目前，全球汽車業(yè)正在步入以智能化（ADAS&Autonomous）、網(wǎng)聯(lián)化（Connected）、電動化（Electrification）、共享化（Shared services）為代表的“新四化”時代。IHS Markit的數(shù)據(jù)顯示，到2023年，汽車電子系統(tǒng)總額將高達(dá)1800億美元，平均每輛汽車會使用500美元以上的半導(dǎo)體器件，增幅最大的應(yīng)用分別來自高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）、動力系統(tǒng)（Powertrain）和車載娛樂信息系統(tǒng)（Infotainment）。

如果按照設(shè)備類型營收來看，來源于Strategy Analytics的報告表明，2019年，功率半導(dǎo)體（26%）、處理器（23%）、無源模擬器件（16%）和傳感器（15%）占比超過兩位數(shù)；按半導(dǎo)體企業(yè)的全球營收來看，英飛凌、恩智浦、瑞薩則分列前三位。該報告同時指出，未來汽車市場競爭的主戰(zhàn)場，將主要集中在ADAS（23.6%）和包括全電動車和混合動力汽車在內(nèi)的新能源汽車領(lǐng)域（21%）。

開發(fā)一個量產(chǎn)級自動駕駛不是按亮一盞燈

神奇的L2+級別

2020年，很多廠商傳遞出的一個觀點(diǎn)是，“汽車行業(yè)的下一個創(chuàng)新浪潮將出現(xiàn)在L2+級別自動駕駛階段”。為什么會是L2+級而不是之前一直所說的L3及以上級別？這是否意味著自動駕駛商業(yè)化當(dāng)前遇到了不小的挑戰(zhàn)，導(dǎo)致汽車行業(yè)對于自動駕駛的實(shí)現(xiàn)更趨理性？

英飛凌科技大中華區(qū)智能駕駛市場經(jīng)理余辰杰對此回應(yīng)稱，在國際汽車工程師學(xué)會（SAE）對自動駕駛等級定義的L0-L5 級別中其實(shí)并不包含L2+，因而不同的整車廠（OEM）和方案商對L2+的解釋也不盡相同。他個人傾向于把L2+定義為：將自動駕駛的技術(shù)應(yīng)用到人所駕駛的車上，或者更簡單地說：具備L3智能程度和L2駕駛責(zé)任。

如果要追根溯源的話，L2+級別概念最初由Mobileye公司在2017年提出，雖然沒有具體的定義，但是包括了自動代客泊車（AVP）和車道保持輔助（LKA）等功能。相對于L2，L2+功能上最大的升級在于主動變道（ALC），這要求車輛在具備橫縱向自動控制功能（ACC/AEB/LKA）等L2功能的同時，增加局部或全局路徑規(guī)劃的能力。同時，區(qū)別于L3，L2+仍然需要駕駛員全程集中注意，這規(guī)避了當(dāng)前制約L3落地的兩大核心問題：人車控制接管時的責(zé)任劃分和過渡過程中的響應(yīng)時長問題。前者在法律法規(guī)上需要跟進(jìn)，后者如果太短則會降低用戶體驗(yàn)。

“當(dāng)前，無論從技術(shù)上還是從法規(guī)上，具有良好用戶體驗(yàn)的L3級別自動駕駛實(shí)現(xiàn)仍需時日。至少在3年內(nèi)，大部分OEM會更加理性地著眼于L2+的落地。”余辰杰說。

Imagination Technologies汽車業(yè)務(wù)總監(jiān)Bryce Johnstone的觀點(diǎn)與之類似。他認(rèn)為一直以來，人們對于全自動駕駛存在一些過分炒作，現(xiàn)在才意識到開發(fā)所需的技術(shù)將花費(fèi)更長的時間。此外，正在試圖解決的問題也比當(dāng)初設(shè)想的多，出現(xiàn)了大量不常見的情況需要被識別、了解、設(shè)計和改進(jìn)。

他說L3級汽車的發(fā)展受到抑制的原因之一，是一些國家還沒有立法以允許它們上路，直到其安全性得到更多的驗(yàn)證。而L4級和L5級將從人們的視野中淡出幾年時間，直到它們擁有龐大的規(guī)模。突如其來的新冠病毒疫情也會對此產(chǎn)生影響，因?yàn)槠囆袠I(yè)將不得不在中短期回報和長期技術(shù)投資方面做出一些艱難的選擇。

