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

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

L3級別自動駕駛的重要意義

這里說的L3是指美國汽車工程師協(xié)會(SAE)的六個自動駕駛級別中的一個。根據(jù)SAE的L0-L5的分級，其中L0是完全手動駕駛的車輛，L5是完全自動駕駛的車輛，L3車輛具有一定的自動駕駛能力。在某些特定條件下，L3級別的車輛能實現(xiàn)自動駕駛，可把駕駛員的注意力從路上釋放出來。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車輛的掌控，若車輛在開啟L2功能時發(fā)生了交通事故，那么其駕駛員需要擔(dān)責(zé)。

SAE定義的六個自動駕駛汽車級別 圖片來源：IDTechEx

一直以來，L3級別自動駕駛面臨的一大挑戰(zhàn)是：當(dāng)車輛在運行L3系統(tǒng)時出現(xiàn)了交通事故，該由誰負(fù)責(zé)？奔馳公司一定程度解決了這一問題——若車輛在運行L3系統(tǒng)的狀態(tài)下出現(xiàn)交通事故，則由公司來承擔(dān)這一事故的責(zé)任。這要求車廠對自己的自動駕駛系統(tǒng)有足夠大的信心，畢竟奔馳公司希望確保銷售自動駕駛系統(tǒng)所產(chǎn)生的利潤，能遠遠覆蓋其賠付的交通事故責(zé)任費用。

奔馳S級和EQS使用的自動駕駛系統(tǒng)確實令人印象深刻——該系統(tǒng)包括一個激光雷達、五個雷達和六個攝像頭，以及一臺由英偉達提供驅(qū)動力的自動駕駛“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Drive Pilot的技術(shù)是過時的？

其實，以上這種情況并非奔馳公司獨有。從構(gòu)思一輛汽車(包括決定所需的自動駕駛功能和實現(xiàn)這些功能所需的傳感器)到量產(chǎn)車下線，這一過程需要耗費長達數(shù)年的時間。在這漫長的生產(chǎn)周期過程中，市場上將會出現(xiàn)性能更強的傳感器，經(jīng)過了漫長的整車生產(chǎn)周期后，最終上市時車上搭載的半導(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，這種情況則會更加復(fù)雜。假設(shè)X公司正在設(shè)計一輛汽車，設(shè)計師為汽車選擇了一款雷達，采用的是當(dāng)時最先進的技術(shù)。但由于汽車生產(chǎn)周期很長，而半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展速度快，搭載了這顆雷達的量產(chǎn)車，要在未來幾年后才能上市，這代表汽車上市時，其搭載的雷達可能已經(jīng)過時。

奔馳S級和EQS上的激光雷達就是一個例子。目前，這些車輛使用的是Valeo的第二代Scala激光雷達。2017年Valeo的激光雷產(chǎn)品被用于奧迪A8中，使之成為最早進入車載市場的激光雷達之一。毫無疑問，第二代Scala激光雷達是一個出色的產(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。對此，奔馳公司在其公告中表示稱，Luminar Iris支持L3系統(tǒng)以80英里/小時的速度運行，該速度是目前L3系統(tǒng)限速40英里/小時的兩倍。

奔馳公司通過更換激光雷達供應(yīng)商來獲得性能提升，其部分原因是與升級激光雷達的激光器有關(guān)——從Valeo Scala的905納米激光器升級為Luminar Iris的1,550納米激光器，后者的激光器所發(fā)射激光的波長更長、發(fā)射能量更強，從而其激光雷達的探測范圍更廣，對人眼而言也更安全。不過，波長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，臺積電、三星、英特爾、格芯的最小工藝節(jié)點能力 圖片來源：IDTechEx

圖3：2015-2022年，不同波長的激光雷達產(chǎn)品的占比 圖片來源：IDTechEx

例如，905納米激光雷達探測器通常使用硅技術(shù)，硅更容易獲得且價格相對便宜。然而，硅在波長超過1,000納米時就會停止吸收光線，激光雷達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納米激光雷達探測器的理想材料，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。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，可探測到1,000-1,600納米的波長。或許這項技術(shù)可被改進，并用于1,550納米的激光雷達。

奔馳公司轉(zhuǎn)向1,550納米的激光雷達，順應(yīng)了激光雷達行業(yè)的發(fā)展趨勢。如今，市場上絕大多數(shù)激光雷達產(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IDTechEx認(rèn)為，整體上看，該行業(yè)正在突破1,550納米的藩籬。

• 自動駕駛“車載大腦”難以跟上半導(dǎo)體的發(fā)展

自動駕駛“車載大腦”是另一個難以跟上半導(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來驅(qū)動其自動駕駛汽車系統(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的計算能力達到了255萬億次每秒(TOPS)。但在奔馳公司獲得內(nèi)華達州L3認(rèn)證之前，Nvidia就發(fā)布了Thor SoC，新SoC可提供2,000 TOPS的計算能力。Thor SoC可能與Nvidia Ada Lovelace架構(gòu)的40系列GPU一樣，采用臺積電的4納米工藝。預(yù)計Thor SoC將在2025年投入量產(chǎn)車輛，根據(jù)臺積電的路線圖，那時臺積電將有能力量產(chǎn)2納米工藝芯片。

半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展速度非常快，以至于一輛新車在進入展廳時，其搭載的半導(dǎo)體器件就可能過時了，但這也為技術(shù)改進留下了充足的空間。L3級別的奔馳S級和EQS是功能強大的機器，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？