智慧汽車有別於傳統汽車，在技術上最重要的差異，就是更加注重機電整合，亦即智慧汽車車身和車載系統更強調電子元件和機械零配件的整合度。智慧汽車強調「智慧」，最大的差別，可分為兩大部份：其一是汽車車身和車載系統的電子化，其二是汽車引擎動力的電動化。汽車電子在智慧汽車內將扮演聯絡全車身訊息功能的神經細胞，角色越來越吃重。而在智慧汽車架構下，智慧汽車的引擎動力，就不是汽油驅動，而是油電混合動力邁向電動車電池驅動的新趨勢。

三大架構：安全、舒適便利、節能

下一世代的智慧汽車該具備哪些功能？電子產業可以掌握哪些技術應用點？

主動安全、舒適便利以及節能，是智慧汽車技術架構的三大主軸，彼此功能相互整合滲透，藉由車用網路連結。智慧汽車最為關鍵的三大電子產品，是車用感測器及MEMS微機電、混合訊號多核心控制器和電池管理晶片，彼此搭配支援三大技術架構下的應用內容。這些汽車電子產品，都需要經過嚴格的汽車產業驗證測試過程。

《圖一　智慧汽車三大架構示意圖》

智慧汽車更講究主動安全

首先，智慧汽車更為講究主動安全，特別是在自動防撞設計上，主要內容包括車體前方/後方/側邊碰撞預警（FCW）和緩解（Crash Mitigation）、車道偏離示警（LDW）、倒車影像辨識系統（RVC）、盲點預警、駕駛疲勞警示和自動煞車控制等。雷射掃描、影像辨識加上影像感測器，便成為智慧汽車主動安全系統的三大利器。

在這裡，動態影像辨識和雷達測距防撞偵測系統（DTR），會是智慧汽車主動安全首要的基本配備。車體前後方主動防撞系統的技術核心，主要是採用雷達測距防撞偵測系統（Distronic；DTR），也可以和智慧巡航控制或主動巡航控制（ACC）的系統結合。透過雷達偵測前方車輛或物體的固定間距，自動地調整車輛行車速度。當碰撞危機可能發生時，藉由碰撞預警和緩解系統，輔助煞車和煞車制動器便能啟動作用。

動態影像辨識技術已經是整車全周身的影像辨識輔助系統、自動停車導航系統、前方碰撞預防系統和全自動停車系統的技術核心。在高速動態行車時，動態影像辨識可毫無延遲地透過影像辨識解析高速移動車身外部的行人、道路動線和其他物體的對象物，更可以深入辨識不同對象物之間立體空間的景深差異，輔助並提昇駕駛人兩眼視差所看到不同對象物的距離感精確度，作為主動安全駕駛警示之用。

自動輔助駕駛和影音導航系統，也會是智慧汽車主動安全性能架構下的重要內容，在這裡SoC設計的關鍵特點，在於多核心CPU、2D/3D繪圖處理、多媒體編解碼、動態影像辨識、高音質播放處理和車用網路互聯等。

車用MEMS助攻 智慧汽車安啦

除此之外，車用MEMS對於提昇智慧汽車主動安全，也有關鍵的地位。車身主動安全系統的強制性法規，也將進一步帶動車用感測MEMS的普及率，尤其是在電子車身穩定系統（electronic stability control；ESC）以及胎壓監測系統（tire pressure monitoring systems；TPMS）部份。美國在2012年將強制明定汽車加裝電子安全系統；歐盟在2014年也將強制規定胎壓偵測系統（TPMS）。

此外，使用加速度計來感測傾斜度的電子式駐煞車系統（electronic parking brake；EPB），也會繼續成長。前保險桿內裝設加速度計或是壓力感測器來偵測撞擊力道，藉此保護行人。另外微輻射熱感應（microbolometers）可支援夜視系統、MEMS振盪器強化倒車監視鏡頭等。

智慧汽車更可藉由下一代感測融合（sensor fusion）技術，是運用感測訊號並結合應用演算機制，來提昇既有感測系統的效能，例如ESC結合上坡起步輔助系統（hill-start-assist；HSA）。

