2023超級電腦用途!氣車用晶片供應鏈有望帶動半導體商機

半導體產業討論的大事之一,就是全球車廠開始著手將傳統汽車,改造成街上跑的超級電腦。2025年到2030年,高階車用晶片將是台灣半導體產業的大商機。車用半導體成為展場熱門主題,因為,所有人都看到,傳統汽車要變身為智慧車的潮流,現在才剛剛開始。汽車科技的迭代更新,現在開始將逐漸成為台灣半導體產業的大機會。


整場半導體展中,不時能聽到4個和未來汽車科技發展最有關的字母「CASE」,C代表連網(Connectivity)、A代表自駕(Autonomous Driving)、S代表共享服務(Shared Mobility)、E代表電動化(Electrification)。


目前,我們日常使用的汽車,要達到這個目標還有一段距離。如果這4個目標都實現,汽車不但能像手機一樣,隨時下載App使用;還將像手機一樣,出現車用的軟體商店。汽車不只可以自行控制方向盤,還可以自動帶你去想去的地方,甚至可以聽你的指揮,去接你的小孩。你可以將車子的使用權分享給別人,而且全程零碳排放。


但是,現有汽車的設計模式和硬體架構,需要全面翻新才能讓汽車達到這樣的目標。車廠是一個頭兩個大,以前是靠Tier 1(1級供應商)搞定技術,車廠只看性能就好,但當車廠要探索自駕車發展方向時,未來自駕車要多少的運算能力「車廠無法定出規格,不知道ADAS(先進輔助駕駛系統)運算效能要到100,還是1000,這種情況,怎麼知道該要選3奈米製程,還是5奈米?」車廠正改變過去依賴1級供應商的慣例,自己跳下來了解最新技術發展。


過去車廠依賴一層又一層的供應商,從1級、2級,「甚至到第6級、第7級」;他分析,每一層供應商靠預測決定零件庫存,在過去電子化程度不高的時候,還行得通,但未來車廠必須打破這個模式,建立緩衝用的庫存,才能穩定供應鏈。


但是,許多專家都已發現,全球車廠正在啟動汽車基礎設計架構的大改變,台灣半導體產業有機會在這一波汽車晶片的演進中,再次大成長。以前車廠對汽車的硬體,都是能不動就不要動,因為每個零件都要經過重重認證,架構的改變,背後有其驅動力。驅動力之一,就是要把汽車徹底變成可以用軟體控制的設備。


早在1980年代,一輛車使用的晶片價格不會超過100美元,功能也很簡單。但這幾年,汽車執行的功能愈來愈複雜,感應器愈來愈多,「汽車軟體的複雜度,已超過波音七四七。未來自動化、半自動車子的軟體,大概會是我們用過的軟體中最複雜的。」


以前,汽車電子的設計邏輯很簡單,就是每裝一個裝置,如車燈,就拉線交給特定控制器控制。但當車內設備愈來愈多,有攝影機、倒車雷達,後座還有螢幕,這種舊設計讓整台車裡充滿了沉重的電線和電子晶片。


分析,但現在智慧車每個部分都要互相協調,鏡頭拍到右方有來車,要指揮馬達放慢速度,同時還要在儀表板上顯示影像,在分散式的架構下,系統會更複雜,成本也很高。


在今年的論壇中,多位專家觀察,全球車廠整合原本分散式的架構,改為分區式的運算架構,讓某些重要的功能,有更多的運算能力可以優先處理。如果把汽車的功能分類,例如控制感測器的功能,需要用更高的運算效能辨識後方來車,再即時對車速做出建議,整個判斷過程必須在極短時間完成。


目前車廠要先採「領域架構(Domain Architecture)」,把一些最重要的功能,像駕駛輔助、動力控制交由專門的電腦控制,不是依靠單一的中央電腦。他認為,福斯的ID3新車,走的就是這個路線,這台車使用的控制器也只有39個,比同級新車少12個。


但更厲害的是特斯拉(Tesla),他分析,Tesla Model 3在車內裝有高性能的電腦,再加上3個上述為ADAS等特殊功能設計的電腦輔助,將控制器大幅減化至10個,讓整個系統變簡單,但運算能力大幅增強,這個架構他稱為分區架構(Zonal Architecture)。「歐美車廠會在2025年開始轉換到分區架構,2030年之前架構才會完成。」


有新的硬體架構,車廠也設計新的軟體,讓汽車能滿足外來連網的需要。在手機時代,雲端運作的程式,可以和手機裡的硬體緊密結合,讓使用者完全感覺不到這是來自雲端的服務。同時,車商也希望,未來汽車可以與手機一樣,一套作業系統可以灌入數10個機型,賣遍全世界,讓硬體和軟體分開,才能達成用軟體定義汽車的大目標。