但我们日常使用的汽车,要达到这个目标还有一段距离。如果这4个目标都实现,汽车不但能像手机一样,随时下载App使用;还将像手机一样,出现车用的软件商店。汽车不只可以自行控制方向盘,还可以自动带你去想去的地方,甚至可以听你的指挥,去接你的小孩。你可以将车子的使用权分享给别人,而且全程零碳排放。
如果把车子比喻为装了4个轮子的手机,那么,现在的车厂只能赚到卖手机的钱,无法像苹果一样,靠卖软件和服务赚钱。但事实上,汽车和软件结合的商业潜力极为巨大。
但是,现有汽车的设计模式和硬件架构,需要全面翻新才能让汽车达到这样的目标。安谋亚太区车用市场资深总监邓志伟观察,「车厂是一个头两个大,以前是靠Tier 1(1级供应商)搞定技术,车厂只看性能就好」,但当车厂要探索自驾车发展方向时,邓志伟观察,未来自驾车要多少的运算能力「车厂无法定出规格,不知道ADAS(先进辅助驾驶系统)运算效能要到100,还是1000,这种情况,怎么知道该要选3纳米制程,还是5纳米?」他观察,车厂正改变过去依赖1级供应商的惯例,自己跳下来了解最新技术发展。
但是,这次论坛中,许多专家都已发现,全球车厂正在启动汽车基础设计架构的大改变,台湾半导体产业有机会在这一波汽车芯片的演进中,再次大成长。
「以前车厂对汽车的硬件,都是能不动就不要动,因为每个零件都要经过重重认证,架构的改变,背后有其驱动力。」驱动力之一,就是要把汽车彻底变成可以用软件控制的设备。
软件复杂度已超越七四七
邓志伟分析,1980年代,一辆车使用的芯片价格不会超过100美元,功能也很简单。但这几年,汽车执行的功能愈来愈复杂,感应器愈来愈多,「汽车软件的复杂度,已超过波音七四七。未来自动化、半自动车子的软件,大概会是我们用过的软件中最复杂的。」以前,汽车电子的设计逻辑很简单,就是每装一个装置,如车灯,就拉线交给特定控制器控制。但当车内设备愈来愈多,有摄影机、倒车雷达,后座还有屏幕,这种旧设计让整台车里充满了沉重的电线和电子芯片。
邓志伟分析,但现在智能车每个部分都要互相协调,镜头拍到右方有来车,要指挥马达放慢速度,同时还要在仪表板上显示影像,在分散式的架构下,系统会更复杂,成本也很高。
在今年的论坛中,多位专家观察,全球车厂整合原本分散式的架构,改为分区式的运算架构,让某些重要的功能,有更多的运算能力可以优先处理。如果把汽车的功能分类,例如控制传感器的功能,需要用更高的运算效能辨识后方来车,再即时对车速做出建议,整个判断过程必须在极短时间完成。
邓志伟认为,目前车厂要先采「领域架构(Domain Architecture)」,把一些最重要的功能,像驾驶辅助、动力控制交由专门的电脑控制,不是依靠单一的中央电脑。他认为,福斯的ID3新车,走的就是这个路线,这台车使用的控制器也只有39个,比同级新车少12个。
但更厉害的是特斯拉(Tesla),他分析,Tesla Model 3在车内装有高性能的电脑,再加上3个上述为ADAS等特殊功能设计的电脑辅助,将控制器大幅减化至10个,让整个系统变简单,但运算能力大幅增强,这个架构他称为分区架构(Zonal Architecture)。「欧美车厂会在2025年开始转换到分区架构,2030年之前架构才会完成。」
软硬件分家汽车重新定义
有新的硬件架构,车厂也设计新的软件,让汽车能满足外来连网的需要。在手机时代,云端运作的程式,可以和手机里的硬件紧密结合,让使用者完全感觉不到这是来自云端的服务。同时,车商也希望,未来汽车可以与手机一样,一套作业系统可以灌入数10个机型,卖遍全世界,让硬件和软件分开,才能达成用软件定义汽车的大目标。
目前,汽车使用的芯片比手机落后4代,但在这股浪潮下,一股汽车芯片升级潮即将出现。Gartner预估,到2026年时,每台车所搭载的芯片将超过1000美元,全球车用芯片市场规模,将从2022年约610亿美元,到2026年时增加到990亿美元。
今年大会上,台积电、联电都积极为原本使用40、90制程的车用芯片,提供28纳米,甚至5纳米的解决方案,并进行认证。可以想像,如果全球车厂要把每1台车都改造成智能的超级电脑,这将会是半导体产业的另一个崛起利基。
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