的技術(shù)是過(guò)時(shí)的？

其實(shí)，以上這種情況并非奔馳公司獨(dú)有。從構(gòu)思一輛汽車(包括決定所需的自動(dòng)駕駛功能和實(shí)現(xiàn)這些功能所需的傳感器)到量產(chǎn)車下線，這一過(guò)程需要耗費(fèi)長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的時(shí)間。在這漫長(zhǎng)的生產(chǎn)周期過(guò)程中，市場(chǎng)上將會(huì)出現(xiàn)性能更強(qiáng)的傳感器，經(jīng)過(guò)了漫長(zhǎng)的整車生產(chǎn)周期后，最終上市時(shí)車上搭載的半導(dǎo)體技術(shù)，可能變成為了“上一代”技術(shù)。

• 車載激光雷達(dá)難以跟上半導(dǎo)體的發(fā)展

考慮到半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展速度，這種情況則會(huì)更加復(fù)雜。假設(shè)X公司正在設(shè)計(jì)一輛汽車，設(shè)計(jì)師為汽車選擇了一款雷達(dá)，采用的是當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的技術(shù)。但由于汽車生產(chǎn)周期很長(zhǎng)，而半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展速度快，搭載了這顆雷達(dá)的量產(chǎn)車，要在未來(lái)幾年后才能上市，這代表汽車上市時(shí)，其搭載的雷達(dá)可能已經(jīng)過(guò)時(shí)。

奔馳S級(jí)和EQS上的激光雷達(dá)就是一個(gè)例子。目前，這些車輛使用的是Valeo的第二代Scala激光雷達(dá)。2017年Valeo的激光雷產(chǎn)品被用于奧迪A8中，使之成為最早進(jìn)入車載市場(chǎng)的激光雷達(dá)之一。毫無(wú)疑問(wèn)，第二代Scala激光雷達(dá)是一個(gè)出色的產(chǎn)品，但在奔馳公司公布Scala將用于其L3系統(tǒng)僅一年多，該公司又緊接著宣布將使用Luminar的激光雷達(dá)。對(duì)此，奔馳公司在其公告中表示稱，Luminar Iris支持L3系統(tǒng)以80英里/小時(shí)的速度運(yùn)行，該速度是目前L3系統(tǒng)限速40英里/小時(shí)的兩倍。

奔馳公司通過(guò)更換激光雷達(dá)供應(yīng)商來(lái)獲得性能提升，其部分原因是與升級(jí)激光雷達(dá)的激光器有關(guān)——從Valeo Scala的905納米激光器升級(jí)為L(zhǎng)uminar Iris的1,550納米激光器，后者的激光器所發(fā)射激光的波長(zhǎng)更長(zhǎng)、發(fā)射能量更強(qiáng)，從而其激光雷達(dá)的探測(cè)范圍更廣，對(duì)人眼而言也更安全。不過(guò)，波長(zhǎng)的變化也意味著需要不同半導(dǎo)體技術(shù)的支持。

圖2：2008-2027年，臺(tái)積電、三星、英特爾、格芯的最小工藝節(jié)點(diǎn)能力 圖片來(lái)源：IDTechEx

圖3：2015-2022年，不同波長(zhǎng)的激光雷達(dá)產(chǎn)品的占比 圖片來(lái)源：IDTechEx

例如，905納米激光雷達(dá)探測(cè)器通常使用硅技術(shù)，硅更容易獲得且價(jià)格相對(duì)便宜。然而，硅在波長(zhǎng)超過(guò)1,000納米時(shí)就會(huì)停止吸收光線，激光雷達(dá)制造商將只得使用諸如砷化銦鎵(InGaAs)等其他材料。InGaAs被視為1,550納米激光雷達(dá)探測(cè)器的理想材料，但其生產(chǎn)工藝和供應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施不如硅成熟，InGaAs的礦物質(zhì)原材料更稀有、成本更高。值得注意的是，半導(dǎo)體初創(chuàng)企業(yè)已經(jīng)做出了一些成績(jī)。例如，TriEye展示了短波紅外傳感器系統(tǒng)，該技術(shù)集成在硅基圖像傳感器上，可探測(cè)到1,000-1,600納米的波長(zhǎng)?；蛟S這項(xiàng)技術(shù)可被改進(jìn)，并用于1,550納米的激光雷達(dá)。

奔馳公司轉(zhuǎn)向1,550納米的激光雷達(dá)，順應(yīng)了激光雷達(dá)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。如今，市場(chǎng)上絕大多數(shù)激光雷達(dá)產(chǎn)品都采用1,550納米技術(shù)。當(dāng)然，在某些情況下，一些公司仍在追求905納米，但I(xiàn)DTechEx認(rèn)為，整體上看，該行業(yè)正在突破1,550納米的藩籬。

• 自動(dòng)駕駛“車載大腦”難以跟上半導(dǎo)體的發(fā)展

自動(dòng)駕駛“車載大腦”是另一個(gè)難以跟上半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展速度的領(lǐng)域。奔馳公司在2020年宣布將使用Nvidia Drive Orin SoC來(lái)驅(qū)動(dòng)其自動(dòng)駕駛汽車系統(tǒng)。Nvidia Drive Orin SoC基于Nvidia的Ampere架構(gòu)，而Ampere架構(gòu)現(xiàn)在已經(jīng)落后了一代。Ampere架構(gòu)使用了三星的10納米工藝，使Orin的計(jì)算能力達(dá)到了255萬(wàn)億次每秒(TOPS)。但在奔馳公司獲得內(nèi)華達(dá)州L3認(rèn)證之前，Nvidia就發(fā)布了Thor SoC，新SoC可提供2,000 TOPS的計(jì)算能力。Thor SoC可能與Nvidia Ada Lovelace架構(gòu)的40系列GPU一樣，采用臺(tái)積電的4納米工藝。預(yù)計(jì)Thor SoC將在2025年投入量產(chǎn)車輛，根據(jù)臺(tái)積電的路線圖，那時(shí)臺(tái)積電將有能力量產(chǎn)2納米工藝芯片。

半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展速度非?？?，以至于一輛新車在進(jìn)入展廳時(shí)，其搭載的半導(dǎo)體器件就可能過(guò)時(shí)了，但這也為技術(shù)改進(jìn)留下了充足的空間。L3級(jí)別的奔馳S級(jí)和EQS是功能強(qiáng)大的機(jī)器，但其配備的傳感器、SoC等半導(dǎo)體技術(shù)已落后了一代。如果奔馳公司今天可使用昨天的技術(shù)獲得L3認(rèn)證，那么明天它將能利用今天的技術(shù)做些什么呢？