【全文】搭自駕車熱潮 毫米波雷達應用大鳴大放

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MIH聯盟首度發表3款電動車,採用台廠為昇科的毫米波雷達,是車電國產化重要里程碑。(裕隆提供)
MIH聯盟首度發表3款電動車,採用台廠為昇科的毫米波雷達,是車電國產化重要里程碑。(裕隆提供)

除了自駕車龍頭特斯拉,包括豐田、賓士等燃油車廠,都紛紛導入先進駕駛輔助系統(ADAS)成為新車標配。本刊調查,「毫米波雷達」因感測精度佳,又能全天候使用,可望成為ADAS必備的感測零件。研究機構預估,毫米波雷達產值5年後將達91億美元(新台幣2,500億元)。不僅用在汽車,毫米波雷達也陸續在工業、醫療與消費電子領域萌芽,包括為昇科等台廠已蓄勢待發,準備大展拳腳。

「這是我71歲收到最有意義、最棒的生日禮物。」10月18日,鴻海科技日上,創辦人郭台銘以神祕嘉賓身分,開著鴻華先進開發的Model E旗艦電動車入場時興奮地說。

 

感測輔助 應用多且廣

當各界關注鴻海,從電子代工龍頭變身為電動車領頭羊時,其實這3台全新曝光的電動車,早已內建新一代自駕系統,並採用最新的毫米波雷達,當作先進駕駛輔助(ADAS)的關鍵零件。「鴻華開發2款電動車內建的ADAS系統,均配備了5顆毫米波雷達,電動大巴士更配備了10顆,這些毫米波雷達均由台灣的為昇科獨家供應。」業內人士對本刊透露。

所謂的ADAS(Advanced Driver Assistance Systems),中文為先進駕駛輔助系統,已應用多時,從最早的汽車倒車雷達、倒車顯影,一路發展到前方防撞、跟車、自動緊急煞車、側面盲區偵測、車道維持、內輪差偵測、腳踢開門、360度環景、車內生命偵測等,隨著汽車等級與規格不斷提升,配備功能也越多越齊全。

未來的自駕車時代,車輛將會配置許多感測器,提高道路安全。(翻攝NXP Semiconductors臉書)
未來的自駕車時代,車輛將會配置許多感測器,提高道路安全。(翻攝NXP Semiconductors臉書)

 

ADAS系統成功運作的關鍵,就是內建的感測器。目前車用感測器,包括紅外線、超音波、攝影機、毫米波雷達及最新的光學雷達(簡稱光達)。隨著自駕功能的提升,新一代的ADAS系統也大幅改變,過去使用的紅外線、超音波與攝影機,將被毫米波雷達與光達取代。

目前包括日產、豐田、福特、本田,到賓士、BMW、LEXUS等一線車商,上市的新車款幾乎都已配置毫米波雷達,且等級愈高用量愈多。「以L2等級的ADAS來說,一般都配備5顆毫米波雷達,包括一個超前自動防撞警示的長距離雷達,以及四邊盲區偵測中短距離雷達。」車界人士透露。

ADAS已成為大多數高級車輛標配,其中以毫米波雷達應用最廣也最多。
ADAS已成為大多數高級車輛標配,其中以毫米波雷達應用最廣也最多。

 

成本合理 環境影響小

「毫米波因具備探測精度高,不受物體形狀和顏色影響,受環境影響小,幾乎全天候可用,加上成本合理,未來汽車配備的數量將會十分龐大,可望成為應用最廣的一種。」工研院產科國際所分析師蔡怡君說。

據市調機構Yole預估,毫米波雷達2020年產值為38億美元,到2025年將成長到91億美元,年複合成長率高達19%,將成為ADAS各種感測器中的最大宗,比重將達40.6%。

至於被外界視為毫米波雷達最大競爭對手,市場剛起步的光達,雖然未來4年年複合成長率超過一倍,但預估2025年產值僅約17億美元,市場規模將遠不如毫米波雷達來的大。

 

布局完整 為昇科受矚

「光達的精度雖比毫米波更高,但是會受到濃霧、沙塵暴、暴風雪等天候影響,加上成本太高,目前單價還要500到1,000美元,高階甚至要上萬美元,因此車商最多選用1到2顆在車前偵測用。」蔡怡君不諱言成本仍是毫米波雷達勝出的原因。

正因毫米波雷達需求快速成長,也讓各大廠紛紛加入爭食。「目前ADAS系統開發主要還是由國際的車電大廠主導,包括BOSCH、Autoliv、Continental、Delphi、Valeo、Hella、Denso、Fujitsu等,因為與車廠長期合作,又有跨系統整合能力,也讓毫米波雷達的採購權,都集中在他們身上。」業內人士分析。

毫米波雷達精度高又可全天候使用,主要國家已宣布在明後年大型車須強制安裝。
毫米波雷達精度高又可全天候使用,主要國家已宣布在明後年大型車須強制安裝。

 

話雖如此,不少看準商機的台廠早已揮軍布局,並逐步建立完整供應鏈,像是上游晶片供應已有聯發科、雷捷搶進卡位;在雷達模組供應上,車電廠出身的為升、為昇科、同致、輝創、造隆、環隆科等業者業爭相投入,另外網通廠也有明泰、啟碁等業者跨足。

環顧毫米波雷達的台廠,又以為昇科因為產品線布局最完整,更直接打入車廠最受關注。「目前我們能提供包括車輛前方、側邊、後方與內部等各種毫米波雷達的解決方案;除了硬體外,包括演算法、軟體等也能幫客戶開發,就連毫米波晶片都有涉獵。公司終極目標就是打世界盃,成為全球主要車廠的Tier 1(一線)供應商。」為昇科資深副總鍾世忠豪氣地說。

