Deep Dive
Shownotes Transcript
你刚刚听到的是汽车在倒车的时候倒车雷达所发出的声音汽车离障碍物的距离越近声音的间隔越短这大概已经成为不少人的生活常识除了倒车雷达如今倒车影像也是不少车的标配
最初的倒车影像并不能精准告诉你车身周边的路况但此后随着新能源汽车的爆发汽车厂商不断加码辅助驾驶与自动驾驶类似倒车雷达这样的装置的应用已经从车尾延伸至车身的四周以便驾驶员或车辆侦查来自各个方向的障碍物也逐渐有了全景影像 360 透明影像等更为精确的辅助影像
6 個監視鏡頭加上 4 個倒車雷達大阿檔準備倒車這是螢幕亮起 360 度環境倒車使這款車主打不過汽車用於觀察外部環境的智慧之眼只是我們看到的極少數位於肉眼不可及的汽車結構內部還存在著無數個精密複雜的系統實時監控汽車狀況從車內環境到輪胎從電池包到電源管理等等等等
此前作為代步工具的機械汽車如今早已是兼顧性能與安全能夠感知的智能體這背後的工程之一來自汽車的核心組件——傳感器
简单来说在汽车行驶过程中传感器可以精确捕捉车辆自身与周围环境的信息并将其传递至参与决策与执行的汽车组件伴随辅助驾驶与自动驾驶获得出圈位于感知层的汽车传感器也迎来高光
根據諮詢公司 UO Intelligence 的數據 2022 年汽車傳感器全球出貨量為 54 億個到 2028 年全球傳感器出貨量將達到 83 億個
汽车传感器的需求上涨一方面来自于单车所需传感器数量的增加业内专家曾提到传统燃油车的芯片数量大约为 2000 块而新能源车、单车的芯片将超过 3000 甚至可能达到 5000 块其中传感芯片的比例又往超过 25%
此外汽车产量的增速进一步催化了传感器市场在汽车无线传感器芯片厂商晶杰电子 CEO 李孟雄的观察中近年来消费者对于汽车定位的转变在前一幕化中加速了传感器等汽车部件的推陈出新
我们大家现在买新的这个车你的很大的体验感觉比如说它的语音智能做得很好比如说可以不用自己开雨刷可以不用自己开车灯甚至包括车里面的比如说能够随音乐律动的这个氛围灯它把它原来当做一个机械的一个产品出行的一个工具现在变成了一个非常大的一个玩具做进阶电子这个公司以及我们做这个汽车传感芯片的这个出发点其实很简单
中国已经成了全球最大的汽车市场最大的汽车生产国跟消费国我想做的产品它也有市场并且这个市场是在增长的是被大家看好的第二个就是我有一定的技术积累我当时在审查大主要是负责拓展中国的业务本身我在那边也做了很长时间的技术开发工作跟技术署管职位随着新能源车的发展我们开拓了最早的 TBMX 产品线
TPMS 也就是轮胎压力监测系统 TPMS 的作用是在汽车行驶的过程中实时监测轮胎气压和温度并将数据传送到驾驶室的主机如果轮胎出现气压过低、气压过高、漏气等异常状况系统就会以语音的形式发出预警
轮胎是车上面唯一着地的顶部件它其实非常关键高速上面有统计 70%的事故就是重大的交通事故其实都是由轮胎爆胎引起的所以这个导致了最早美国在 2007 年它有个强制法规就规定了我不管你是新能源车还是软油车还是只要你在路上面跑的乘用车你都必须装台车监测系统
2012 年欧洲也做了同样的立法 2017 年中国也做了台亚强制的立法我们成立的时间是 2015 年
当时也是因为预测到中国可能会推出强制法规所以我们把 TPMS 这个产品作为公司第一个开发的汽车传感芯片产品但是我们后面做了另外一个事情就是把 TPMS 这个芯片产品从国产替代做到了引领创新我们是第一个全球推出了蓝牙跟胎牙这两个芯片合在一起的单芯片解决方案的芯片公司我们现在可以给我们的客户比如说一级供应商
或者是这整套厂商我们给他提供完整的就是一整套的解决方案
