最新的自动驾驶技术已过时

去年，Mercedes发布了Level 3的Drive Pilot系统，并获得了在德国道路上使用的认证。那些有钱购买一辆配备Drive Pilot系统(这是一个可选的功能，需额外花费数千欧元)的新款Mercedes的人可以放心，因为他们的车可以自主行驶到时速60公里的速度。今年，Mercedes宣布Level 3 Drive Pilot已获得美国内华达州的认证，预计下半年将向该州交付具备Level 3自动驾驶功能的车辆。

实际上，从Level 2到Level 3的跨越可能是所有自动驾驶安全等级中最棘手的一步，Level 3正式获得官方认证许可是自动驾驶车发展史上的“重要的里程碑”。不过，根据IDTechEx的研究结果显示，Mercedes Level 3自动驾驶车上所使用的大部分半导体技术都已经过时，这一结论可能会让大家感到惊讶。

Level 3自动驾驶的重要意义

本文所说的Level 3是指美国汽车工程师协会(SAE)的六个自动驾驶等级中的一个。根据SAE的Level 0~Level 5的分级，其中Level 0是完全手动驾驶的车辆，Level 5是完全自动驾驶的车辆，Level 3车辆具有一定的自动驾驶能力。在某些特定条件下，Level 3的车辆能实现自动驾驶，可把驾驶的注意力从路上释放。而Level 2车辆通常配备车道保持辅助系统和自我调整巡航控制等功能，驾驶必须要始终保持对车辆的掌控，若车辆在开启Level 2功能时发生了交通事故，那么其驾驶需要担责。

SAE定义的六个自动驾驶车等级。(来源：IDTechEx)

一直以来，Level 3自动驾驶面临的一大挑战是：当车辆在运作Level 3系统时出现了交通事故，该由谁负责？Mercedes一定程度解决了这一问题——若车辆在运作Level 3系统的状态下出现交通事故，则由公司来承担这一事故的责任。这要求车厂对自己的自动驾驶系统有足够大的信心，毕竟Mercedes希望确保出售该系统的利润，远高于该系统对撞车事故负有责任时需要支付的任何费用。

Mercedes S-Class和EQS使用的自动驾驶系统确实令人印象深刻——该系统包括一个激光雷达(LiDAR)、五个雷达和六个摄像机，以及一台由Nvidia驱动的自动驾驶“大脑”，所有这些组件都基于正在快速发展的半导体技术。虽然Mercedes为其车辆选择的组件都是尖端的，但是由于半导体技术的发展非常迅速，而汽车的生产周期又耗时很久，从生产线下线的汽车上所搭载的半导体技术，其实落后于当前半导体代工厂所能提供的技术。

为何Drive Pilot使用的技术已过时？

其实，以上这种情况并非Mercedes独有。从构思一辆汽车(包括决定所需的自动驾驶功能和实现这些功能所需的传感器)到量产车下线，这一过程需要耗费长达数年的时间。在这漫长的生产周期过程中，市场上将会出现性能更强的传感器，经过了漫长的整车生产周期后，最终上市时车上搭载的半导体技术，可能变成“上一代”技术。

考虑到半导体产业的发展速度，这种情况则会更加复杂。假设某公司正在设计一辆汽车，设计师为汽车选择了一款雷达，采用的是当时最先进的技术。但由于汽车生产周期很长，而半导体产业的发展速度快，搭载了这颗雷达的量产车，要在未来几年后才能上市，这代表汽车上市时，其搭载的雷达可能已经过时。

Mercedes S-Class和EQS上的LiDAR就是一个例子。目前，这些车辆使用的是Valeo的第二代Scala LiDAR。2017年Valeo的LiDAR产品被用于Audi A8中，使之成为最早进入车载市场的LiDAR之一。毫无疑问，第二代Scala LiDAR是一个出色的产品，但在Mercedes宣布Scala将用于其Level 3系统仅一年多，该公司又紧接着宣布将使用Luminar的LiDAR。对此，Mercedes在公告中表示，Luminar Iris支持Level 3系统以时速80英里的速度运行，该速度是目前Level 3系统时速40英里限制的两倍。

Mercedes透过更换LiDAR供应商来获得性能提升，其部分原因是与升级LiDAR的激光器有关——从Valeo Scala的905纳米激光器升级为Luminar Iris的1,550纳米激光器，后者的激光器所发射雷射的波长更长、发射能量更强，从而其LiDAR的探测范围更广，对人眼而言也更安全。不过，波长的变化也意味着需要不同半导体技术的支持。

图2：2008~2027年，台积电(TSMC)、三星(Samsung)、英特尔(Intel)、GlobalFoundries的最小工艺节点能力。(来源：IDTechEx)

图3：2015~2022年，不同波长的LiDAR产品的市占。(来源：IDTechEx)

例如，905纳米LiDAR探测器通常使用硅技术，硅更容易获得且价格相对便宜。然而，硅在波长超过1,000纳米时就会停止吸收光线，LiDAR制造商将只得使用诸如砷化铟镓(InGaAs)等其他材料。InGaAs被视为1,550纳米LiDAR探测器的理想材料，但其生产工艺和供应基础设施不如硅成熟，InGaAs的矿物质原材料更稀有、成本更高。值得注意的是，半导体新创企业已经做出了一些成绩。例如，TriEye展示了短波红外线传感器系统，该技术整合在硅基图像传感器上，可探测到1,000-1,600纳米的波长。或许这项技术可被改进，并用于1,550纳米的LiDAR。

Mercedes转向1,550纳米的LiDAR，顺应了LiDAR产业的发展趋势。如今，市场上绝大多数LiDAR产品都采用1,550纳米技术。当然，在某些情况下，一些公司仍在追求905纳米，但IDTechEx认为，整体上看，该产业正在突破1,550纳米的界限。

自动驾驶“大脑”是另一个难以跟上半导体产业发展速度的领域。Mercedes在2020年宣布将使用Nvidia Drive Orin SoC驱动其自动驾驶系统。Nvidia Drive Orin SoC基于Nvidia的Ampere架构，而Ampere架构现在已经落后了一代。Ampere架构使用了三星的10纳米工艺，使Orin的运算能力达到了255TOPS。但在Mercedes获得内华达州Level 3认证之前，Nvidia就发布了Thor SoC，新SoC可提供2,000TOPS的运算能力。Thor SoC可能与Nvidia Ada Lovelace架构的40系列GPU一样，采用台积电的4纳米工艺。预计Thor SoC将在2025年投入量产车辆，根据台积电的发展蓝图，届时台积电将有能力量产2纳米工艺芯片。

半导体产业的发展速度非常快，以至于一辆新车在进入展厅时，其搭载的半导体组件就可能过时了，但这也为技术改进留下了充足的空间。Level 3的Mercedes S-Class和EQS是功能强大的机器，但其配备的传感器、SoC等半导体技术已落后了一代。如果Mercedes今天可使用昨天的技术获得Level 3认证，那么明天它将能利用今天的技术做些什么呢？

(参考原文：The Latest Autonomous Technologies Are Already Outdated，by James Jeffs，国际电子商情Clover.li编译)