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英飞凌CEO专访:什么造就了自动驾驶汽车的“零失效”?

本文作者:思佳 2017-02-14 18:00
导语:这家芯片巨头,试图从另一个角度解析自动驾驶市场的未来机遇。

雷锋网按:喧闹的自动驾驶圈,汽车半导体厂商正在扮演怎样的角色?面对众多科技公司的入局,他们的策略又是怎样呢?英飞凌,作为全球领先的半导体公司之一,多年为汽车等工业应用提供半导体和系统解决方案,日前其CEO在一场访谈中聊了聊这些问题,该访谈来自国外电子工程权威媒体EE Times,雷锋网新智驾(AI-Drive)对这篇文章做了不改变原意的编译整理。

读这篇文章之前,不妨先回答这样一个问题,目前在汽车领域,实力最强的五家半导体企业,是哪五家?

如果你的答案是,恩智浦半导体、英飞凌、瑞萨电子、意法半导体,以及德州仪器。那么你一定是业内人士。

但如今,颇为讽刺的是,最受关注的并不是这些真正主导汽车领域的半导体企业,而是能在CES之类展销会上夺人眼球的公司。

由此形成了一个先入为主的看法,当提到未来的人工智能以及自动驾驶时,大家想到的首先都是这些掌握运算平台的企业,例如英伟达、英特尔、Mobileye等。

总而言之,现在有一个潜在的共识是,一辆未来汽车,必须搭载运算能力每秒数万亿浮点数(TFLOPs)的超级电脑。

但是,对于汽车行业来说,单纯的运算能力从未成为核心竞争力的要素,在未来,这种情况会改变么?

对于这个问题,英飞凌 CEO Reinhard Ploss表达了他的看法——“我们并不打算做这个生意”

Ploss表述了清晰的观点:

第一,对于成熟的自动驾驶系统来说,高速运算平台只是系统的一小部分。


第二,在英飞凌看来,自动驾驶的难点在于,如何用一辆汽车的成本,达到100%的航空级可靠度。


第三,对于传感器融合来说,混淆错误是不可被接受的。

英飞凌CEO专访:什么造就了自动驾驶汽车的“零失效”?

*英飞凌CEO Reinhard Ploss在其公司研发的3D图像传感器REAL 3D产品展位前

英飞凌战略:没有更多并购计划

对于半导体行业来说,似乎每天都在发生大规模的企业并购,而英飞凌CEO Ploss却表示,英飞凌近期不会有任何大规模的并购计划。

Ploss认为,在完成收购IR(International Rectifier)以及Wolfspeed之后,英飞凌在规模上已经足够庞大了,对于未来的有机增长,已经储备了足够多的力量。

2014年8月,英飞凌完成了对美国国际整流器公司(IR)的收购,这是英飞凌公司史上最大规模的收购,涉及金额30亿美元。英飞凌多年来处于功率半导体元件市场占有规模的领先地位,通过收购IR,其全球市场份额进一步提升,达到20%以上。

去年7月,英飞凌以8.5亿美元金额从美国LED大厂科锐公司(Cree)手中收购其Wolfspeed Power & RF部门。Wolfspeed是碳化硅(SiC)功率器件和碳化硅基氮化镓(GaN)射频功率解决方案的主要供应商。收购Wolfspeed后,英飞凌一跃成为全球排名第一的SiC功率器件供应商。

时间转到去年10月,英飞凌宣布收购总部位于荷兰的Innoluce公司,该公司微型激光扫描模块集成了硅基固态MEMS微反射镜,这种微反射镜对于汽车灯光探测和测距系统(LiDAR)中的激光束调整必不可少。收购Innoluce也成为英飞凌在激光雷达技术上迈出的重要一步,这将帮助英飞凌降低汽车灯光探测和测距系统的成本。

在上述背景下,2017年,英飞凌官方预计的项目增长率在6%,对于半导体行业来说,这已经远远超过平均水平。同时,英飞凌已经将其运营利润增长率目标,定为15%-17%。

英飞凌CEO专访:什么造就了自动驾驶汽车的“零失效”?

