智慧汽车风潮兴 车用网路商机热度狂飆

       随著汽车电子化程度愈来愈高，各大品牌车厂也开始大量导入CAN、LIN、MOST，甚至乙太网路(Ethernet)等联网技术於最新车款，以实现低延迟、高效能的车载资通讯系统和先进驾驶辅助系统，向打造智慧车辆的终极目标迈进。 
 
       车用网路商机看涨。智慧车辆概念风行且汽车电子化速度加快，使得各式车用网路如媒体导向系统传输(MOST)、区域互联网路(LIN)、控制器区域网路(CAN)汇流排，甚至是前瞻的车用乙太网路(Ethernet)及X-by-Wire技术受到各大晶片商及品牌车厂的高度关注(图1)。 

             
                          图 各式车辆控制网路方案类型

       根据Machina Research研究资料指出，2020年联网装置產值将达4.5兆美元，其中，联网汽车将占6,000亿美元，位居所有应用之首。此外，2020年将有九成新车内建不同形式的车用网路系统，以满足安全、车载资通讯(Telematics)、汽车对汽车(V2V)等各方面应用需求。 

       资策会智慧网通系统研究所车联网/智慧移动应用技术中心协理张文尧表示，时至今日，联网汽车已涵盖多种应用，包括全球卫星定位系统(GPS)、网际网路串流、免手持的行动电话、紧急救援(e call)、远端诊断及车载资通讯等。 

       张文尧指出，未来车用网路将呈现出多种网路并行的样貌，例如以CAN控制车身与传动系统(Powertrain)；车用乙太网路则负责先进驾驶辅助系统(ADAS)以及资讯娱乐系统；至於汽车对汽车或汽车对基础建设(C2I)，将由长程演进计画(LTE)网路以及无线区域网路(Wi-Fi)担当重责大任。 

       事实上，目前虽然各种车用网路技术各有其发挥领域，不过，随著各种车用网路技术标準持续演进，车用乙太网路与MOST已开始出现激烈的角力战，而前者目前已迈向Gbit等级传输速率，可望在车载资通讯系统蓬勃发展的风潮下趁势掘起，迅速扩大於汽车市场的市占比例。 

取代MOST　车用乙太网路迈向Gbit/s

       车用乙太网路挟重量轻、低价、高频宽等优势，正快速在汽车网路市场攻城掠地，品牌车厂如宝马(BMW)和现代汽车(HYUNDAI)皆已竞相採用，可望取代MOST技术，成為车用娱乐系统传输网路的主流技术。 

       博通(Broadcom)台湾区总经理陈瑋骏表示，随著汽车内部资料量愈来愈高，驾驶对传输频宽的需求也愈来愈大，然而，过多的缆线将造成汽车重量负担、油耗变高，且整车成本升高，种种挑战促使汽车製造商开始寻找更低成本的汽车线路配置方式。 

       儘管乙太网路最初系於工业、消费型电子等应用领域崭露头角，自2011年才正式进入汽车应用市场，不过车用乙太网路目前已可提供100Mbit/s的传输频宽，且因其採用星状网路(Star Network)，可确保每一条线路拥有固定频宽，各个端点透过桥接交换器(Switch)，最高可达1Gbit/s的总频宽。 

       不仅如此，车用乙太网路还可以提供机械失效的冗餘(Redundancy)功能，确保车载资通讯系统顺利运作。反观MOST虽有50?150Mbit/s的频宽，但若音响、导航机等影音设备同时运作，将导致MOST频宽被瓜分，因此，MOST在高画质影音时代恐面临频宽不足、车载影音设备表现「卡卡」的窘境。 

       陈瑋骏指出，博通看好车用乙太网路的发展潜力，已推出BroadR-Reach技术，採用单一非遮蔽式双绞线设计，以两线路乙太网路取代四线路的低电压差分讯号(LVDS)系统，可有效降低80%的缆线成本以及30%的重量，因而已日益受到品牌车厂青睞。 