如果这样解释 TPMS 对你来说还是有点抽象不如回想一个你或许也经历过的日常情景车的仪表盘上偶尔会出现一个轮胎横截面形状加感叹号的符号它就是所谓的 TPMS 故障灯当胎压监测系统察觉到异常故障灯就会亮起不过如果驾驶员察觉到报警灯也不必过度惊慌因为在实际驾驶场景中 TPMS 可能会出现误报的情况
胎压报警然后开到店里检查说没有啥问题请问是什么原因导致的胎压报警就是说我们在行驶的过程中有可能在遇到一个坑洼路段或者把人胎气压挤下去导致了胎压传感器的误保还有的情况就是我们比如说温度过低正常的温度下降导致了传感器的误保
除了轮胎压力监测系统传感器对于汽车安全的重要作用还体现在电池管理系统 BMSBMS 可以看作是汽车动力电池的管家随时监看电池基本参数防止出现过度充电或过度放电等情况确保电池与汽车的安全运行尤其是减低电池热失控导致汽车自然对驾乘人员构成的威胁这个够大了是不是够大了
在發生熱失控時多種化學反應將導致電池包內部溫度上升壓力異常更重要的是熱失控一旦發生便無法停止因此在這種情況下檢測與預警變得尤為重要
转折发生在 2020 年这一年针对此前频繁发生的电动车自燃事件工业和信息化部制定了强制性国家标准 GB38031 要求电动汽车的电池单体发生热时控后电池系统要在 5 分钟内不起火不爆炸为人员预留安全逃生时间
BMS 系统厂商或者电池厂商他们就寻求新的技术方案来解决这个事情一些头部的电池厂商包括车厂找到我们我们就给他们开发了 BPS 芯片帮助他来更多维度的监控电池包
里面会有几颗主要的芯片比如说第一颗采样的芯片第二颗一个处理的芯片它主要做什么事情呢就是我把电池包里面的电芯的电压电流温度这些信息采集完了之后我做一个处理跟监控这样能够让电池包工作在一个安全的状态假如说它发生了异常的状态我要么可能会采取措施比如说隔离或者是报警
或者是在这个电池比如说充电放电的过程中间我增加一些开关增加一些管控措施来保证这个电池包的安全
非常明确的信息就是啊我们的客户就是电池厂商了包括整个厂商里面都有反馈安装了 BPS 跟 BS 之后能够明显的减少这个事故就是热时控发生的这个事故所以这个现在也是为什么高端的车型或者越来越多的 BPS 跟 BS 被安装在更多的这个车型上面它的渗透率越来越高我们一般的在电池里面对这个电芯采样它的这个电压电流跟温度这个信息啊
然后回馈到 BMS 系统里面去但是这一块原来都是采用有限的方式来做的比如说我在电池包里面我们采用很多的限速
拉到每一个电芯上面去监控它这些信息但是有限的大家可以能够体会得到因为这里面会有很多的线数线数有成本有重量并且它可能会有卯接的比如说螺丝的松动问题后面也是顺着这个产品我们又开发 WBMS 叫无线的 BMS 这个芯片产品这一块的概念就是取代原来传统的有线的 BMS
有了无线 BMS 汽车电池内部 90%的低压线数都可以取消大大减少布线的复杂性以此降低系统装配与维护成本与此同时无线 BMS 可以减轻汽车重量为搭载更多的电池创造空间续航里程提升也因此有了更多可能性
另一方面随着新能源汽车数量不断增加动力电池的回收再利用迅速兴起而无线 BMS 赋予电池包更简单的模组更利于动力电池的提词利用将新能源汽车电池的赋予价值应用于可再生能源等领域之中根据德勤发布的锂电回收报告 2021 年到 2025 年全球动力电池回收市场规模的增速达到了 81%预计在 2027 年破千亿
随着技术的发展并且大家对电池装备效率包括电芯的尺寸越来越大因为原来的话比如说像特斯拉的最早用的电芯它的尺寸是 186501865 这些都指它的电芯的直径跟高度
到后来的 21700 到现在的大元柱叫 4680 这个电芯的尺寸越来越大单体价值越来越高大家也希望每个单体的电芯我都能够实时监控它这些信息所以我们也是在两年之前就开始布局做无线的 BMS