全球排名前面的車用MEMS感測器供應大廠包括博世（Bosch Sensortec）、Denso、飛思卡爾（Freescale）、Sensata Technologies、亞德諾（ADI）、Panasonic等，在壓力感測器和陀螺儀等車用MEMS應用上，也有越來越不錯的成長前景。在諸多條件驅動之下，到2014年平均每輛汽車內部的MEMS元件數將成長到11.5顆。

智慧汽車必備車用娛樂資訊

圖形化儀表顯示逐漸當道

結合上網動態資訊、圖資更新和即時訊息服務的車用娛樂資訊系統（infotainment），對於強調舒適和便利的智慧汽車，已是不可或缺的重要內涵。首先較為具體的變化在於圖形化儀表板設計，彩色TFT顯示螢幕將逐漸取代傳統指針顯示。除了既有的行車速、轉速、油量和溫度顯示外，在提昇舒適功能上，圖形化儀表板將進一步整合抬頭顯示、倒車攝錄影系統和胎壓監測系統（TPMS）等訊息。在提高便利功能部份，包括自動導航和藍牙音響等訊息也會藉由圖形化儀表板呈現，未來行人監控與動態辨識防撞功能也將整合在圖形化儀表平台當中。

在這裡圖形控制器設計就成為關鍵，需具備多路視訊輸出入通道、可連結FlexRay或是乙太網路等車用網路、以及支援SQVGA/QVGA/VGA等液晶顯示功能。圖形控制器內部架構更為精簡，內建處理核心結合浮點運算、顯示控制、儀表控制用定時器和SRAM即可，減少外部指針控制器、圖形控制器和RAM。

雲端運算啟動infotainment新風貌

值得注意的是，雲端運算架構也將進一步改變智慧汽車導航系統的風貌，特別是在道路訊息、POI（Point of Interest）、以及LBS（Location-Based Service）服務這三大要素，都將藉由雲端運算伺服器與智慧汽車聯繫，這中間的傳遞媒介，具備3G無線通訊功能的智慧型手機就扮演關鍵角色。

雲端運算架構也會讓車用娛樂資訊系統朝向標準化作業系統平台演進，Android、Genivi、Microsoft和QNX都正在與OEM車廠展開合作。OEM車廠也必須因為雲端運算架構，進一步考量智慧汽車App Store的可行性。雲端運算也會帶動圖形化儀表顯示以及其他人機介面的革新，例如CD播放器將逐漸消失。

Telematics車間無線傳輸 WAVE站穩腳跟

智慧汽車之間的訊息傳輸，則可透過車載資通訊（Telematics）技術來完成。目前主要以IEEE 802.11p和IEEE 1609協定的WAVE（Wireless Access in Vehicle Environment）為架構，前者為車間環境的無線傳輸、後者為車與路側之間的溝通。WAVE具有低延遲、高速大容量、訊息視訊化和語音化的技術特性，可應用在智慧汽車即時安全監控、交通監控與管理、公共訊息服務、路口安全駕駛、以及道路週邊生活資訊等多媒體資訊傳輸應用。

智慧汽車車用網路的發展方向，將朝向精簡電子控制單元（ECU）、以高效能多核心控制器為主軸，結合其他智慧模組，減少有線傳輸布局、進一步促成軟體標準化。

車內無線傳輸 藍牙開枝散葉

智慧汽車內許多嵌入式和行動裝置應用，都將會用到藍牙傳輸技術。特別是許多國家開始強制規定，禁止駕駛開車期間用手接聽行動電話，藉此保障駕駛人行車安全。因此，具備藍牙無線接聽功能的免持裝置將會進一步大幅成長。語音串流、資料分享和替代車用傳輸線，會是藍牙技術在車用領域大展身手的三大應用。

其中，A2DP（Advanced Audio Distribution Profile）音頻傳輸模型協定，便用來支援從Hub集線器端到擴音器之間無線語音串流的功能，需要兼顧回音和抑制背景噪音的語音品質、更高的傳輸頻寬、以及建立車用藍牙語音測試驗證的規範與等級。另一方面，支援車用語音遠端遙控協定AVRCP（Audio Video Remote Control Profile）的立體車用音響（stereo head units）和方向盤控制智慧手機的應用實例越來越多。

此外，支援多通道視訊串流的高速藍牙技術，可應用在倒車監視器和車用網路（in-vehicle networking）。低功耗藍牙技術可應用在感測器和引擎動力（actuators）。至於在車用資料分享部份，藍牙能夠支援手機簡訊、媒體、導航等資料的高速傳輸應用，高速藍牙傳輸手機資料和地圖功能將可在2011年成型。

