汽車電子助陣智慧移動,再創產業動能

作者:

 沈怡如、蔡宜君

刊登日期:2022/04/12

摘要:汽車產業朝向電動、聯網、自駕、共享服務四大趨勢發展,隨著數位科技、環境永續、安全法規等關鍵議題升溫,未來汽車將整合汽車電子、零組件、半導體、資通訊、軟體及服務等產業,產業生態圈持續變革、重組與創新。Covid-19疫情影響下產業出現震盪,但也湧現自動駕駛、車聯網的技術價值,加速智慧車輛數位轉型,汽車電子產品需求大幅提升。臺灣在此波產業革新下,有望跳脫舊有供貨模式,切入關鍵核心領域。
Abstract:The Automotive industry is driving towards the four major trends of Autonomous, Connected, Electric, Shared Services. Key issues such as digital technology, environmental sustainability, and safety regulations heat up, future cars will integrate automotive electronics, components, semiconductors, information and communications, software and services, and other industries. The ecosystem continues to revolute, reorganize, and innovate. The industry has suffered a big hit by the Covid-19 pandemic, but emerged the technology value of autonomous driving and connected cars, accelerating the digital transformation of industry and also increased the demand of automotive electronic products. With the industrial revolution, Taiwan is expected to break away from the old supply chain model and enter core areas.

關鍵詞:智慧移動、汽車電子、產業發展趨勢
Keywords:Smart mobility, Automotive electronics, Industry development trends

全球汽車電子主要發展趨勢
根據Grand View Research研究[1]指出全球2020年汽車電子市場規模達2,178.6億美元,預期到2028年將以7.9%的年複合成長率推升至4,002.7億美元。推升全球汽車電子市場規模成長因素包含:1. 車輛各系統零組件電子化程度提高,如由傳統油壓結構轉為馬達驅控的電子式控制、增進駕乘舒適性及體驗的智慧座艙等。2. 各國政府對於電動車的政策推動如燃油經濟性及溫室氣體排放限制,驅動車廠提高電動車輛的產銷比例,電動車輛同時增加電控功率元件及動力與電池控制單元的複雜度,推升對汽車電子的需求。3. 車輛採用先進輔助駕駛系統(Advanced Driver Assistance System, ADAS)的滲透率提升,進而推升各類感測器搭載及車載運算處理平台需求。4.自動駕駛車輛啟動量產並預期在2025年後明顯增長,除感測及車載運算外,也推動各系統的域控制單元(Domain Controller)以及因應安全性的冗餘備份系統(Redundancy System)需求。
除上述帶動汽車電子需求成長外,品牌車廠與Tier 1供應商正推進重塑電子電氣架構及軟體定義汽車等重大變革,將大幅改變車輛未來內涵。
1.重塑車輛電子電氣架構(E/E Architecture, EEA)
車輛電子電氣架構正由以個別功能為導向(Function Specific)區分的獨立電子控制單元(Electronic Control Unit, ECU),隨車輛電子化程度越高及需偕同合作的功能增加,轉向以同領域為導向(Domain Specific)的域控制單元(Domain Control Unit, DCU)整合。未來整車大致區分為動力系統、底盤系統、車身系統、車載娛樂系統、安全系統、ADAS/自駕系統等領域做功能上的集中整併。電子電氣架構將持續往中央控制器整合並採用高速的車內網路、將更多的運算功能於雲端執行的集中式架構,使跨域之間可偕同執行更複雜的功能。
電子電氣架構由分散式往集中式發展,優點是在硬體上可實質減少車輛組裝結構的複雜性、個別ECU、線束的成本、空間與重量;在附加價值上,可消除個別感測資訊及處理器的穀倉效應,可在運算能力、偕同操作性及數據存取上做最大化利用。
2.軟體定義汽車(Software Defined Vehicle, SDV)
過去消費者購買新車時,交車當下就是車輛功能最新最完善的時刻,但隨Tesla採用空中下載技術(Over-the-Air, OTA),以軟體搭配硬體的方式,已顛覆傳統車輛產業模式。使用者透過與智慧型手機類似的軟體更新方法,即可得到更好的駕駛體驗,甚至是功能的強化或新增。
傳統車廠也發現過去以硬體配備創造差異化的方式已逐漸被軟體更新的模式挑戰,除了強化使用者體驗之外,也創造出新商業獲利模式,例如新功能付費、訂閱服務等;為了確保其產業地位,傳統車廠或Tier 1供應商透過成立子公司、策略夥伴或是外部廠商合作等方式,加速軟體面的布局。傳統車廠的兩大集團Volkswagen及Toyota集團,都聚焦組織軟體團隊與研發,如VW於2020年成立的全資軟體子公司CARIAD,聚焦於電動車平台MEB的軟體升級及開發品牌通用vw.OS;Toyota於2018年則與旗下Tier 1中的Denso、Aisin合資成立Woven Planet,開發軟體平台Arene並與Apex.ai合作,將其車載系統Apex.OS導入。
臺灣汽車電子關鍵發展動向與策略
臺灣汽車電子產業主要由以先進駕駛安全輔助系統、車載多媒體、車用導航系統產品及服務為主;在全球車輛智慧化趨勢推動下,產值逐年上升,2021年臺灣汽車電子產值突破新台幣2,900億元,已成為國內汽車產業主要成長動力。順應國際車輛發展趨勢,針對臺灣汽車電子發展策略可強化以下方向。
1.智慧車輛將帶動車用半導體產業成長
從美中貿易戰開始延燒到Covid-19疫情,全球半導體存貨指數嚴重偏低,影響車用半導體市場需求,預估至2022年存貨才有機會回歸正常水位。工研院產科國際所分析2021年車用半導體市場將成長至499億美元,成長率高達28.9%;佔全球半導體市場9.2%,車用半導體居第五大應用市場(前四大為數據運算、通訊、工業、消費性電子)。全球車用半導體的製造,約三成委外由晶圓代工廠代工製造,其中21%是臺灣晶圓代工廠製造,如台積電、聯電、世界先進、力積電等。
車用半導體供應鏈特性與一般半導體具差異性,車用半導體前期開發及驗證期可能長達3~5年,對安全性、可靠度要求極高,若要進入Tier 1供應鏈,需先通過AEC-Q100(可靠度標準)、IATF 16949(品質管理標準)、ISO 26262(安全性認證)等認證,亦要求IC廠商承諾供貨年限達15年以上。強調安全可靠的條件下,少使用最新製程,現階段以65nm、45nm、28nm等成熟製程為主,但未來智慧車輛電動化、聯網化、自動化需求下的先進車用晶片,將是臺灣晶片設計及晶圓代工業者的重要契機與優勢。
2.自動駕駛感知系統與零組件供應鏈完備
全球自駕車從Level 2往Level 3~Level 4自動化發展,ADAS系統與ICT產品/服務將大規模帶動汽車電子市場。各國的ADAS法規逐步推進,歐洲2018年已強制新車安裝e-Call系統,預計2022年5月起所有新車型、2024年5月起所有新註冊車輛都需要配備自動煞車預警、酒精鎖、疲勞駕駛偵測、車道維持、倒車顯影/偵測、智慧車速輔助等多項ADAS系統;美國預計2022年起新車標配AEB,2023年普及化車聯網應用;日本則在2021年11月後強制新推出的國產車標配AEB;臺灣目前僅規範中重型商用車必須搭載AEB。

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