*来源:英飞凌公司

两大趋势

英飞凌预测,未来的汽车行业将在两个方面发生巨大的变化,一方面是向汽车电气化发展,一方面是向辅助驾驶以及自动驾驶发展。

Ploss很有信心地表示,对于电动汽车来说,英飞凌有实力提供完善的解决方案。而实际上,特斯拉的电驱控制器就是由英飞凌提供的。

对于电动汽车来说,世界各地都有需求,但是需求增长最快的,无疑是中国。这也是英飞凌快速增长的助力之一。

而辅助驾驶方面,Ploss表示,这可能是更有潜力的未来市场。首先,对于辅助驾驶来说,有着毫无疑问的消费需求增长,现今汽车配备的辅助驾驶系统,使得驾驶体验变得前所未有的简单和安全,这使得汽车辅助驾驶系统处于被消费者普遍认可的增量市场之中。

自动驾驶可靠性之争:追求“零缺陷”

在Ploss看来,自动驾驶汽车可以简单地被定义为——“行驶的机器人”。而决定一个行驶机器人安全性的关键,在于网络连接失效情况下的应变能力。

一个机器人能够自动驾驶,靠的是它的“眼睛、耳朵、大脑和肌肉”。那么如何使机器人达到100%可靠呢?依托的并不是超级大脑,而是各系统间的协调。“高复杂性、高性能的计算单元,一开始并不是为“零失效”的高可靠性系统设计的,所有有着先天劣势。这也造成了一个现象,现今几乎所有自动驾驶车辆都需要备用的安全保护功能 ,以使汽车在自动驾驶失效的情况下,能够被监管系统接手控制。”Ploss解释说。

举个例子,如果一辆自动驾驶汽车电源出现问题,保证汽车安全性的,必然不是云服务器,而是汽车上搭载的可靠的管理系统。可靠的动力管理系统,可以在自动驾驶失效的情况下,紧急重新规划能源的路径,从而保证汽车继续行驶,或者行驶到安全的停车地点。

这与现代电网的控制系统非常类似,最近几年,大家能感觉到的停电越来越少,就是因为自动化的电网控制已经普及。形象的说,一家电厂正在为用户提供电力,而电厂因为故障瞬间下线,这时管理系统会迅速调配电网其他站点的电力,并恢复这个用户的供电。而这一系列操作的时间,仅需0.1秒,0.1秒的断电根本不会被察觉,所有用电设备也不会停机。

所以,对于未来混战的自动驾驶市场,英飞凌的信心在于,他们有实力帮助整车制造商达到这种“零失效”的目标。

英飞凌为旗下的自动驾驶系统,单独注册了一个品牌,名为Aurix。这个品牌目前提供一系列的微控制器,具有三个核心,位宽32位。Aurix从设计之初,就面向严苛的最高安全等级——ASIL-D级。据英飞凌资料,借助Aurix平台,汽车开发者可以仅用单个MCU(微程序控制器)平台,整合控制车身、安全,以及ADAS系统应用。

此前,英特尔发布的针对自动驾驶的Intel GO车载开发平台(Intel GO In-Vehicle Development Platforms for Automated Driving)有两个版本,一个版本搭载两枚Atom芯片,另一个版本搭载28核至强处理器以及Arria 10 FPGA芯片。而这两个版本为了达到ASIL-D级别,都有英飞凌的Aurix芯片的助力。

与之类似,英伟达去年发布的面向自动驾驶的Xavier芯片,每秒可完成30万亿次操作,功耗仅30瓦,被认为是下一代自动驾驶超级大脑。但这样的大脑,仍旧需要诸如Aurix这样的MCU的辅助。英伟达曾表示,尽管Xavier本身只能达到ASIL-C级,但通过整合其他厂商ASIL-D级的芯片,最终可以在实际使用中达到ASIL-D级。

英飞凌CEO专访:什么造就了自动驾驶汽车的“零失效”?