自動駕駛≠ADAS組合

各種ADAS功能在車廠未來幾年的產(chǎn)品規(guī)劃中變得越來越舉足輕重，自動泊車、側(cè)視輔助、車道輔助、駕駛員疲勞預(yù)警等等。為車輛提供更高的安全性，為駕駛員分擔(dān)更多的駕駛?cè)蝿?wù)，被視作推動ADAS發(fā)展的兩大動力。

Microchip汽車產(chǎn)品部亞太區(qū)資深產(chǎn)品營銷經(jīng)理Yan Goh表示，ADAS快速增長的原因，源自汽車制造商正致力于提高汽車的安全性，不斷開發(fā)新技術(shù)以幫助減少道路事故并確保汽車內(nèi)部連接的安全。過去幾年中，在高精度傳感器、支持人工智能的高速多核片上系統(tǒng)（SoC）、高速車載網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的加持下，車輛ADAS主動安全系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。

但ADAS功能需要復(fù)雜的硬件和軟件處理能力，需要滿足符合ISO-26262標(biāo)準(zhǔn)的汽車功能安全要求，這促使故障保護(hù)工程設(shè)計成為汽車OEM最重要的標(biāo)準(zhǔn)之一。此外，新一代ADAS還將與5G連接融合，以支持V2V-V2X和L5級自動駕駛，這將需要高精度定時定位和安全性更嚴(yán)格的電子元件。

今年4月7號，中國新車評價規(guī)程（C-NCAP）更新了2018版評價標(biāo)準(zhǔn)，在原有自動剎車輔助系統(tǒng)（AEB）基礎(chǔ)上加入了更多主動安全測試項(xiàng)目：車道偏離預(yù)警（LDW）、速度輔助系統(tǒng)（SAS）、車對車盲點(diǎn)檢測（BSD C2C）等，清晰的表明中國對ADAS主動安全功能的重視程度正在不斷提升。其實(shí)不只中國，考慮到安全性和事故的減少目前被整車廠視為一項(xiàng)增值功能，新車碰撞測試項(xiàng)目（NCAP）、美國高速公路安全管理局（NHTSA）等全球各地交通運(yùn)輸監(jiān)管機(jī)構(gòu)都在各自的安全規(guī)定和要求中提高了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，所有車輛都必須遵守。

如何在保證安全的前提下進(jìn)一步降低駕駛員的參與度，進(jìn)而使駕駛員可以進(jìn)行輕量化的娛樂和工作，是目前車廠關(guān)注最多的。高速狀態(tài)下（>40KM/h）的AEB/LKA前向功能即為代表之一，未來則會逐漸向后向橫穿車輛制動（RCTB）方向發(fā)展。在分擔(dān)駕駛?cè)蝿?wù)方面，帶有車道居中（LCA）的自適應(yīng)巡航（ACC）功能越來越多地被當(dāng)作核心產(chǎn)品屬性，這一功能對降低長途高速公路駕駛員的工作負(fù)荷具有很強(qiáng)的實(shí)際意義。

但Bryce Johnstone不同意“全自動汽車駕駛是將不同ADAS功能進(jìn)行全方位組合”的觀點(diǎn)。他認(rèn)為這種觀點(diǎn)并沒有真正解釋清楚更高級別的駕駛必須要做什么?！皩⒍鄠€L2級功能組合起來，是不可能等同于L4級功能的。”他說，從大規(guī)模傳感器融合/高清地圖/GPS的數(shù)據(jù)輸入，到路徑規(guī)劃和決策，我們需要更強(qiáng)大的處理能力、更高計算效率的新型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和全新的芯片架構(gòu)，以確保所有傳感器和環(huán)境數(shù)據(jù)可以被實(shí)時處理，保障行車安全。但所有這些都必須以低功耗為前提運(yùn)行，不必在汽車中使用昂貴的冷卻系統(tǒng)，使得L4/L5級的價值主張對消費(fèi)者是有意義的。

無傳感，不智能

中短期來看，由于成本和成熟度的關(guān)系，與攝像頭傳感器相關(guān)的應(yīng)用會得到快速成長，包括盲區(qū)偵測、環(huán)視、行人偵測等；中長期來看，雷達(dá)/激光傳感器的應(yīng)用也會得到加速普及，如何看待這兩類技術(shù)之間的相互關(guān)系與發(fā)展趨勢成為人們熱議的焦點(diǎn)。