       据了解，目前博通BroadR-Reach的实体层(PHY)晶片及桥接交换器已获BMW、现代汽车採用，预计2014年将有採用乙太网路系统的新车出炉。陈瑋骏表示，目前BroadR-Reach已成為业界共通标準(De Facto Standard)，而博通除透过销售BroadR-Reach硅智财(IP)给业界外，未来将推动BroadR-Reach成為车用乙太网路幕后推手--OPEN联盟(One Pair Ethernet Alliance)认证的最终车用乙太网路标準。 

       展望未来，车用乙太网路為符合车用安全影像系统传输需求，已朝向单一线路传输频宽达1Gbit/s的方向迈进。目前国际电子电机工程师学会(IEEE)已开始制定802.3bp(RTPGE)标準，在草案出炉以后，可望让乙太网路再进一步壮大其於车用网路市场的势力。 

       值得注意的是，近来OPEN联盟势力愈来愈庞大，晶片商与品牌车厂皆前仆后继加入该联盟，除博通外，恩智浦(NXP)、飞思卡尔(Freescale)、瑞萨电子(Renesas Electronics)、BMW、现代汽车、日產(Nissan)等皆是OPEN联盟的推动成员(Promoter)，而通用汽车(GM)、福特(Ford)、Volvo等也已成為该联盟的採用成员(Adopter)，可预见未来乙太网路将成為各大车厂採用的热门技术，市场表现也将愈来愈亮眼。 

       各大车商除持续开发车载资通讯应用网路方案外，市场更迫切的需求正是确保民眾开车安全，因此，线传控制(X-by-Wire)技术已逐渐成為產业新宠，未来甚至有助加快无人驾驶车的商用化脚步。 

X-by-wire可靠度攀升　无人驾驶车商用添助力

       随著相关技术不断进步，线传控制系统可靠度已较以往大幅提升，不仅有助提高车辆控制精準度，更成為未来无人驾驶车商用的关键技术，吸引各品牌车厂竞相导入。 

       华创车电前瞻工程部资深经理陈正夫表示，现今汽车為安全考量，须精準量测外部压力、温度、流速等参数，因而至少配备七十至一百五十颗感测器，未来，这些感测器数量还会持续增加，将使汽车电子占全车成本比重由目前的15%，增加至40%以上。 

       陈正夫指出，线传系统除可加快汽车系统操控速度并提高稳定度外，还能取代传统机械或油压系统，减少零件数量，满足汽车内部空间宽敞的设计要求，同时降低整车成本，并可避免漏油与起火疑虑。 

       事实上，线传系统发展已有一段时间，不过其可靠度一直都是业界最為关注的焦点。陈正夫指出，现今线传系统的可靠度已有大幅提升，在高温(80℃)、高湿度的环境下，已有趋近於零的安全性关键失效率(Safety Critical Failure)，且透过冗餘(Redundancy)设计可避免单一失效模式(Failure Mode)导致整车系统失效。 

       据了解，目前线控油门(Throttle-by-Wire)系统已全面获各大车厂採用，而博世(Bosch)、Delphi已相继推出线控煞车(Brake-by-Wire)系统(图5)；品牌车厂日產已在今年初发表的INFINITI Q50车款当中搭载线传转向(Steer-by-wire)系统；奥迪(Audi)则是在其A8车款搭载线传换档(Shift-by-wire)系统，以实现Tiptronic八速自排变速箱功能，可改善6%油耗、减少整车零件数。 

            
                           图 BOSCH线控煞车系统

       陈正夫指出，线传系统技术及可靠度逐渐成熟后，将成為实现无人驾驶车概念的重要技术基础，如Google无人驾驶车(Google Driverless Car)即透过线传系统精準控制车内各项电子控制节点。虽然Google无人驾驶车仍属於专案实验阶段，不过可预见未来各种感测器的规格逐步提升后，若辅以高可靠度的线传系统，则无人驾驶车商用化将指日可待。 

       另一方面，因应联网汽车的发展，车厂对国际标準化组织(ISO)26262法规已日益重视，以确保其產品安全无虞。因此，车用零组件供应商皆已提高符合ISO 26262规定的產品开发比例。