值得注意的是，藍牙技術也有意滲透到胎壓偵測等系統監控、無線啟動、自動車窗開關、以及無線警示監控等應用，相關規格方案也將在2011年陸續完備。

Wi-Fi不會在智慧汽車缺席

藍牙之外，Wi-Fi也正成為智慧汽車的新焦點。例如Autonet Mobile利用Wi-Fi擴充器可進行車間無線傳輸，Ford藉由USB行動寬頻數據機，讓Wi-Fi也可支援車內無線傳輸功能。晶片設計大廠Marvell也跟OEM車廠Harman合作將嵌入式Wi-Fi模組應用在Audi車款中。此外，雲端運算架構改變車用娛樂資訊系統之際，也會進而帶動Wi-Fi功能於智慧汽車的普及度。

智慧電動車節能 電池管理不可少

在提昇智慧汽車節能部份，電動車和電池已成為智慧新能源汽車的主要發展趨勢，電動車結合太陽能充電站的設計，已成為智慧電網架構的重要環節，太陽能發電的電動車充電設備，可以與智慧電網密切整合，提高電動車充電基礎建設的用電和儲電效能，也將改變智慧汽車應用的新風貌。

在這裡電動車電池電源如何有效平衡輸出，一直是純電動車電源管理設計的重點項目，此外電池的安全性和耐久性也需一併考慮。電動車的電池管理系統和晶片設計，不能光仰賴半導體技術，更要兼顧電池材料特性。晶片要精確掌握電動車電池的剩餘容量，便需要仰賴軟體設計。電源晶片廠商必須針對不同屬性的電池，搭配自己專屬的充放電設計，規劃出符合各類電動車電池材料屬性的晶片解決方案。

車用MEMS加速智慧節能

車用MEMS元件對於節能減碳也明顯的助益，可應用在智慧汽車的傳動感測（powertrain sensor）系統。傳動感測是傳遞控制訊息給內燃機引擎的電子控制系統，包括汽車引擎歧管壓力量測感測器（manifold absolute pressure sensor；MAP），用來測量引擎內燃控制環的壓力和油料流動狀況，以減少碳排放量。另外，引擎怠速熄火系統（stop/start）需要壓力感測和其他非MEMS元件器提供汽車引擎熄火時的關鍵訊息。而氣體感測器可控制車體內部的空氣品質，而紅外線熱電堆感應器（Infrared thermopiles）則可進一步監控溫度。

智慧汽車上路 車電大廠佔先機

相較於消費電子產相關元件成長空間已趨於飽和、且整體毛利率不斷下滑的態勢，汽車電子領域還有許多成長的機會，因此有越來越多的電子產業廠商也想投入汽車電子領域。

不過正因為智慧汽車更強調機械系統整合半導體晶片的實務經驗，需兼顧類比和數位的技術能力，同時電子廠商必須與tier 1或tier 2汽車零配件大廠密切合作，經過冗長的驗證測試之後，方有機會打進長期穩定的供應鏈。因此，智慧汽車對於電子產業來說，雖然是個吸引人的發展契機，但是進入門檻並不低，打進供應鏈的挑戰度更高。

目前能夠提供智慧汽車內部各系統相關電子元件、並且打進整車車廠和Tier 1零部件廠商供應鏈的大廠，包括英飛凌（Infineon）、合併NEC電子的瑞薩（Renesas）、飛思卡爾（Freescale）、意法半導體（STMicro）、恩智浦（NXP）、博世（Robert Bosch）、Denso、東芝（Toshiba）、德州儀器、富士通微電子（Fujitsu）和亞德諾（ADI）等。這些主要汽車電子大廠的產品藍圖或許多有重疊，側重面向卻各有特色，對於智慧汽車的發展重點也不盡相同。

英飛凌：結合電源管理和行動化

英飛凌是以Electromobility來定義下一代智慧汽車架構，結合電源管理與行動化，是英飛凌切入智慧汽車的關鍵點。在英飛凌的電子元件藍圖中，油電混合動力（HEV）和電動車（EV）是主要的發展方向，特別是針對傳動系統部份、以及電動車結合智慧電網的節能設計。因此包括電池管理晶片充放電、AC-DC和DC-DC電壓轉換、功率因數校正（PFC）等電源管理晶片方案，以及針對混合動力系統推出的大功率電子傳動驅動元件，是其關注焦點。