在余辰杰看來，當(dāng)前ADAS傳感器主要還是依賴攝像頭和毫米波雷達(dá)，但對于AEB來說，更多還是需要借助于毫米波雷達(dá)。因?yàn)橄鄬τ跀z像頭而言，基于電磁波反射原理的毫米波雷達(dá)對于目標(biāo)速度和距離的測量，具有更好的實(shí)時性和環(huán)境適應(yīng)性。

而思特威科技CMO Chris Yiu女士在接受《電子工程專輯》采訪時則指出，從技術(shù)特點(diǎn)上看，CMOS圖像傳感器（CIS）和雷達(dá)/激光傳感器各有千秋。除了部署成本低的優(yōu)勢外，CIS能夠獲得更復(fù)雜的圖像信息，應(yīng)用場景更為豐富；而雷達(dá)/激光傳感器在避障、測距等特定使用場景中，具有測量準(zhǔn)確、測量速度快等優(yōu)勢，但工作原理限制了使用場景，較高的部署成本也制約了其在汽車中的部署規(guī)模。隨著汽車電子的發(fā)展，未來的汽車系統(tǒng)設(shè)計中將會部署越來越多的傳感器，CIS與雷達(dá)/激光傳感器將以一種相輔相成的互補(bǔ)關(guān)系，分別在各自的強(qiáng)勢應(yīng)用場景中發(fā)揮重要作用。

當(dāng)然，如果單從CIS未來在車用領(lǐng)域的發(fā)展趨勢上看，隨著人工智能算法的愈發(fā)成熟，越來越多的功能可以通過CIS+AI的形式實(shí)現(xiàn)。比如在車外場景中，配合CIS獲取的圖像數(shù)據(jù)，汽車駕駛輔助系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)行人監(jiān)測、路面標(biāo)志識別、車道偏移報警、自動泊車，乃至最終的無人駕駛。而在艙內(nèi)場景中，CIS的應(yīng)用場景將更為豐富：駕駛員身份識別、駕駛習(xí)慣設(shè)置自運(yùn)行、用于自動調(diào)整安全氣囊設(shè)置的兒童及物品識別、疲勞與分心駕駛檢測、車內(nèi)物品及兒童遺忘提醒等。

不過，車用CIS產(chǎn)品往往需要滿足不少獨(dú)特的需求，例如LED閃爍抑制能力以確保正確識別路面信號燈及汽車車燈；HDR功能以應(yīng)對復(fù)雜的光照條件；強(qiáng)大的低光照成像性能以滿足夜間開車或隧道環(huán)境的成像需求；全局快門技術(shù)防止高速運(yùn)動下的“果凍效應(yīng)”等。以低光照成像性能為例，由于有夜間駕駛以及隧道等低光照駕駛環(huán)境的存在，車用CIS不僅需要強(qiáng)大的低光照成像性能，還必須能夠應(yīng)對復(fù)雜且實(shí)時快速變化的光線環(huán)境，這意味著車用CIS產(chǎn)品必須擁有堪比高端安防CIS的夜視和HDR功能。

在AI應(yīng)用上，為了應(yīng)對各種典型或非典型場景，AI算法模型的發(fā)展需要建立在由大量測試數(shù)據(jù)支持的機(jī)器學(xué)習(xí)之上，這就要求CIS產(chǎn)品能夠配合算法開發(fā)商進(jìn)行大量的路面測試，以收集大量數(shù)據(jù)。同時，由于汽車中CIS部署量上升，為了讓更多的中低端車型也配備足夠的CIS傳感器以部署AI技術(shù)，業(yè)內(nèi)估計CIS產(chǎn)品必須降低20%-30%的價格才能滿足成本方面的需求。

電子信息架構(gòu)的遷移

從汽車架構(gòu)的趨勢來看，現(xiàn)在汽車的電子信息架構(gòu)正從傳統(tǒng)的分布式控制向域控制架構(gòu)、分區(qū)架構(gòu)、中央化架構(gòu)方向遷移。但不管是哪種架構(gòu)，隨著架構(gòu)的演進(jìn)，對控制器的算力、軟件、生態(tài)都會有越來越高的要求。

