自動駕駛在近年來成為熱門議題。只要AI上身，讓車輛能夠進行自動駕駛並非難事。事實上，車輛自動駕駛分為五個等級，在過去汽車完全沒有自動駕駛功能，這種自動駕駛等級為0，汽車完全由駕駛操控。至於汽車完全能夠自動行駛，不需任何人操作方向盤則為自動駕駛最高的第五等級。

在達到更高的自動駕駛等級後，如果駕駛員駛出車道或駛?cè)胲嚨溃嚂樗麄兲峁┠撤N資訊。在自動駕駛的幾種等級中，除了扮演大腦的AI智能之外，賦予汽車對外感知能力的感測器，也在汽車全自動駕駛的任務(wù)中扮演了重要角色。

意法半導(dǎo)體亞太區(qū)MEMS和感測器行銷應(yīng)用團隊負(fù)責(zé)人Davide Bruno指出，等級1的自動駕駛不是今天開始有的，早在18年前就出現(xiàn)了。而等級2顯然是2015年開始的。不同的自動駕駛等級都會用到超音波雷達、長距離雷達、近距離雷達和光達等感測器。預(yù)期在2022年可以達到3級，而2040年可以達到5級。有人可能會說，這是一個很長的願景，可能保守一些，因為可能還需要考量到居住的地方。例如如果住在東京，相較於缺乏基礎(chǔ)建設(shè)或沒有全自動駕駛道路的其他地區(qū)，在東京可能會更快實現(xiàn)4級和5級的自動駕駛。

車用感測器浪潮

接下來探討一下關(guān)於過去以及預(yù)計將來會發(fā)生的事情。車用感測器第一次應(yīng)用浪潮的開始時間既不是1年前，也不是5年前，而是從1974年的安全氣囊開始（福特在1971年進行了首次實驗）。然後，所謂的主動安全應(yīng)用到來。當(dāng)汽車變得更豪華或者有很大的螢?zāi)粫r，資訊娛樂系統(tǒng)出現(xiàn)，需要使用更多的感測器，這稱為非安全應(yīng)用。主動安全和非安全應(yīng)用之間這段時間，稱為汽車感測器第二次浪潮。第三次浪潮始於主動安全，因為主動安全是自動駕駛汽車的一部分。第一次浪潮中的感測器，包括壓力感測器、駕駛員側(cè)安全氣囊感測器、雙前安全氣囊感測器等。安全氣囊屬於安全性應(yīng)用，而非安全應(yīng)用包括遠(yuǎn)端資訊處理、定位導(dǎo)航、無鑰匙門禁等。

圖一 : 車用感測器主要需要瞭解靈敏度、精確度、穩(wěn)定性和線性度。

如果分析車用市場非安全應(yīng)用的滲透率，我們會發(fā)現(xiàn)，在某些應(yīng)用中裝置與感測器數(shù)量正快速增加，比重在以前非常低，將來會變得非常高。意法半導(dǎo)體擁有簡單合理的產(chǎn)品組合，能夠解決所有非安全應(yīng)用問題，例如6自由度的ASM330，以及在車用智慧鑰匙中使用更多的3自由度感測器。

然後，有一些特殊的加速度計，可以觸發(fā)車用警報器。如果想研發(fā)降低路噪的新應(yīng)用，ST的AIS25BA可以解決這個設(shè)計需求，在許多人的耳機中就有這款產(chǎn)品。因此，這是一個非常精簡合理的產(chǎn)品組合，涵蓋了許多不同類型的應(yīng)用。

麥克風(fēng)也是一個很有趣的車用產(chǎn)品。首先，汽車產(chǎn)業(yè)沒有麥克風(fēng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。ST投入開發(fā)車用麥克風(fēng)已經(jīng)很久，今天我們清楚地看到，有4種應(yīng)用在對動車用麥克風(fēng)的需求。首先是免持電話，其次是使用多個麥克風(fēng)抑制路噪的降噪系統(tǒng)、緊急呼叫，最後是車內(nèi)通話。例如MP23DB01HP就是ST提供給合作夥伴和客戶的工業(yè)級產(chǎn)品。

