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2019年的新冠疫情重創(chuàng)了汽車市場的短期產量汽車產量，據多機構預測，2020年預計比2019年降低20%。然而COVID-19疫情全球蔓延并沒有阻止傳統(tǒng)汽車向電動汽車轉型趨勢，汽車電動化在疫情期間仍在加速，汽車市場復蘇可期。
 
意法半導體亞太區(qū)模擬器件、MEMS和傳感器事業(yè)部(AMS)，MEMS產品市場應用負責人Davide Bruno表示，2019年的汽車電子市場總規(guī)模在350億美元區(qū)間，其中傳統(tǒng)汽車核心電子元器件約占65％，數字化與電動化占35％。如果要是按照10到20年前的發(fā)展節(jié)奏，改變這兩個比例可能需要15到20年的時間，甚至更長。但現在因為新項目、新產品和新技術的發(fā)展速度非?？欤瑪底只碗妱踊急葘⑦_到60％以上，而傳統(tǒng)汽車核心電子將降至40％以下。從現在起3到5年后，這個預測將會變?yōu)楝F實。

除此之外，有兩種新的趨勢即將強勢來襲，一是共享汽車和汽車聯(lián)網正在成為一種社交需求，其中共享汽車將占10％以上，這將為包括ST在內的公司提供很多機會；再就是經濟型自動駕駛技術將不斷賦能新型出行服務，例如自動駕駛出租車。
 
所有這些都顯示出汽車工業(yè)轉型正在明顯加速，不斷順應交通工具新趨勢。而在整個汽車電子應用中，從當下爆火的SiC，到ADAS機器視覺、ADAS雷達、車聯(lián)網和5G技術，都能看到ST的身影。ST認為，隨著自動駕駛水平提高，預計整車半導體占比將明顯提高，而傳感器尤為突出。
 
傳感器登上汽車舞臺
 
我們都知道，一輛汽車上有多個不同的組件，從宏觀來看，有攝像頭、激光雷達、長距離雷達、近距離雷達和汽車超聲波雷達，在這些宏觀系統(tǒng)的子系統(tǒng)中，我們又能看到哪些傳感器？首先是運動傳感器，它從40年前就開始用于嵌入式安全；再就是環(huán)境傳感器和麥克風傳感器，這兩者都是相對較新的新事物，但也因此這兩類傳感器沒有明確的技術標準，Davide Bruno認為這是個復雜的問題。同時隨著汽車的電動化的發(fā)展，許多子系統(tǒng)需要彼此通信，多傳感器數據融合也是一個非常重要的課題。
 
那么汽車傳感器有哪些增長動能驅使呢？ST認為主要有四大類，分別是共享汽車門禁，路噪抑制，5G網絡帶來的網聯(lián)汽車以及輔助駕駛。
 
而這每個增長點又對應不同的技術需求，汽車門禁對低功耗要求較高，在這方面，ST擁有功耗最低的加速度計，從而可以實現無鑰匙門禁等汽車應用；路噪抑制則相對復雜些，它需要多顆傳感器來協(xié)同合作，融合震動傳感器和聲學傳感器數據，提升車內靜謐性體驗 (尤其是電動汽車)；而對于車輛V2X/TBOX/ CAR ALARM等網聯(lián)汽車方面，ST一直是這些技術的先驅，如TESEO汽車處理器，特別是MEMS和慣性測量單元，ST都具有全套的開發(fā)工具，還有針對緊急電話救援服務應用的內置測斜計的汽車警報器。
 
真正改變游戲規(guī)則的是輔助駕駛。輔助駕駛的重點是各種系統(tǒng)的融合，其中包括新老型激光雷達和攝像頭。汽車雷達的傾斜角和安裝方式非常重要，ST對此專門研發(fā)了專門用于在汽車組裝生產線上檢測雷達傾斜度或穩(wěn)定性的傳感器。除此之外手機中的屏幕方向檢測或相機防抖功能有75％的幾率是采用ST的芯片，ST是相機光學防抖系統(tǒng)OIS的市場領導者。
 
過去的汽車沒有自動駕駛功能，自動駕駛級別為0，汽車完全由駕駛員操控。1級自動駕駛不是今天開始有的，而早在18年前就出現了。2級是從2015年開始的。3級到來是在2022年，5級是在2040年到來。Davide Bruno也指出，這個預測可能會相對保守些，還需要考慮居住環(huán)境道路的影響，舉例來說，與缺乏基礎設施或沒有全自動駕駛道路的地區(qū)相比，東京這樣的城市可能更快看到4級和5級自動駕駛的到來。但總體來看，到2040年，大多數汽車將實現全自動駕駛。

信息來源: SAE standard J3016

ST認為，2021年生產的汽車中有33％的比例將是2級和3級自動駕駛。不同的自動駕駛級別都會用到超聲雷達、長距離雷達、近距離雷達和激光雷達等傳感器。為了達到5級無人駕駛，汽車需要30多種傳感器協(xié)同工作。
 
傳感器在汽車的應用中有三次浪潮，汽車傳感器第一次應用浪潮是從1974年的發(fā)動機進氣壓力傳感器開始的。然后，所謂的主動安全應用到來。當汽車變得更豪華或者有很大的屏幕時，信息娛樂系統(tǒng)出現，需要使用更多的傳感器，我們將其稱為非安全應用。主動安全和非安全應用之間這段時間，稱為第二次浪潮。第三次浪潮始于主動安全，因為主動安全是自動駕駛汽車的一部分。ST正與所有一級和OEM汽車制造商一起謀劃這次應用浪潮，Davide Bruno講到。
 