“這會引出一個問題：傳感器是否要內(nèi)置智能功能，以減少從傳感器到處理器的帶寬流量？”Bryce Johnstone認(rèn)為，車內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)帶寬將會大幅增加，以太網(wǎng)尤其是千兆以太網(wǎng)的使用也會隨之增加，以處理增長的流量，從而確保實(shí)時性能。但在完善全自動駕駛所需的處理能力方面，還有一段路要走。

眾所周知，在傳統(tǒng)的汽車電子E/E架構(gòu)中，除車機(jī)端外，基本都是低算力的實(shí)時控制器，運(yùn)算能力從幾百到上千DMIPS不等。隨著ADAS/AV功能的引入，多傳感器信息融合的處理需要更高算力的計算平臺，目前主流車規(guī)級高算力處理器（MPU）的算力從幾百Gops到幾十Tops不等。可是，雖然此類芯片運(yùn)算能力突出，但通常不具備實(shí)時性和高功能安全等級，所以在L0以上涉及底盤和動力控制的ADAS/AV ECU中，多數(shù)方案都采用“高算力非實(shí)時MPU搭配ASILB+實(shí)時MCU”架構(gòu)，其中MPU部分負(fù)責(zé)傳感器的信息處理和融合，MCU負(fù)責(zé)控制決策以及和底盤及車身的通信。

此外，高運(yùn)算量一定伴隨著高帶寬數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的汽車網(wǎng)絡(luò)主要以CAN（FD）/LIN等低速網(wǎng)絡(luò)為主，其帶寬從幾百Kb/s到幾Mb/s不等。而在ADAS/AV時代，無論是車內(nèi)帶寬還是車外無線網(wǎng)絡(luò)，都對通訊接口的帶寬提出了不同數(shù)量級的要求，比如PCIe被用于ADAS控制器中MPU/MCU之間的通信，車載以太網(wǎng)被用于域控制器之間的大數(shù)據(jù)信息的傳遞，LVDS則用于雷達(dá)和攝像頭等傳感器原始數(shù)據(jù)的傳輸。這些傳輸介質(zhì)其實(shí)在消費(fèi)類電子中早就存在，帶寬則以Gb/s為單位，但當(dāng)它們被引入到ADAS/AV網(wǎng)絡(luò)后，其功能安全和網(wǎng)絡(luò)安全的屬性都要進(jìn)行重新考量和設(shè)計。

最后來看看AI技術(shù)的大量引入能在多大程度上解決和推動智能駕駛所帶來的算力軍備競賽。目前L1/L2的ADAS功能大多基于固定場景分類的rule-based算法，但未來過渡到L3/L4時，大數(shù)據(jù)的訓(xùn)練一定會對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和層次、MPU算力提出更高要求。但這并不意味著進(jìn)行簡單粗暴的AI硬件加速資源堆疊就能解決問題，由于AI算法日新月異，如何讓AI算法工程師能夠?qū)⑺惴ǜ咝Э焖俚匾浦驳接布铣蔀殛P(guān)鍵，這就需要芯片商同時提供強(qiáng)大的工具鏈支撐。

Yan Goh說，隨著人們對大規(guī)模高速實(shí)時數(shù)據(jù)處理和高吞吐量的期待，數(shù)據(jù)通信帶寬已成為汽車系統(tǒng)架構(gòu)師面臨的主要挑戰(zhàn)。自動駕駛汽車的大量路試取得成功，得益于AI計算和許多基于攝像頭-激光雷達(dá)-雷達(dá)的復(fù)雜傳感器提供支持。在L5級自動駕駛模式下，每一毫秒對于確保駕駛員和乘客的安全都至關(guān)重要。要確保汽車能夠在幾毫秒內(nèi)做出反應(yīng)，現(xiàn)有的汽車架構(gòu)是無法滿足要求的，突破這一瓶頸的方法是將服務(wù)器-臺式機(jī)的計算能力和千兆位類型的網(wǎng)絡(luò)功能引入汽車領(lǐng)域，用復(fù)雜的軟件處理算法和專業(yè)的汽車AI，幫助汽車OEM提升智能駕駛體驗(yàn)。

堅(jiān)定不移地向xEV遷移

緩解“里程焦慮”

