東京——隨著自動駕駛汽車開始上路,作為這種汽車的「眼睛」——圖像、雷達和雷射雷達,這三種傳感器技術製造商之間的競爭正在如火如荼地展開。
索尼董事長兼總裁吉田憲一郎在1月份美國CES技術展上發布作為日企巨頭進入日益擁擠的電動汽車市場的Vision-S概念車時說:「我相信(繼移動手機之後)移動汽車將是下一個大趨勢。」。
Vision-S擁有33個傳感器,其中包括索尼的專業產品圖像傳感器。負責研發該車的索尼高級副總裁川西泉評價這些傳感器:「由於其提供的360度視覺,給乘客和行人一種安全感。」
索尼控制了全球約70%的智慧型手機攝像頭圖像傳感器市場,但其在車載圖像傳感器佔市場的份額僅為9%。Vision-S是索尼公司開拓由美國老牌供應商主導的市場的探索性努力,例如安森美半導體公司(ON Semiconductor),這家位於亞利桑那州的公司生產汽車圖像傳感器已有50多年的歷史,並控制著45%的市場份額。
今年1月,索尼總裁吉田憲一郎在拉斯維加斯舉行的CES2020新聞發布會上談到了車載傳感器技術。
車載傳感器必須能夠記錄對比鮮明的場景,同時大幅減少其它車輛和現代交通信號燈中的發光二極體燈中的閃爍。滿足其中任意一個要求很容易,但同時滿足這兩個要求是一個挑戰。
LED閃爍是兩者中比較棘手的一個問題,它是由於燈的快速閃爍引起的。這種閃爍現象對正常人的眼睛來說幾乎無法分辨,但對圖像傳感器來說卻太明顯了。這可以通過增加相機的曝光時間來解決。但這會導致中心物體曝光過度,降低了區分物體所需的對比度。
安森美半導體公司(ON Semiconductor)通過改變傳感器中使用的像素結構來解決了這一難題。斯巴魯的視力安全系統也採用了它家的產品,這些產品成為斯巴魯(Subaru)等汽車製造商的首選部件。
另外兩種類型的傳感器——測量汽車和周圍物體之間距離的毫米波雷達和雷射雷達三維傳感器也是關鍵技術。毫米波雷達的需求在不斷增加,因為它彌補了圖像傳感器在背光情況下的弱性能。像所有的雷達一樣,毫米波雷達通過計算到達目標並從目標反彈回來所需的時間來測量到目標的距離。它不能解析形狀,也會受惡劣天氣影響,如風雪通常會嚴重影響圖像傳感器的性能。
世界上最大的毫米波雷達製造商是德國英飛凌科技公司,該公司於2005年成為世界上第一家大規模生產用於毫米波雷達的低成本矽鍺碳半導體。
一些已經上路的車輛裝備了多達6個毫米波雷達裝置。到自動駕駛真正流行起來的時候,每輛車大約會裝15個這樣的裝置。
理論上看起來很不錯,但也會造成受其他車輛雷達信號幹擾的問題。」 英飛凌科技(Infineon Technologies)日本分公司車輛自動化和底盤區域中心主管Tomotaka Furuya說:「未來將著力開發幹擾消除技術。
車輛內部也會裝上毫米波雷達,監測兒童被留在車內等情況。
今年4月,日本汽車零部件製造商阿爾卑斯阿爾派(Alps Alpine)與瑞典初創企業雅高(Acconeer)合作,開發具有降低功耗的毫米波雷達。」阿爾卑斯阿爾派公司的一位副總裁Hideo Izumi說:「毫米波雷達使用的功率非常小,因此即使在發動機關閉後,它也可以監測車輛內部。
Izumi說,傳統攝像頭用來檢測司機打瞌睡,但「夜間監控精度下降,很難看到毯子下的孩子。」汽車內部哪怕像心跳那麼輕的運動都可以被毫米波雷達檢測到,更別說孩子的一舉一動了。
三維雷射雷達也被奉為自動駕駛的三大傳感器支柱技術之一。雷射雷達是光探測和測距的簡稱,它與毫米波雷達測量物體的距離範圍相差無幾,但它使用波長較短的紅外雷射,使其能夠探測到較小的物體。
東芝公司的資深研究科學家Akihide Sai說:「如果不使用監視器,雷射雷達的成本可以降低到每臺數百美元。」他提到的是一種可以看到各個方向的傳統的旋轉式裝置,它們主要用於獲取地圖數據的測試車輛,其複雜結構大大提高了雷射雷達傳感器的價格。
東芝公司將開發一種雷射雷達系統,利用固態技術,用半導體取代驅動元器件。
京瓷和先鋒也進軍雷射雷達業務,這就提高了低價和小型化產品的門檻。日本晶片製造商瑞薩電子(Renesas Electronics)也涉足該行業,為加拿大新興企業LeddarTech提供半導體,該公司計劃在加拿大自動駕駛專線巴士上使用雷射雷達。而固態技術將加速雷射雷達傳感器的普及。
矢野研究院(Yano Research Institute)稱,用於自動駕駛系統的雷射雷達市場可能會增長200倍,從2020年的24億日元(2270萬美元)增長到2030年的4959億日元。許多公司已經進入這個市場,據說全球約有100家專業化的創業公司在該領域高度活躍。
圖像傳感器、毫米波雷達和雷射雷達這三種傳感器中,哪種會佔主導地位呢?根據一位零件製造商的工程師的說法:「每種方法都有其優點和缺點。為了製造更安全的汽車,要將不同的系統結合起來。」
本文譯自日本經濟新聞10月24日報導
Takayuki Yao和Kiu Sugano補充報導