现在还没有量产但是我们预计会在未来的两到三年左右的时间会真正实现量产并且逐步的取代有限的 BMS 这个也是公司目前在重点布局的战略方向目前我们也跟随我们客户做了很多的前期的一些验证跟实验工作并且在今年或者明年就会把这个落地
说到汽车传感器还有一类不得不提那就是我们最为熟悉的用于感知周围环境的传感器对于这一类传感器当下最为常见的是有着雷达三剑客支撑的超声波雷达毫米波雷达以及激光雷达
超聲波雷達根據超聲波折返的時間來測算車輛與障礙物的距離我們在汽車尾部保險槓上看到的圓形裝置就是超聲波雷達超聲波雷達的優點是有極強的抗干擾能力受天氣的影響較小但它的探測距離較短無法判斷障礙物的具體位置與形狀而且響應速度也相對緩慢不適用於高速行駛的汽車
對於高速行駛的汽車來說毫米波雷達或許更能派上用場毫米波雷達兼具測距與測速功能但它最大的劣勢在於無法分別物體的形狀與大小舉個例子道路邊經過的究竟是行人還是路標毫米波雷達無法判斷如果要精確獲取周圍物體的形狀與大小就得靠能夠繪製 3D 環境地圖的激光雷達了
這些年來 激光雷達可以說是幾萬千寵愛於一身但稍有留意你就能發現 汽車品牌在發售行車的時候都會宣傳激光雷達的配置激光雷達對提高自動駕駛的安全性非常重要 L9 這次還搭載了激光雷達這個黑科技這個激光雷達其實它是用了一個雙人鏡掃描的比較先進的技術
由於製造成本居高不下目前還沒有單獨使用激光雷達的汽車大多都採用了激光雷達配合毫米波雷達超聲波雷達與攝像頭的方案如果我們將場景聚焦在自動駕駛以激光雷達為主導的傳感器方案脫穎而出成為最主流的一派站在對立面的則是僅僅依賴攝像頭的純視覺感知特斯拉就是最具代表性的使用純視覺方案的汽車廠商
特斯拉,在推广自动技术的客户中,是最严重的公司,但它们的车上没有 LiDAR。
特斯拉的全自动驾驶系统 FSD 使用的就是纯视觉算法摄像头捕捉到图像后交由视觉技术处理为自动驾驶系统提供环境感知信息纯视觉方案的优势在于汽车接受到的外部环境信息与人眼感知相似并且在算法优秀与样本累积的情况下具备自主学习的能力不过作为模拟人眼的视觉算法强光、夜间与极端天气将很大程度上影响它的判断
但話說回來特斯拉對於激光雷達是什麼樣的態度特斯拉 CEO 埃羅馬斯克曾經這樣說過只有傻瓜才用激光雷達事實上馬斯克已經不止一次在公開場合發表類似觀點
在他看來 激光雷達昂貴 醜陋就像人身上長了一堆藍尾藍尾本身的存在基本是無意義的不過 今年的一些蛛絲馬跡似乎又在暗示馬斯克已經開始向激光雷達妥協根據美國激光雷達公司 Luminar 猜報 2024 年一季度特斯拉購買了大約 210 萬美元的激光雷達成為這家公司的最大客戶
話雖如此特斯拉購買激光雷達的意圖仍不明朗或許是在為未來的車型做準備或許只是作為純視覺方案的基準測試但有一點可以明確的是特斯拉還在進一步優化和解決純視覺方案
在了解了不同种类的传感器与传感芯片之后你大概会联想到最近颇受关注的另一种芯片也就是自动驾驶芯片对此李蒙雄指出自动驾驶芯片与感知芯片并不属于同一领域
因为我们做的是大模拟小数字这种芯片比如说我们做的超声波芯片 抬压芯片包括电磁包的芯片我们是周围辅助的芯片我把车的信息提供给自动驾驶让他来做判断自动驾驶芯片这一块的芯片它属于大芯片它也有很深的壁垒可能需要对算力 对 GPU 对 CPU 对数字芯片有很深的了解
自动驾驶芯片的战场是 PC 与智能手机芯片的延伸当前参与自动驾驶芯片的主要厂商正是像英伟达、高通这样深耕计算领域的头部企业根据沙利文的数据作为最早进入汽车行业的芯片制造商英伟达在 2022 年占据了全球高算力自动驾驶芯片市场 82.5%的份额