“新三化”始終是汽車行業(yè)在從傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)（ICE）到混合動力汽車（HEV）再到電動汽車（EV）過程中追尋的目標(biāo)。在ADI中國汽車技術(shù)市場高級經(jīng)理王星煒看來，續(xù)航里程是新能源汽車充電的關(guān)鍵指標(biāo)。鋰電池的監(jiān)測對新能源汽車性能非常關(guān)鍵，通過實(shí)現(xiàn)高的電壓測量精度，可以有效提升續(xù)航里程。更高的電芯電壓測量精度可拓展電池可用電量范圍，如果將精度提高到1%，那么電池可以在滿容量的21%到89%之間運(yùn)行，增加8%的用電容量。使用相同的電池和精度更高的BMS，可以有效增加每次充電的汽車行駛里程。

而英飛凌大中華區(qū)汽車電子事業(yè)部區(qū)域市場經(jīng)理張昌明則認(rèn)為，零碳排放目標(biāo)實(shí)現(xiàn)不是一蹴而就的，通常分為兩個階段：一是在零碳排放之前，降低傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)用量，提升內(nèi)燃機(jī)工作效率主導(dǎo)了汽車驅(qū)動系統(tǒng)的開發(fā)；二是零碳排放之后，純電驅(qū)動將引導(dǎo)汽車驅(qū)動系統(tǒng)的升級。

第一階段中，混合動力系統(tǒng)會是首選，但如何讓兩套系統(tǒng)像一套系統(tǒng)一樣有序協(xié)調(diào)的工作將是技術(shù)的難點(diǎn)。相比傳統(tǒng)燃油車，利用單片機(jī)運(yùn)算能力來統(tǒng)籌管理兩個動力單元是混動汽車的核心技術(shù)。第二階段中，電機(jī)驅(qū)動作為唯一的動力系統(tǒng)，離不開IGBT/SiC功率器件和相關(guān)控制/驅(qū)動芯片，電動汽車不僅對芯片算力有要求，還要足夠安全。

確保實(shí)現(xiàn)最高效率，將電池能量提供給推進(jìn)電機(jī)，同時使整部汽車保持輕量化，以增加汽車可行駛里程，緩解里程焦慮（英里/千瓦時）被Yan Goh視作新能源汽車市場中最為關(guān)鍵的挑戰(zhàn)。例如盡管新型鋰電池或燃料電池實(shí)現(xiàn)了更高的能量重量比，但它們需要更高性能的電池管理系統(tǒng)（BMS）；下一個挑戰(zhàn)是電氣轉(zhuǎn)換，即工程師所設(shè)計系統(tǒng)的熱損耗必須更低，同時在高頻環(huán)境下滿足電磁兼容EMC-EMI特性；考慮到高電壓、高速充電和高效率要求帶來的復(fù)雜性，越來越多的OEM開始引入800V系統(tǒng)，將其作為減輕重量的一個重要環(huán)節(jié)，這就需要具有高電壓能力的SiC MOSFET晶體管-二極管技術(shù)；最后，政府和企業(yè)需要共同努力，擴(kuò)大電動充電基礎(chǔ)設(shè)施的覆蓋范圍。

新型功率器件嶄露頭角

功率芯片就像骨骼上的肌肉，依賴于大腦的指令來工作，只有肌肉足夠強(qiáng)壯才能完成更有難度的工作。目前，新能源電動車使用的動力電池電壓已達(dá)400V級別，當(dāng)它驅(qū)動車輪時，需要將直流電轉(zhuǎn)換成高壓交流電。作為目前驅(qū)動系統(tǒng)中最經(jīng)濟(jì)安全的方案，更可靠的IGBT芯片始終會是電動驅(qū)動行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。

但以碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）為代表的第三代寬禁帶半導(dǎo)體（WBG）在汽車行業(yè)中的前景將更為光明。由于具備更高的開關(guān)頻率，SiC和GaN器件在減小系統(tǒng)尺寸、成本和重量方面意義重大。新型功率開關(guān)還將促使其控制元件發(fā)生變化，其中包括柵極驅(qū)動器。另外，更高的工作溫度（尤其是GaN器件）和更低的開啟驅(qū)動要求，還可簡化系統(tǒng)架構(gòu)師的設(shè)計工作。目前來看，GaN在650V以下/SiC在650V以上的電壓系統(tǒng)中將會發(fā)揮各自的性能優(yōu)勢，電機(jī)驅(qū)動器（Main Inverter）和車載充電器（OBC）成為能將這兩種器件優(yōu)勢最大化的應(yīng)用。