瑞薩：Smart Car五大架構產品完備

瑞薩很清楚地揭示其在智慧汽車的產品架構，可分為傳動系統、電源管理、車身安全、車用娛樂資訊和標準化等五大類，並強調五大類汽車電子元件的應用整合度。例如藉由整合高效能微控制器、影像辨識演算法以及2D/3D行車圖資顯示，瑞薩能夠支援同時辨識道路標線、前車防撞安全以及行人安全的智慧汽車儀表顯示解決方案。此外，馬達控制結合電池充放電等電池管理的網路監控系統，也是瑞薩發展智慧汽車電子元件的應用重點。

飛思卡爾：電源控制與雷達偵測研發有成

飛思卡爾則針對車身安全、汽車底盤（chassis）和車用網路智慧連結（Intelligent Distributed Control；IDC）應用，推出一系列相適應的微控制器方案，並強調控制器掌握各類類比訊號、特別是電源管理的微控制器設計能力，也因此更側重於所謂系統基礎晶片（SBC）和電源轉換器的產品規劃路徑。此外，飛思卡爾在雷達偵測方案上也有進一步的藍圖規劃，除了76～77GHz超高頻雷達收發器和接收器設計外，整合雷達收發器的多通道控制器模組也已經成熟，在毫米波（millimeter wave）的SiGe半導體材料技術部份，也有進一步的研發規劃。當然，在車用娛樂資訊、傳動系統、油電混合車和電動車領域，飛思卡爾也提出相關控制器解決方案。

意法：類比電源和MEMS作先鋒

意法半導體似乎並沒有針對智慧汽車有一個完整的發展架構，不過電壓整流、溫度、放大器、SBC等類比訊號晶片和智慧電源轉換及防護設計，是意法在汽車電子領域的發展重點，除此之外還包括微控制器、記憶體和微機電MEMS。意法半導體在車用MEMS領域有相當明顯的進展。除了汽車警示與導航之外，意法的high-g加速度計已經開始切入汽車安全氣囊部份。這些汽車電子產品針對車身舒適、駕駛資訊娛樂、傳動系統和油電混合動力以及底盤安全等主要應用。

恩智浦：強調混合訊號設計先行者

恩智浦則是強調己身為首推智慧汽車架構和安全晶片設計的先行者角色。恩智浦將智慧汽車子元件區分為汽車電子和車用娛樂系統兩大類，特重自身在混合訊號晶片的設計能力，比較不牽涉到傳動系統。在汽車電子部份以標準元件、感測器、CAN/LIN/FlexRay車用網路元件和電源管理為主；在車用娛樂系統部份則是以系統控制、電源放大器、廣播調頻器等類比數位混合訊號晶片設計為主。值得注意的是，恩智浦在車用無鑰匙辨別感測器（transponder）的遠端收發器晶片設計上，已有初步的成果。

ADI：深化電池管理和傳動感測影響力

ADI則是針對傳動、車身、主動安全、車用資訊娛樂和輔助駕駛、混合動力等系統，推出可應用在電子車身穩定、防撞雷達、混合動力、電動轉向、後座娛樂系統以及無鑰匙射頻收發器等相對應的解決方案。像是混合動力和電動車的數位隔離技術和電池監測晶片、傳動系統的電流檢測放大器和溫度感測晶片、量測氣壓液壓的電容和阻抗感測晶片、車身安全的慣性感測器和加速度計等。

智慧汽車：全球電子產業新契機

從掌握安全、舒適便利、節能這三大架構開始，汽車車身和車載正邁向電子化、而汽車引擎動力則朝向電動化的趨勢前進。智慧汽車不僅只是天馬行空紙上談兵的概念，透過各大品牌及OEM車廠、汽車電子和零配件廠商、以及半導體晶片供應商等的推動之下，智慧汽車的功能與特性正逐步落實。智慧汽車已被視為啟動全球電子產業成長的另一波新商機。可以預期地，2011年將會有更多的智慧汽車電子化和電動化方案，繼續吸引世人的目光。