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意法半導體智慧感測器為汽車產業提供永續的發展

本文作者:陳慧芬       點擊: 2023-11-14 18:09
前言:
照片人物:意法半導體AMS部門副總裁暨MEMS子部門類比、MEMS和感測器產品部門總經理Simone Ferri

從煤炭和石油等化石燃料中提取能源的傳統方法需要由風能和太陽能等替代能源取代,而從這些來源提取更多能源,將需要使用更多矽和半導體來提升效率。這項轉變的其中一個關鍵元素是使用能夠做出局部判斷的智慧型感測器,如果沒有智慧型感測器,這項轉變將無法實現。

關鍵在於改變我們對產品的理解方式,注重永續和智慧化。為了做到這一點,我們需要從節點中取得更多數據。這種方法適用於各個領域,但在汽車產業尤其重要。

交通問題沒有單一的解決方案,因為有不同的應對方式。但有一點非常清楚:我們需要永續。達成這個目標有各種方式,而我們需要探索。

本文專訪意法半導體AMS部門副總裁暨MEMS子部門類比、MEMS和感測器產品部門總經理Simone Ferri提出他的觀點。

未來交通對於車輛的要求

汽車市場正經歷重大改變,主要有兩項發展:首先是電氣化;第二則是汽車產業逐漸轉向以人為本,顯示自主駕駛逐漸普及。這兩項轉變需要不同類型的引擎,而半導體廠商和汽車製造商需要因應趨勢調整。

這些轉變也為市場的新進廠商創造機會。意法半導體(ST)已經看到新的汽車品牌崛起,當中有許多為中國廠商。不過,有趣的是,現在前十大電動汽車的廠商,當中有很多是成長快速的新興品牌,這顯示了汽車產業的商業模式已大幅轉變。
 

無論是內燃引擎的汽車或是電動車,安全氣囊系統的作用並無改變,都是為了確保安全。不過,導航系統正在進行重要的改變,以提供必要的高精確度。降低成本和改善營運也有其必要,併購是達成目標的手段之一。接著,推陳出新的技術和消費者不斷變換的需求造就新的商業模式。現今面對的挑戰包含將先前獨立的各項技術延伸,並做跨域結合。ST擁有傲人的系統與技術專長,與資深和新興汽車製造商皆建立了長期的合作關係,而這正是能提供廣泛技術的供應商,如ST,能為未來發展貢獻的地方。

汽車製造商持續擴大使用MEMS感測器的主要原因

感測器的存在越來越普遍,而且在多項應用中安全為首要標準,基本的感測器也一直存在。

現在這種應用已為基本,感測器的作用為偵測與支援安全系統,也為導航系統提供資訊。

雖然安全與ADAS非常重要,我們相信主要轉變的方向仍是以人為本。消費者除了希望用更高階的感測器消除環境噪音,也希望同時確保如果車被撞,車子能馬上撥打緊急求救電話。

在打造理想音響效果方面,感測器能確保在看電影、聽音樂、車內時打造完全安靜的環境。
 
 
新的技術和應用有許多能用到感測器的地方,同時我們不希望每個系統都消耗能量,如此一來,以人為本取向並不永續。

汽車製造商如何善用智慧感測器技術維持自身的競爭力

 就電池驅動電動車來看,除了範圍、重量、充電時間之外,將電池相關危險納入考量很重要,因為漏液的影響很大。

車輛的安全性極為重要,因此汽車製造商必須不斷以創新的方式開發。其中一個方法是開發電池漏液控制系統,而這個系統可以用壓力感測器作為重要元件,另一個方法是持續監控電池的使用狀況,包含充/放電循環次數、震動、撞擊、路過的減速丘數量等。這項數據能協助預測並預防潛在損耗或故障。

汽車產業正從使用內燃發動機和壓力感測器的傳統內燃機引擎,轉向使用電池的電動車。電動車需要多組不同的感測器,包含壓力感測器和震動監控系統,以確保功能正常運作和系統安全。新型感測器能以有用且有意義的方式確保系統安全、狀態穩定、能持續使用。