“很多客戶對SiC和GaN器件本身的理解依然是基于一些理論和簡單測試，要想加快新器件的普及，需要讓工程師能更好的理解應(yīng)用和器件本身的特性，找到SiC和GaN最合適的應(yīng)用領(lǐng)域，從系統(tǒng)上產(chǎn)生價值。”張昌明認(rèn)為這需要從三個方面來加以推動：

第一，了解新能源車應(yīng)用，找到SiC和GaN能產(chǎn)生價值的應(yīng)用環(huán)境。相對硅器件，SiC和GaN器件都具有很低的開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗。SiC在電機(jī)驅(qū)動器上的優(yōu)勢尤其明顯，憑借高耐壓值能夠降低損耗，延長行駛里程，達(dá)到系統(tǒng)成本平衡。

第二，新能源汽車對器件可靠性的要求比工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)苛，SiC和GaN開關(guān)速度更快，增加功率器件的抗干擾能力以及優(yōu)化驅(qū)動電路設(shè)計來增強(qiáng)SiC和GaN的易用性，提升系統(tǒng)的可靠性，會讓SiC和GaN推廣得更快。

第三，解決了系統(tǒng)應(yīng)用和器件的技術(shù)問題后，系統(tǒng)成本是否有優(yōu)勢必然是最終決策的關(guān)鍵參數(shù)。盡管從目前電池電壓系統(tǒng)的發(fā)展看，SiC在新能源汽車上會有更快速的發(fā)展，但SiC晶圓生長周期是Si晶圓的3-5倍，加工難度大，成本降低并非一朝一夕之事。如果能結(jié)合Si的成本優(yōu)勢和SiC的性能優(yōu)勢研發(fā)混合型功率器件，將會極大擴(kuò)展SiC的應(yīng)用范圍。

王星煒對此也持相同看法?！半m然這些優(yōu)勢使得GaN和SiC功率開關(guān)對設(shè)計人員極具吸引力，但這種好處并非毫無代價，最主要的代價是這類器件的價格比同等MOSFET/IGBT產(chǎn)品高出好幾倍?！背兂杀竞拓攧?wù)因素外，更高的開關(guān)速度和工作溫度可能非常適合GaN/SiC開關(guān)，但是它們?nèi)匀粫橥瓿晒β兽D(zhuǎn)換信號鏈所需的周邊IC支持器件帶來問題，例如MCU通常無法提供高壓大功率驅(qū)動信號，需要相應(yīng)的隔離柵極驅(qū)動芯片。

新基建“新”在哪里？

新能源汽車充電樁此番作為中國“新基建”七大領(lǐng)域之一備受關(guān)注。張昌明認(rèn)為，相對于傳統(tǒng)基建，國家這次從三個維度對“新基建”進(jìn)行了定義，分別是信息基礎(chǔ)設(shè)施、融合基礎(chǔ)設(shè)施和創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施。充電樁行業(yè)在這次新基建中歸屬于融合基礎(chǔ)設(shè)施，可以支撐傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的轉(zhuǎn)型升級，結(jié)合交通路網(wǎng)，充電樁網(wǎng)絡(luò)管理還可升級到智慧交通基礎(chǔ)設(shè)施和智慧能源基礎(chǔ)設(shè)施。在這一過程中，便利性將是主要挑戰(zhàn)，“保質(zhì)、保量、有序”成為解決充電難問題的六字箴言。

●保質(zhì)。目前很多充電樁都處于故障或停用狀態(tài)，維護(hù)不佳。原因有二：一是產(chǎn)品質(zhì)量不好，戶外產(chǎn)品的設(shè)計參考了室內(nèi)產(chǎn)品的定義；二是終端設(shè)備不營利，導(dǎo)致充電樁供應(yīng)商無力維護(hù)，因此價格和性能之間的平衡將是充電設(shè)備生產(chǎn)與服務(wù)商面臨的首要挑戰(zhàn)。