而在這三次浪潮中，ST又是如何緊跟潮流發(fā)展的？從第一次浪潮轉到第二浪潮，ST是安全氣囊市場參與者。ST也是全球公認的汽車非安全應用芯片第一大制造商，非安全應用包括遠程信息處理、定位導航、無鑰匙門禁等。

“我認為麥克風是一個很有意思的汽車產品。首先，汽車行業(yè)沒有麥克風技術標準。ST是探索汽用麥克風性能的先驅之一。今天，我們清楚地看到有4種應用在推動對汽車麥克風的需求。首先是免提電話，其次是使用多個麥克風抑制路噪的降噪系統(tǒng)，緊急呼叫，最后是車內通話應用。MP23DB01HP是我們提供給合作伙伴和客戶的工業(yè)級產品。”Davide Bruno談到。
 
鑒于汽車安全功能用慣性傳感器的市場滲透率越來愈大，ST也正在打入安全應用市場，尤其是翻車檢測和ADAS /自動駕駛。雖然ST在傳感器安全應用市場的剛起步，但Davide Bruno認為，智能手機中使用的慣性測量單元與安裝在5級自動駕駛汽車中的傳感器沒有太大區(qū)別。主要不同之處是汽車傳感器的更具挑戰(zhàn)性的技術要求：準確度、線性度和穩(wěn)定性。那么ST又將如何解決和應對這些需求呢？

2018 – 2023年汽車安全功能用慣性傳感器市場滲透率
 
汽車市場需要成本更低的MEMS傳感器
 
在安全控制方面，很多年前汽車就已經安裝了ESC（電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)），該系統(tǒng)能夠糾正我們的駕駛失誤，避免發(fā)生事故。今天，除了ESC，汽車制造商更加關注翻車檢測和穩(wěn)定控制。而MEMS傳感器不僅是防止側翻和加強汽車穩(wěn)定性控制的安全核心，還是駕駛員監(jiān)測系統(tǒng)的核心。
 
現在的航空器已經完全是4級或5級自動駕駛，飛行員實際上什么也沒做。但是，要啟用這樣的功能，你需要購買一套價值15萬美元的系統(tǒng)，還需要一周的時間完成傳感器校準。這種傳感器本身與標準傳感器沒有太大區(qū)別。但是，校準意味著需要調校傳感器、ASIC芯片和全部固件，關鍵是要逐一校準。校準過程需要長達一周的時間。然而即使是戰(zhàn)略級的IMU其成本仍高達10,000美元。顯然，以入門級經濟汽車為例，假設其慣性模塊系統(tǒng)的成本是10,000美元，那么汽車的售價可能是12,000美元或15,000美元。因此，需要把這個成本降下來。
 
ST最新推出的慣性傳感器ASM330CHH，其最佳競品售價約10,000美元，校準需要1到2天的時間。調校好的ST 慣性傳感器和競爭對手A的高端慣性傳感器(售價約10,000美元)對比評測，在[-10..50]°C 溫度下，ST的慣性傳感器計算殘余偏移量和靈敏度誤差表現更好。

ST已經為客戶提供3/4/5自由度的慣性模塊或整合多個不同自由度的解決方案，以解決ESC系統(tǒng)、側翻檢測和穩(wěn)定控制需求。但是僅有機械感測單元還是不行的，封裝也是汽車MEMS傳感器的另一個重要部分。ST認為，陶瓷封裝將是汽車的未來，陶瓷封裝讓傳感器單元有更高的穩(wěn)定性和更好的線性度。
 
另外，在安全方面，ST還推出了一個全新的圖像傳感器系列產品，有兩種分辨率160萬和230萬像素，配合適合的信息處理系統(tǒng)，攝像頭可以根據眼睛和面部表情判斷駕駛者的注意力。因此，當我們已無法很好控制自己但還必須操控汽車時，駕駛監(jiān)測系統(tǒng)將會提示我們把車停到路邊休息，這是一個非常有意義的應用。
 
另外，Davide Bruno還介紹了意法半導體為激光雷達市場做出的貢獻，ST MEMS微鏡可以顯著降低激光雷達成本。ST正在與知名科技公司Leddartech合作，為他們提供由MEMS微鏡和光學元件組成的激光雷達子系統(tǒng)?！拔㈢R不是傳感器，而是致動器或執(zhí)行器，這仍然屬于我們的開發(fā)領域，它們在總體上被視為MEMS傳感器?！盌avide Bruno解釋到。

今天，僅在消費電子市場，ST已銷售了數百萬顆MEMS傳感器，而截止去年為止，ST MEMS傳感器的總銷量已累計超過170億顆。ST的傳感器校準只需幾秒鐘。消費級傳感器的售價僅幾美元，甚至更低。

結語
 
未來，汽車將需要越來越多的傳感器，也需要集成度更高的運動傳感器，車廂內檢測需要高靈敏度的影像傳感器，但這不一定意味著需要研發(fā)新的傳感器，而是將現有傳器以新的方式應用在在汽車中。