6軸慣性系統(tǒng)已成趨勢

車用安全除了已經(jīng)相當(dāng)飽和的安全氣囊市場之外，翻車偵測和ADAS /自動駕駛也是成長型市場。以ST的解決方案為例，來看看如何因應(yīng)這兩項針對人們坐在車內(nèi)但不駕駛車的5級自動駕駛應(yīng)用。對於感測器，主要需要瞭解靈敏度、精確度、穩(wěn)定性和線性度。同樣，精確度、穩(wěn)定性和線性度也是3個重要參數(shù)。它們?yōu)槭颤N重要？原因很簡單。智慧型手機中使用的慣性測量元件與安裝在5級自動駕駛汽車中的感測器沒有太大區(qū)別。主要不同之處是車用感測器更具挑戰(zhàn)性的技術(shù)要求：準(zhǔn)確度、線性度和穩(wěn)定性。0級自動駕駛基本上不需要感測器。1級自動駕駛要求感測器在30秒內(nèi)提供定位資料，而定位誤差低於50公分。3級的準(zhǔn)確度要求從50公分變?yōu)?0公分；5級沒有定位誤差，也就不可能有定位錯誤。

如今，從0級到3級，大多數(shù)OEM和一級廠商的做法是在慣性模組或子系統(tǒng)中使用冗餘配置，不只使用一個感測器，而是將幾個相同的感測器安裝在一起，以誤差最小的方式協(xié)同作業(yè)。顯然，這種配置成本很高，並且結(jié)構(gòu)非常複雜，因為需要使多個感測器協(xié)同作業(yè)，在這種情況下，相同並不代表完全一致。因此，需要使用複雜的軟體來同步所有訊號，驗證所有資訊。

顯然，未來趨勢是只用一個6軸或x軸慣性測量系統(tǒng)，其中x可以是4、5、6 DOF（自由度），再加上所謂的功能性安全模組。功能安全是由每個OEM廠商自己定義的，具體取決於子系統(tǒng)的每個單元/元件。功能性安全不可能位於感測器層面，而是位於整個系統(tǒng)層面。ASIL安全標(biāo)準(zhǔn)有A、B、C、D 4個等級，D級要求最嚴(yán)格。今天，大多數(shù)6軸慣性單元都是ASIL B級，目標(biāo)是達到ASIL D，使整個系統(tǒng)變得更安全，更簡單。

陶瓷封裝

圖二 : 對於全自動化的智能自動駕駛體驗來說，安全永遠(yuǎn)都是最優(yōu)先的考量。

每個人都知道，很多年前汽車就已經(jīng)安裝了ESC（電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)）。當(dāng)人們開車時，都覺得自己是一個技術(shù)很好的司機。事實上，人們的駕駛工作有一部分是由ESC系統(tǒng)替駕駛者做了，因為該系統(tǒng)能夠糾正駕駛失誤，避免發(fā)生事故。甚至人們都沒覺察到ESC的介入。

今天，汽車製造商還希望能夠關(guān)注翻車偵測和穩(wěn)定控制。ST已經(jīng)為客戶提供3/4/5自由度的慣性模組或整合多個不同自由度的解決方案，以解決ESC系統(tǒng)、側(cè)翻偵測和穩(wěn)定控制需求。但是，僅有機械感測元件還是不夠，封裝是車用MEMS感測器的另一個重要元件。陶瓷封裝讓感測器元件有更高的穩(wěn)定性和更好的線性度，這一點非常重要。

結(jié)語

對於全自動化的智能自動駕駛體驗來說，安全永遠(yuǎn)都是最優(yōu)先的考量。除此之外，解決方案供應(yīng)商也必須要能提供靈活的客製化服務(wù)，並依照客戶需求提供客製化的產(chǎn)品（從3、5甚至6自由度）。當(dāng)談到安全問題時，相信陶瓷封裝將是汽車的未來。隨著AI漸漸引領(lǐng)汽車駕駛的全自動化腳步加速，只要能夠根據(jù)客戶的要求靈活地客製產(chǎn)品，將能夠搶佔市場更大的優(yōu)勢。