●保量。主要是要有充足的車位和充足的電量供應(yīng)。數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我國2019年充電樁總量121.9萬臺，車樁比達(dá)到3.4:1，但在商業(yè)中心車流密集場所找到充電區(qū)域仍然相當(dāng)困難的，充電樁破損、車位占用、充電擁擠都是充電難的主要問題。充電樁是服務(wù)于新能源車的，其增幅要與新能源車保有量的增長維持相對平衡的狀態(tài)。如何布局充電設(shè)施，提升充電樁有效利用率會是第二個挑戰(zhàn)。

●有序。管理有續(xù)、政策有序?qū)⑹堑谌齻€挑戰(zhàn)。管理有續(xù)體現(xiàn)在如何加強(qiáng)充電網(wǎng)絡(luò)、充電APP的實(shí)用性，據(jù)稱有新能源車主在購買了新能源車后，手機(jī)上多出了近15個充電APP，多平臺運(yùn)營導(dǎo)致用戶時間的浪費(fèi)；而車開到可用充電樁后發(fā)現(xiàn)車位被占用，這是管理問題。解決這兩個問題需要有政策來約束和管理充電服務(wù)提供商和用戶。

ADI工業(yè)與能源事業(yè)部市場經(jīng)理張松剛表示，充電樁建設(shè)的一個趨勢就是要把充電機(jī)的功率做大，從而實(shí)現(xiàn)高效率充電，例如實(shí)現(xiàn)十五分鐘或更短的時間之內(nèi)充電50%以上的高效率。實(shí)現(xiàn)的方法就是提高充電功率，但功率提高帶來的問題是充電樁尺寸增大，如何在有限的尺寸下提高功率，甚至把功率器件的尺寸繼續(xù)減小，只有提高充電機(jī)開關(guān)電源的開關(guān)頻率。

同時，作為充電樁電源電路中的開關(guān)元件，IGBT/功率MOSFET的開關(guān)頻率是決定充電樁效率的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的IGBT開關(guān)頻率大概在20k左右，現(xiàn)在已經(jīng)有40k-50k的開關(guān)器件，氮化鎵、碳化硅等更高速的開關(guān)器件也在陸續(xù)投入應(yīng)用，充電樁充電功率正在不斷提升。與功率器件一樣重要的，是這些功率器件的隔離柵極驅(qū)動器的選擇，只有低傳輸延遲、低死區(qū)時間的柵極驅(qū)動器才能確保功率器件實(shí)現(xiàn)更高的開關(guān)頻率和效率。

此外，隨著更多更大功率公共充電樁的建立，充電站集中若干大功率的充電樁將對電網(wǎng)供電造成極大的壓力。同時滿負(fù)荷充電，電網(wǎng)可能在多個點(diǎn)上崩潰，或者需要投入巨額資金改善輸電線路或設(shè)置集中式發(fā)電廠，大幅提高基本負(fù)荷。但是，這種負(fù)荷又具有不確定性，更有效或低成本的解決不定期的集中充電的問題，儲能系統(tǒng)可以發(fā)揮積極作用，利用此能量服務(wù)增加電動汽車充電量，消除通過調(diào)節(jié)功率峰值，保持電網(wǎng)穩(wěn)定，或是在停電的情況下提供電源。

軟件定義汽車

之所以將安全話題單獨(dú)列出，是因?yàn)殡S著汽車產(chǎn)業(yè)的“新四化”改造逐步從概念步入現(xiàn)實(shí)，車載軟件的復(fù)雜性正在呈指數(shù)增長，汽車行業(yè)近年來也逐漸達(dá)成了將“軟件定義汽車”作為未來發(fā)展方向的共識。同時，也有人擔(dān)心作為物聯(lián)網(wǎng)的一部分，未來的汽車正從原來一個完全封閉的系統(tǒng)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€完全開放的系統(tǒng)。大量非傳統(tǒng)汽車行業(yè)企業(yè)涌入市場，有些甚至沿用當(dāng)前消費(fèi)類電子的研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，從而給整個汽車電子系統(tǒng)架構(gòu)帶來極大的安全隱患。