举个例子像高通它很早之前它涉及到汽车这个领域是在 14 年 15 年左右的时间当时很多人看不懂它这个逻辑为什么它想去并购恩知普其实它当时已经看到了汽车这块市场最后这个并购没有成功其实本质的原因是因为这一块它觉得它不需要恩知普它完全可以靠自己的力量来做这个事情也确实它的判断是对的现在像智能家商这一块的市场份额它的市场份额是 80%
而且他高通他把很多周围的这个芯片很多都已经做进去了就是他是一个大安全的概念他觉得我在消费类这一块我有很强的这个技术优势对吧我干嘛不把这个周围的这种东西都能集成进去呢他倒逼着很多后面的其他的这些公司也去做他的这些东西而且他当时
做汽车这块芯片也算是降维打击吧首先它在这块栓粒这块很多东西它做得很好它只是需要把这个东西做车规认证车的自动驾驶芯片这一块其实壁垒门槛会非常高而且周期也非常长
就是验证的周期导入的周期最后玩家会非常少所以至少在可见的比如说三年五年左右公司不会去涉足自动驾驶的大芯片清洁所在的 TL2 这个领域我们的技术积累是在模拟这一块跟传感这一块也用于辅助驾驶
在汽车供应链上零部件供应商被划分为多个层级通常来说 Tier 1 是一级供应商直接向汽车整车制造商供货相应的 Tier 2 为二级供应商主要向一级供应商提供汽车零部件
我们其实算在 TL2 因为我们专注在做芯片了之前也有考虑过公司是不是要考虑去做模组变成 TL1 经过反复的认证跟各种方面的考量我们觉得我们定位应该还是要清晰我们就是做 TL2 芯片供应商而不去做 TL1 去做方案供应商
第一点考量我们还是一个创业公司可能已经过了最早的初上阶段作为一个创业公司来讲应该还是 focus 就是专注在我们最擅长的领域比如说我们是做芯片设计的如果涉及到模组就可能会涉及到生产制造甚至到比如说重资产涉及到工厂管理至少在现在这个阶段不是我们擅长的第二个就是如果我们下场去做 TL1 的话可能会把我们的一些客户变成竞争对手
虽然它可能带来的比如说销售或者是单体价值更高但这个其实在我们看来这可能不是一个明智的选择传感芯片也好自动驾驶芯片也罢只要提到芯片我们总是将它与前几年频繁提起的缺芯相关联但真实情况是出现短缺的大多是应用于存储器功率器件传感器等部件的芯片高算力芯片并不是缺芯事件的主角
另一方面疫情以来芯片停工停产全球物流按下暂停键扰乱了全球汽车供应链
汽车行业数据预测公司 AFS 的报告显示 2021 年芯片短缺导致全球汽车减产 1050 万辆 2022 年短缺的余波致使全球汽车减产数量仍然达到了 450 万辆但是呢可以看到从 23 年下半年开始吧其实确信的这个浪潮已经过去了
在汽车芯片行业磨爬滚打的创业者总是一副经历过大风大浪后的云淡风轻他们不常吐露的是制造一颗车规级芯片到底有多难
以我们日常接触到的消费级芯片作为对比无论是手机、平板还是智能手表这类消费电子的芯片主要考量性能与功耗实现日常任务处理与涨商娱乐的同时减少机身发烫而汽车作为载人的交通工具其芯片更加看重安全性以及在极端环境中的稳定性对设计提出了更高的要求
例如车柜级芯片需要承受的温度范围大约在-40 摄氏度到 150 摄氏度之间作为对比消费级芯片承受的温度范围为 0 到 70 摄氏度符合车柜的设计还只是芯片面临的第一道关卡完成开发之后芯片需要通过一系列的测试认证与验证周期而在这段时间里芯片厂商还得随时洞察制成工艺的迭代与海内外竞争对手的步伐
一颗汽车芯片从设计、认证、验证到装车通常需要 3 到 5 年的时间对于芯片厂商来说只有大规模落地量产企业才有实现盈利的可能也才会有活下来的机会 5 年又 5 年 5 年再 5 年在技术的更迭中加速创新也在漫长的周期中保持耐心汽车芯片厂商的赛跑又何尝不是一场比技术斗心志的马拉松呢