英飛凌的車聯網與車通訊安全解決方案

台灣英飛凌業務經理楊雅惠，提到今年(2015年)1月，英飛凌併購國際整流器(International Rectifier；IR)，造就出69.5億美元營收規模的環球企業；英飛凌聚焦於能源效率(Energy Efficiency)、行動化(Mobility)與安全防護(Security)。掌握超過2.28萬個專利與專利申請，全球超過3萬5,000名雇員，20處生產基地以及33處研發據點。隸屬於英飛凌汽車半導體事業處(Automotive)，於去年創造19.65億歐元營收。提供潔淨(Clean)、安全(Safe)與智慧化(Smart)的車電解決方案。像是車內網路、EV/HEV電動╱混合動力車的48V電能系統，先進安全帶束縛系統、主動穩定控制系統、氣壓警示、雷達與自主煞車制動系統，手勢人機介面(Gesture HMI)、V2X車載通訊元件與感測器整合，從動力總成/ADAS所需的32位元微控制器、標準能源晶片、動力總成安全元件、車身能源晶片、高功率晶片(IGBT/MOSFET)與感測控制元件。建構車車通訊的安全駕駛環境楊雅惠指出當前自動化/智慧車輛的四大趨勢，分別為ADAS先進駕駛輔助系統，xEV/eMobility管控車輛CO2排放，更先進的聯網能力(V2I、V2V與車內)，以及如何確保對內/對外聯網的安全性。從車輛與環境之間的互動與日益共生，提供了大量的應用商機。像與消費性電子產品的串連整合，與道路車況資訊、聯網影音服務付費、遠端軟體更新與車況診斷，以及對交通基礎設施如電子收費(ETC)、V2X車載通訊警示等應用。她提到影響所有汽車四個主要安全問題，從1.基本防盜(汽車防盜器、警報器、中控鎖)影響車險費率。2.車廠針對引擎轉速、元件防護等進階防偽/防盜，這攸關車廠保修成本與營收。3.能搭配eCall(緊急呼叫)、V2V車載通訊警示、ADAS的進階安全防護功能，避免遭駭客入侵。以及4.提供禮賓服務、遠程診斷、軟件更新與短程租賃(Car sharing)等服務，如何克服對隱私與車廠營收的衝擊。汽車對電子安全防護的需求與比例正與日俱增。從1995~98年基本防盜階段流行的免鑰匙啟動、防盜器，2003~2009年進階防偽防盜階段風行的元件與引擎轉速防護、尋車系統，到2007~2010年進階安全階段風行的eCall、遠端車門解鎖、車竊警示與遠端觸發警鈴等功能。自2014~2017年起，Apps與行車軟韌體能透過無線更新(Over The Air)，以及Car2Car車載通訊警示系統，是未來關切的議題。建構車與車互通的安全駕駛環境楊雅惠提到今日車載/車用電子系統，幾乎由一塊ECU(引擎控制單元)電路板去連接、整合不同功能電路單元與介面的分散式控制架構，在考量運算效能大提升、消費性電子裝置的整合性、對外聯網與無須回原廠的升級能力等需求下，2020年將由分散式運算架構(Distributed Computing)各控制單元自主獨立運算並由中央閘控器統籌協調。IFIP WG10.4為這種汽車工業衍生出來的新的術語—Dependability(可靠安全度)：它結合reliability(可靠性)、availability(可用性)與safety(安全)之外，還要加上防護性(Security)。她進一步說明從單一ECU上防盜單元的防護，衍生到整塊電路板各控制單元與閘道器之間的訊息交換的防護。據統計有60%~70%的汽車召回維修，其實是因為軟體/韌體瑕疵，如何為車廠/車載電子商提供軟體/韌體無線更新(Software Over The Air)的功能，尤其透過車對雲端(Car2Cloud)，即便在車輛行駛階段，僅花費100秒到15分鐘仍可以進行即時升級，可減少返修成本並提昇客戶滿意度。英飛凌的車載/車電/智慧聯網方案楊雅惠指出在當前事故避免、自動駕駛與聯網汽車趨勢下，關鍵需求在於可靠性、高可用性、符合ISO26262的功能安全性，以及安全聯網。英飛凌針對自動駕駛車提供AURIX微控制器系列，24GHz/77Ghz頻段的測距雷達、霍爾磁感測、3D影像感測器等感測元件強化ADAS效能，以及三相橋式驅動IC、安全功率晶片以強化車電系統可靠安全度(Dependability)。例如奧迪(AUDI)在2015CES所展示的自動駕駛概念車Jack，成功地從史丹佛大學到拉斯維加斯行駛550英哩。Jack內部的zFAS ECU，便是採用英飛凌所研發的32位元Aurix多核心車用電子微控制器。此外，針對車體對外通訊，如：遠端訊息(Telematics)、緊急呼救(e-Call)、衛星導航/廣播接收(GSM、GPRS、LTE、WiMax、Wi-Fi)等無線通訊網路、V2X等應用，以及車內通訊，如：USB 2.0/audio音訊介面、藍牙介面、乙太網路及語音辨識功能等應用，英飛凌均提供有相關 ECU、CAN Bus匯流排接收器、電源供應及以32位元微控制器作為安全主控晶片的產品及解決方案。以eCall(緊急呼救)為例，Strategy Analytics預測全球配置eCall的車輛出貨數，從2010年300萬輛成長到2019年5,600萬輛。英飛凌提供整合Trust Anchor防護技術的AUDOMAX、AURIX微控制器，以即可搭配遠端訊息/V2X的TPM、SLI 76、SLI97、SLI 97 V2V分離式防護晶片，協助車載/車電廠商將各種功能/控制單元藉由閘道器整合並且相互安全互連。楊雅惠提到英飛凌嵌入式微控制器藍圖，從兩年前量產、僅具備軟體防護編碼的AUDO MAX，到提供彈性可程式化防護延伸功能(SHE)的AURIX微控制器；未來第二代AURIX 2G提供全硬體編碼防護引擎(HSE)，將提供30倍ECC256/SHA256等級的安全防護能力。她總結聯網功能已衝擊了整個汽車產業結構，安全防護(Security)絕對是聯網的重要關鍵；分離式硬體防護晶片的設計，可對外接介面的提供最佳安全防護，而具備HSE全硬體編碼防護引擎，有助於對汽車ECU電路板各單元的整合與防護。