智慧車輛驅動車用影像感測晶片市場起飛

前言

車輛安全一直是智慧車載電子當中最為關鍵的系統，也是車廠品牌價值差異化的主要來源；而隨著影像擷取與演算技術的進步，車輛整合多個影像感測裝置提供駕駛者進行車輛操控之輔助：包括停車輔助、安全輔助、360度視覺盲點輔助、障礙物偵測、車道維持等，彌補人類視覺之不足、並與車輛電子系統結合，創造出汽車電子創新應用。傳統上安全議題大都透過車輛原廠在車輛初始設計時所考量(例如：安全氣囊、防鎖死煞車系統、安全帶…)，然而龐大的售後服務市場對於車輛輔助安全系統引發出許多創新產品與服務，更將帶領出車用影像感測晶片市場成長。

車用影像感測成為智慧車輛關鍵核心

車輛安全系統根據車輛電子系統介入程度，可區分為主動式安全(Active Safety)與被動式安全(Passive Safety)，主動式安全主要當緊急事件被偵測到，車輛電子系統會主動啟動預防性制動，其中包括車輛穩定系統、駕駛警告與資訊系統及防碰撞系統，而被動式安全主要包括車輛乘用者保護系統與其他相關安全設備，例如盲點偵測、車道偏離警示、適應性循跡控制等。

駕駛輔助安全以系統角度可區分為車道偏離系統、車道維持系統、停車輔助系統、車用影像系統、自動轉向頭燈系統等，其中核心的關鍵元件為各式各樣的感測器(包括：車載攝影感測、車用雷達感測、偏航率(yaw rate)感應器、車輪速度感應器、TPMS感應器模組、舵角感應器、車高感應器、CCD/CMOS感應器、磁氣感應器、角速度感應器、加速度感應器等)，其中以影像感測最為關鍵，甚至未來將整合其他感測器方案。

車用影像感測器由於解析度逐步升高、高階製程驅動成本下降、整合即時車內外狀態感測，已經成為智慧車輛發展的重要趨勢，其潛力應用包括影像式導航、行人碰撞警示、駕駛疲勞偵測、交通號誌感測、夜視系統輔助、自動停車輔助等(如圖1所示)，成為車輛智慧化最為關鍵的元件。

資料來源：工研院IEK ITIS計畫(2011/04)

圖1、車用影像感測應用範疇

而根據資料顯示(如圖2)，車用影像感測系統之市場規模在2010年約為6百萬顆，估計到2014年將達2千萬顆，成長幅度驚人，其中又以CMOS Image Sensor占有比重超過七成以上。

資料來源：工研院IEK ITIS計畫(2011/04)

圖2、車用影像感測系統市場規模

 

車用影像感測晶片朝向多核心架構發展

目前車用影像感測晶片方案領導廠商包括：OmniVision、Aptina、Toshiba、STMicroelectronics、Mobileye等，以目前影像感測晶片領導廠商Mobileye最新一代晶片方案(EyeQ2)為例，採用MIPS雙核心、八執行緒處理器，運算時頻333MHz，內建16-bit Flash/SRAM 以及64-bit Mobile DDR-SDRAM，以應付高速影像多工處理負荷，支援兩組Video-in(2048 x 2048)與Video-out(4096 x 2048)，在介面部分，包括兩組CAN2.0與UART、I2C等。

Mobileye EyeQ2 採用90nm的CMOS製程，且第二代處理器EyeQ2 採用332Mhz 比EyeQ使用視覺的駕駛輔助系統快上6倍多處理速度；採用雙CPU核心並行運行多個額外的專用和可編程核心，允許在一個處理器影像系統有更大範圍的多功處理。

而另一車用影像晶片大廠OmniVison的OV10630系列產品，提供HD 720p (1280 x 720)高階動態影像擷取，可以應用在包括360度環景、車道偏移景警示、交通號誌辨識、自動車前燈、物體與行人障礙物偵測、車後影像監視、盲點偵測、夜視等，該產品將取得車用電子元件AEC-Q100認證。

結論

隨著影像感測技術進步，以及創新應用驅動，透過影像感測晶片達成車輛智慧化的趨勢愈來愈明顯，甚至將取代其他感測技術；目前台灣在影像感測晶片著墨甚少，除了TSMC、UMC具備製程能力外，IC設計廠商能量仍有待加強，尤其在光感測與演算法的技術與國際上落差甚大。

因此綜合歸納，未來車用影像感測晶片重要技術趨勢包括：

l   透過CMOS MEMS製程整合降地成本

l   多核心/多執行緒增加影像處理運算效率

l   支援高解析度Multi Video-in與Video-out

l   單一影像感測元件的多功能化

售後服務市場的創新也將成為重要的市場切入點，尤其是國內在PND的研發與技術能力已經具備優勢，未來整合影像感測提供駕駛者安全輔助，將可有效提升產品價值，並累積進入原裝(OE)市場的潛力。