儘管產業的新進廠商非常積極尋找解決方案,生產可靠的元件已證明是關鍵因素。廠商必須思考要決定提供可靠的支援,還是想採取不同思維。ST則是兩者兼具,不過一級供應商與汽車製造商的關係能帶來顯著差異。

意法半導體MEMS感測器在哪些領域具有發展潛力

 機械元件是微機電系統(MEMS)的基本組成,能夠應用於多種領域,包含個人消費性電子產品、工業環境、汽車應用程式。

好的技術是拓展應用領域的必備前提,不過光只有好技術還不夠。大家都想要精準度,感測器必須萬無一失,不管是手機還是引擎裡的感測器,精確度都非常重要。儘管很少人提及,不過校準對感測器而言是一項重要的考量因素。

校準過的精準度能確保永續性,也能大幅節省成本,無論是汽車領域、工業應用、個人消費性電子產品都是如此。而儘管校準過的精準度在各個領域都很重要,各產業對於精準度、校正、合規性設有不同標準。身為消費者,或許不需要符合醫療法規,但結果一定要相同。因此,認證也有其必要,以確保ST都符合同樣的精準度。

感測器在汽車產業應用廣泛,車輛到處都有感測器。在工業環境下,感測器在預測維修方面的應用逐漸增加,自行回報和自行修復機械能夠預防問題、節省開銷,並降低二氧化碳排放。

這就是許多領域使用感測器的原因。除了汽車和個人消費電子產品以外,機器人技術是另一個感測器扮演重要角色的領域。機器人領域時常借鏡人體物理學,而能夠準確偵測對這些系統的感測器而言不可或缺。

如今,ST投資的是能夠應用於所有市場區隔的技術,透過聰明的方式確保投資符合不同市場標準。

各產業的產品開發商已經準備好抓住機會大展鴻圖,而成為優先想要合作半導體供應商,ST所具備的感測器技術能夠應用於多項領域,舉凡醫療、機器人技術、虛擬實境。這些領域需要一樣的基本技術,而ST是提供這些需求的最佳選擇。

回到汽車產業,由於產品和開發週期長,供應商需要提早規劃,而多年來,ST在好幾輪的產品週期也是如此行事。ST於15年前開始投入汽車感測器的研發技術,而現在ST在這個生態系統絕對能夠成為主要協力廠商。加上ST的成功配方,ST能夠抓緊機會面對新挑戰,並持續進步,迎向未來。
 
 
MEMS感測器如何能夠提升汽車安全

感測器整合系統的用途逐漸廣泛,為汽車產業提供演進機會,同時維持安全標準。感測器整合,如LIDAR技術、相機,或其他必備系統能大幅提升安全與性能,確保系統隨時正常且準確運作至關重要。對汽車製造商來說,採用體積小、價格實惠的產品來提升安全性是一大優勢。此外,將這些元件整合能夠推動車輛設計的演進。

以輪胎為例,法律規定車輛必須具備TPMS(胎壓偵測)系統,告知駕駛胎壓是否正常。不過,如果輪胎壓到減速丘也能夠協助駕駛判斷胎壓。輪胎是第一個辨識出減速丘的部位,而透過讓輪胎上的感測器和加速度計智慧化,輪胎就能感測到旋轉和波動,並支援胎壓偵測系統,將訊息傳送至TMS(輪胎動作)系統。如此一來,這個TMS系統就能提供更高階的偵測能力。

輪胎的感測器整合對車輛功能安全更是有舉足輕重的地位。這需要高階技術,例如能夠穩定偵測大幅度的加速度的G感測器,還要能在輪胎模具內量測車速。

這些智慧型輪胎也能促進改善標準安全系統,同時提升導航的精準度,以及支援其他系統。ST甚至可能看到能讓整體系統更安全的新想法。

轉型至電動車的過程以及新廠商的崛起正在改變汽車產業,同時打造更安全、系統更智慧、強大的車輛。除了改善安全外,還有其他更多的發展,我們可以預見業界持續推陳出新的創新與進步。