新思科技高級解決方案架構(gòu)師Dennis Kengo Oka在接受本刊采訪時表示，基于軟件的解決方案給汽車行業(yè)帶來了諸多益處，通過使用軟件來驅(qū)動汽車的多種功能，而不是使用專門的硬件解決方案，可以降低成本。除此之外，此前面向目標(biāo)系統(tǒng)單獨(dú)開發(fā)的常用功能，如驅(qū)動程序和庫中的功能，在諸如AUTOSAR的軟件平臺或開源軟件組件中變得更加強(qiáng)大，這使得軟件模塊可以重復(fù)使用，從而降低成本并提升開發(fā)速度。

然而，一輛汽車的代碼超過1.5億行，因此在質(zhì)量、安全性和隱私方面也存在與軟件相關(guān)的固有風(fēng)險。汽車企業(yè)需要采用各種軟件開發(fā)工具和程序來幫助開發(fā)人員開發(fā)更加安全和高質(zhì)量的軟件，包括使用靜態(tài)代碼分析工具和遵循安全編碼準(zhǔn)則，以減少自己開發(fā)的代碼中的質(zhì)量和安全問題；使用軟件組件分析工具識別開源軟件中的已知漏洞；使用模糊測試工具來檢測軟件中的未知漏洞。除了這些工具和程序外，汽車企業(yè)必須確保建立網(wǎng)絡(luò)安全文化，并保證安全培訓(xùn)成為針對開發(fā)人員和安全團(tuán)隊(duì)成員進(jìn)行持續(xù)教育計劃的一部分。

盡管汽車行業(yè)的軟件開發(fā)日新月異，也有很多非傳統(tǒng)汽車行業(yè)企業(yè)進(jìn)入汽車行業(yè)，但Dennis Kengo Oka相信汽車行業(yè)依然是一個規(guī)則非常嚴(yán)格的行業(yè)，擁有許多具有明確開發(fā)定義的各種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，包括：功能安全標(biāo)準(zhǔn)ISO 26262、開發(fā)流程模型A-SPICE以及網(wǎng)絡(luò)安全標(biāo)準(zhǔn)ISO/SAE 21434等。所有企業(yè)都需要在汽車產(chǎn)品的開發(fā)過程中采用特定的汽車標(biāo)準(zhǔn)，或者將開發(fā)重點(diǎn)放在非傳統(tǒng)汽車開發(fā)領(lǐng)域，比如不適用于這些標(biāo)準(zhǔn)的后端服務(wù)解決方案。

智能與安全是邁向汽車智能化的兩條路徑，整車廠、零部件供應(yīng)商、科技公司對此各有考量。在聯(lián)網(wǎng)汽車的案例中，既包括了與傳統(tǒng)IT后端的通信，也看到了Google、Amazon和Microsoft等云服務(wù)供應(yīng)商與傳統(tǒng)汽車制造商的合作，讓汽車智能的某些部分轉(zhuǎn)移到云端執(zhí)行。這些解決方案繞過了車載系統(tǒng)中的計算限制，并且可以在大型數(shù)據(jù)中心中執(zhí)行更高級的數(shù)據(jù)處理和分析。

還有一些基于硬件并擴(kuò)展到平臺解決方案的案例，如科技公司提供的自動駕駛平臺和空中升級平臺（OTA）。自動駕駛平臺在硬件和傳感器中提供智能，汽車企業(yè)在該平臺上構(gòu)建自己的解決方案；空中升級平臺在自身更新過程中提供智能，用于更新的通信協(xié)議以及用于對汽車目標(biāo)系統(tǒng)執(zhí)行更新的車載解決方案。汽車企業(yè)可以將其現(xiàn)有的軟件開發(fā)發(fā)布流程與空中升級平臺集成，以實(shí)現(xiàn)其汽車的OTA空中升級。

Dennis Kengo Oka的看法是，汽車行業(yè)傳統(tǒng)上具有復(fù)雜的供應(yīng)鏈，汽車制造商位于最頂端，多層供應(yīng)商向汽車制造商提供各種硬件和軟件。然而，最新的趨勢是更多的汽車制造商通過在其內(nèi)部執(zhí)行更多的開發(fā)來整合內(nèi)部的智能，包括各種系統(tǒng)的軟件開發(fā)，如自動駕駛系統(tǒng)、以及在某些情況下專門的硬件SoC芯片設(shè)計。這意味著一些汽車制造商現(xiàn)在也正在直接與硬件設(shè)計公司合作，將智能構(gòu)建到自身的硬件層，從而繞過傳統(tǒng)供應(yīng)鏈中的某些步驟。
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