*英伟达CEO黄仁勋在CES演讲中手持配置Xavier的超级计算单元

而当被问及英特尔或英伟达是否会考虑内置ASIL-D级别的MCU时,Ploss持怀疑态度。

“尽管计算平台的发展路线一般都是趋向于集成,但是开发符合ASIL-D级标准的芯片需要完全不同的设计流程。总而言之两种芯片有根本上的不同,很难融合。”Ploss解释说。

传感器融合,容不得混淆

机器学习在近来大红大紫,但却也存在着先天缺陷。

不可否认,机器学习是一项巨大进步,但它的原理决定了,测试一个机器学习算法的安全性是非常困难的。Ploss解释道,机器学习算法的测试难点,在于机器学习算法行为的不确定性,以至于汽车工业中目前没有任何人敢说能搞定这种测试。

Ploss相信,在未来很长一段时间,自动驾驶汽车都会保持双系统的架构,也就是一部分基于类似方向梯度直方图(HOG,一种计算机视觉处理手段)构建,一部分基于卷积神经网络(CNN)等机器学习算法构建。

Ploss强调:“在传感器融合中,是不容许有混淆的。

英飞凌预测,不仅自动驾驶计算平台需要Aurix的参与,其他感知平台也都需要Aurix。Ploss说,无论激光雷达或者毫米波雷达,都需要Aurix进行可靠的数据预处理,或者执行某些实时动作。

“Aurix就像我们身体里的反射神经系统,在意志之外控制着身体,让我们在感觉到烫之前就可以缩手。”

传感器技术

除电控系统与安全MCU之外,英飞凌还储备了一系列传感器技术,以应对未来的自动驾驶市场。其中包括传统雷达、激光雷达、深度感知摄像头等各种传感技术。

与意法半导体和恩智浦半导体类似,英飞凌也在突然爆发的雷达市场中获益匪浅。Ploss表示,仅2016年,英飞凌就销售了一千万片雷达芯片。也就是说,2016年一年的销量,超过了之前所有年份的累计销量。

而在英飞凌SiGe工艺雷达芯片热销的现今,CMOS版本的雷达芯片已经在开发中了。

“对于雷达来说,信噪比是非常关键的,而SiGe工艺在信噪比方面具有明显优势。而英飞凌的策略是双线的,一方面发展SiGe(硅锗合金半导体)工艺,一方面发展CMOS(互补金属氧化物半导体工艺)工艺。”

在基于CMOS技术的雷达领域,英飞凌于去年公布了与IMEC的合作。据两公司的联合声明,此款雷达将在今年第一季度面世。

当然,英飞凌对激光雷达领域也颇有兴趣,借助已经收入囊中的Innoluce MEMS技术,英飞凌正计划开发一款低成本、高视距、高性能的激光雷达系统,借此杀入ADAS的市场混战中。

英飞凌CEO专访:什么造就了自动驾驶汽车的“零失效”?

*MEMS技术

而支撑起英飞凌传感技术的第三张牌,便是高度集成的3D双向测距(ToF)图像传感技术。英飞凌旗下的ToF产品线,被命名为Real 3。该产品线是英飞凌与PMD(PMD technologies GmbH)合作的产品。

英飞凌方面表示,Real 3系列传感器,可以提供非常健壮、可靠的3D空间数据,并且完全不依赖阳光,可以在各种的环境中提供优质的图像。这项技术可以被有效应用于监控驾驶员的注意力、表情,以及精神状况等,从而为辅助驾驶系统决策提供数据。

结语

总而言之,自动驾驶机器人,是机械技术与电子技术结合的复杂命题。举个例子:无论如何防范,电动汽车一定会发生短路故障,然而这时自动驾驶汽车应该有即时的应对,例如隔离短路单元、降低输出、发出警告等一系列动作,绝对不能失去控制变成高速运动的铁块。

英飞凌致力于做好的领域,也是Ploss眼中的机遇所在。简而言之,就是将自动驾驶机器人用数据驱动的数字化大脑,与物理世界完美地联系起来。

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