除了準確度和安全,軟體的管理者也是一項關鍵因素,是供應商、車廠供應商、還是一級廠商?這些決定與控制權在誰手中比較有關,而不是技術的能力,也促成了商業模式的調整與重新思考,而不僅僅與技術相關。技術已經存在,而想要掌握軟體的人就能取得控制權。
 

ST的MEMS感測器未來研發策略

ST需要滿足多個市場的需求,包含個人消費電子產品,因為該市場的銷量大;還有工業市場,因為該市場能解決很多問題;再加上汽車市場,因為這是一個新興市場。當然,另有很多值得探索的市場,包含醫療、機器人技術、虛擬實境。在人工智慧的協助下,我們能大幅提升性能。

基於眾多因素,包含永續性、成本、性能,我們認為邊緣的AI整合至關重要。這項技術對終端使用者而言很好取得,而且價格實惠。最終消費者應該不需要煩惱校準的事情,並且基於只提供有意義的數據的原則,應該能夠持續收到他們所需要的數據。

ST具備哪些技術,能協助汽車製造商達成未來交通的目標

打入汽車市場並不是一夕之間就能做到的事,需要悠久的歷史、長期的經驗、關係,以及可觀的投資。ST參與所有產品組合的多項活動,其中感測器就長達14年。即便如此,我們仍謹慎看待自身成長,也理解這並非一蹴可幾,需要在汽車市場長時間學習與發展。

如今ST在MEMS市場是地位穩固的廠商,我們的產品已獲證明的過往實績,尤其是在重要的安全性方面。如果沒有群聚效應,就算擁有悠久歷史,要達到成本效益仍然非常困難。

ST廣泛的產品組合,能夠依據應用的個別需求進行調整。我們具備如校準、準確度、能夠與各產業廠商合作等必要的軟硬體能力來推動進步。

ST產品都是節能產品,部分產品有結合AI。ST也對智慧感測器以及人工智慧產品保持開放態度。這代表雖然ST在邊緣或節點上,客戶仍然能夠使用自己偏好的軟體,而ST會提供必要的工具,讓客戶自行撰寫應用程式。

ST採取的策略不僅止於追求準確度、安全、智慧和開放。在現今的汽車轉型和整體物聯網世界,開放程度是成功的重要因素。ST的策略是讓大家在改善感測器能力和採用更好的商業模式方面貢獻己力,ST相信達到此一個目標的唯一方法不是只有提供技術,還要提供大家貢獻的機會。ST需要齊心協力才能實現淨零目標。
 

ST如何協助汽車製造商控制排放量

除了不斷降低產品的耗能程度,若要控制排放量,ST把更多注意力放在找出排放源頭、偵測排放量,並瞭解現況為何。如果我們在車上不使用智慧的功能,我們將因為移動數據的延遲和能源需求,在未來承擔後果。總結而言,讓車輛應用技術的同時,兼具準確度、安全和智慧至關重要。此外,開放態度佔據重要地位,因為每個人都能為降低整體汽車排放量做出貢獻。

當然,碳排並不只限於交通方面,而源頭很多,這是我們都需要意識到的事實。排放量也包含數據,而我們必須降低車輛使用的數據以降低排放量。這不僅止於廢棄物、引擎,或是在路上留下的胎痕。

降低碳排的方法繁多,而感測器在達成此一目標上扮演重要角色。舉例而言,即便是輪胎都能夠藉由提供數據協助駕駛更好地駕駛,並降低排放量。不過,裝設更多感測器和擁有更智慧的感測器之間必須有所取捨。具備局部智慧功能和開放合作來多方面處理問題至關重要,我們需要共同合作開發更智慧、能有效降低排放量的感測器。

許多人都能為邁向永續生活貢獻己力,這就是演進的美妙之處。
 

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