不輸歐洲 攻一線車廠

目前擔任技術長的鍾世忠,正是帶領為昇科闖毫米波戰場的靈魂人物,曾任交大電信所所長。2014年,他率學生與台大合組研發團隊,開發出毫米波晶片技術,後來被歐系半導體大廠恩智浦(NXP)看上,進一步開發出晶片,搶下市場龍頭。「大家都不知道,原來全球市占率最高的毫米波晶片,竟有台灣的DNA。」鍾世忠驕傲地說。

看到恩智浦靠著台灣開發的毫米波技術打出一片天,也讓鍾世忠決定在2016年從學界退休,開始創業之路。「在朋友介紹下認識為升電裝的尤董(尤山泉),他邀我一起做毫米波,一開始我跟他說做4年(留職停薪)就回要學校去,結果尤董說不行,要做就要有決心,我就毅然退休跟他一起創辦為昇科。」鍾世忠回憶。

學界出身的鍾世忠,除創辦為昇科,也是國內發展毫米波雷達技術核心人士。(翻攝YouTube)
學界出身的鍾世忠,除創辦為昇科,也是國內發展毫米波雷達技術核心人士。(翻攝YouTube)

 

短短1年內,鍾世忠開發出第一代產品,不同於台灣同業先找代工客戶,或做售後維修市場,為昇科一開始就要做國際一線車廠的生意。「2017年完成產品研發,公司就申請TÜV等國際認證,然後再送原廠認證,已被許多車廠列入指定用料;我們的產品被裝在測試車上,跟歐洲原廠的雷達比較,絕對不輸對方。」鍾世忠自豪地說。

不僅對產品開發的要求高,為昇科更採取「先中國、後歐日」的市場策略,並直接找上車廠做生意,目前已在中國重車取得一定市占率,中國五大重車廠已有2家採用,未來也將瞄準乘用車。  

在中國建立灘頭堡後,為昇科揮軍日本市場。鍾世忠透露,相較中國客戶,日本廠商重視品質,願意接受較高的價格,一家日系大車廠跟為昇科買了幾顆雷達回去測試,對於功能相當滿意,竟然還對他說:「你們價格可以賣高一點。」讓他又驚又喜。

 

台鐵採用 平交道預警

對於未來規劃,鍾世忠透露,為昇科正在研發新一代祕密武器──成像雷達,並與夥伴開發相關晶片,未來要將毫米波的角度分辨度從目前3.2度縮小到0.6至0.7度,接近光達的0.2度,嘗試取代光達,預定明年會到美國CES展發表,「這產品將是Lidar Killer(光達殺手)。」鍾世忠自信地說。

其實,毫米波雷達不僅用在汽車市場,在工業、安防、消費等應用也逐漸開展。像是台鐵目前已有293個平交道使用為昇科產品作安全預警之用,未來還有機會擴大到其他高風險的路段。「像是先前鐵路旁土坡坍塌,或者是有異物闖入鐵道都能防止。」鍾世忠說。

台鐵於293個平交道配置毫米波雷達,提高鐵路安全。(台鐵提供)
台鐵於293個平交道配置毫米波雷達,提高鐵路安全。(台鐵提供)

 

此外,在中國也有企業把毫米波雷達使用在農用無人機、壓路機上,作為導航偵測之用,另外也有醫院、安養機構用來偵測病人的呼吸、心跳。至於消費電子應用,積極投入物聯網技術的網路巨擘亞馬遜,也把毫米波雷達導入下一代智慧門鈴。

手勢控制 進軍元宇宙

剛成立2年,獲得萬旭電業董事長張程欽投資、進駐陽明交大育成中心的的新創公司Millilab(毫米波科技)就把毫米波雷達應用到醫療、工控領域,提供安全感測器、生命監測感測器、工業安控感測器等解決方案給醫院、工廠使用。之後還將推出手機、筆電、穿戴裝置用的毫米波雷達感測器打入消費性市場。

開酷與驊訊合作推出手勢辨識智慧耳機方案,將毫米波導入消費電子產品。(翻攝開酷科技臉書)
開酷與驊訊合作推出手勢辨識智慧耳機方案,將毫米波導入消費電子產品。(翻攝開酷科技臉書)

 

Millilab創辦人林育正受訪時表示,毫米波精細度高,功能較紅外線強,成本、省電以及運算速度也優於攝影機,技術已相當成熟,包括Google、亞馬遜都已導入新產品。「整個消費應用市場在2023年就會爆發,毫米波新興應用將大鳴大放。」林育正興奮地說。

最令人意外的是,毫米波的應用竟也與目前最夯的元宇宙沾上邊。像是智微旗下的開酷科技,日前與音訊晶片廠驊訊聯手開發AI毫米波手勢控制智慧耳機,讓使用者透過手勢在耳機旁揮動就能調整音量、切換耳機降噪模式。「靠著毫米波雷達的偵測,消費者可以更快速、更直覺用手勢進行功能切換,未來包括遠距會議、教學及網路直播都可以更方便控制。」驊訊董事長鄭期成形容。

毫米波耳機可直接用手勢調整音量。(翻攝Acconeer YouTube)
毫米波耳機可直接用手勢調整音量。(翻攝Acconeer YouTube)

 

開酷與驊訊合作的關鍵,是因雙方看到毫米波在元宇宙應用的商機潛力。鄭期成透露,VR(虛擬實境)是未來元宇宙的關鍵入口之一,而在元宇宙的VR虛擬世界,若使用者必須忙著找按鍵切換模式,可能讓消費者裹足不前,靠著毫米波雷達技術打造的手勢控制晶片,將讓使用者更快速、更直覺的手勢進行功能切換,帶來更美好的使用者體驗。「這也代表著毫米波應用,一飛沖天的時代已將來臨。」鄭期成說。

 

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