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由MCU走向SoC,汽車芯片轉戰下一代ADAS和自動駕駛

E4Life ? 2020-06-08 09:32 ? 次閱讀

電子發燒友報道(文/周凱揚) 定義一輛現代化汽車的不再只有外形、舒適度與行駛性能,還有汽車的智能化。從車載信息娛樂系統(IVI)到ADAS,這些都離不開車載芯片的功勞。過去汽車內部的控制系統相互孤立,如今在各大系統逐漸整合的趨勢下,汽車芯片也慢慢由MCU轉向SoC。
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據統計機構的研究報告指出,2018年全球汽車SoC的總市值達129.315億美元,預計在2019到2028年的周期內,其市值還將以8%的年復合增長率大幅上升。其中以增強型IVI的需求仍在不斷增長,而終端用戶中,對駕駛輔助以及安全意識的提高,將成為ADAS應用SoC增長的關鍵要素之一。出于同樣的原因,專注于消費芯片的廠商,也開始在汽車芯片領域布局。
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由于疫情影響了一定的汽車出貨量,但從已經回暖的中國市場看來,未來汽車SoC仍然走勢良好,尤其是亞太、非洲等發展中國家,隨著經濟增長的推動,這些地區的市場占比將有一定的提高。而汽車SoC的高成本高功耗仍是阻止該市場進一步擴大的挑戰因素。
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這一市場內已經有不少早在汽車芯片領域耕耘多年的國外大廠,比如高通的820A,TI的Jacinto 7,恩智浦的i.MX 8和Renesas的R-Car V3H等,而國內近年來也涌現了不少探索創新的企業,比如芯馳科技推出的三大9系列芯片,全志的T7芯片和地平線的征程芯片等。這些芯片多為ARM V8a的微架構,但CPU、GPU和附加模塊仍存在有不小差異。
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TI

作為涉足各個領域處理的德州儀器,自然不會放過汽車市場。TI的汽車SoC系列命名為Jacinto,其中DRAx系列涵蓋汽車的數字駕駛艙、網關和車輛運算應用,TDAx用于ADAS。今年TI宣布了新一代的JacintoTM?7處理器,打頭陣的是用于ADAS的TDA4VM,和用于網關與車輛運算的DRA829V。這兩大SoC都選擇了兩個ARM Cortex-A72的CPU設計,TDA4VM頻率為1800MHz,DRA829V的頻率為2000MHz。
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TDA4VM原理框圖 / TI


TDA4VM需要用于ADAS,因此SoC包含了支持深度學習的矩陣乘法加速器(MMA),在1GHz下,其算力可達到8TOPs。其內部還有視覺處理加速器(VPAC)和圖像信號處理器(ISP)等多個視覺輔助加速器。在PowerVR 3D GPU的Rogue8XE GE8430支持下,可以實現750MHz的頻率以及96 GFLOPs的算力,每秒可以處理6G像素的數據。

DRA829V原理框圖 / TI


DRA829V在雙核的支撐下整數運算能力達24K DMIPs,4個ARM Cortex-R5F MCU速率可至1GHz。外部存儲接口(EMIF)中包含ECC,且32位的數據總線可以保證14.9GB/s的傳輸速度,并支持LDDR4。該設備自帶的千兆以太網交換機和PCIe hub,專為高數據帶寬的應用打造。
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Renesas
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針對汽車市場,瑞薩也有自己的R-Car系列SoC,其中R-Car E用于入門級,R-Car M用于中檔,R-Car H則作為高端產品。就拿最新的R-Car V3H SoC來說,該SoC專門用于支持L3級別以上的ADAS和自動駕駛。

R-Car V3H原理框圖 / Renesas

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瑞薩的R-Car V3H采用了四個Arm Cortex A53核心,主頻為1GHz。該SoC采用了兩個圖像信號處理器,在專用的CNN IP加速深度學習下,可實現426GMAC/s的算力。內存控制器支持3200MHz的LPDDR4,網絡支持千兆以太網和AVB以太網。據瑞薩給到的商品描述,其性能是同代產品V3M的6倍,并配有針對稠密光流、立體視差和物體分類等關鍵算法的低功耗硬件加速器。該硬件也有廣泛的車載系統兼容性,支持GENIVI、汽車級Linux、安卓、QNX和Windows嵌入式系統。
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芯馳
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除了這些國外大廠之外,國內也有不少奮起直追的新興廠商,比如上個月月底開完新品發布會的芯馳科技。芯馳在本次發布會上公布了三款車載SoC,用于高性能智能座艙的X9芯片,用于ADAS及自動駕駛的V9芯片和用于多域互聯整車網關的G9芯片。

X9芯片 / 芯馳科技

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這三款芯片都采用了V8.2架構的Arm Cortex A55內核,其中X9和V9都采用了PowerVR的GPU。X9系列芯片的測整數處理性能達到48K DMIPs,GPU算力達300Gflops,X9系列芯片可以做到一芯多屏,最多支持8塊全高清顯示屏,為不同位置上的乘客提供獨立的音視頻體驗。該芯片同時具備語音、手勢和觸摸等控制功能,實現了人車的多元化交互。

V9芯片 / 芯馳科技

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而V9系列芯片的CPU峰值性能達到2萬DMIPs,支持ECC及奇偶校驗,GPU算力達80GFlops,還集成了獨立的CV引擎,支持圖像預處理。其車載傳感器最多支持18路高清攝像頭、7個毫米波雷達、6個激光雷達、8個CAN FD和雙千兆實時以太網。V9系列分為針對目前主流ADAS應用場景的V9L和V9F,以及具備更多擴展性的V9T。

G9芯片 / 芯馳科技

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G9系列處理器是專為新一代車內核心網關設計的高性能車規級汽車芯片,采用了雙核鎖步的高可靠Cortex-R5內核。在支持多種傳輸接口的基礎上,G9還采用了低延遲、可配置SDPEv2的高吞吐包引擎。同時為了進一步保障信息安全,G9內置了高性能HSM,支持國
密算法,還可以支持C-V2X加速。
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地平線

征程芯片 / 地平線

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除了專注于ADAS、自動駕駛和車載信息娛樂系統、網關的SoC廠商外,還有地平線這家專注于邊緣AI計算的廠商。地平線于去年發布了征程二代,國內首款車規級AI芯片。該系列芯片采用了自研的BPU,可實現對車輛、行人和道路環境的實時感知。征程二代可提供4TOPs以上的等效算力,典型功耗僅2W,可以對多類目標進行精準識別。
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小結
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由此我們可以看出,這場汽車SoC的競爭已經演變為了算力之爭。各大廠商都想在保持低功耗的情況下,實現最大化的算力。而在芯馳看來,算力雖然作為汽車芯片的一大賣點,卻并不是最適合確定汽車解決方案的參數。芯馳CEO仇雨菁認為,目前自動駕駛的許多算法尚未固話,若是一味追求算力只會徒增功耗,所以芯馳的目標是擴展性。通過內置的GPU和AI引擎提供基礎算力,然后通過PCIe等接口去擴展算力。
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除此之外,汽車SoC的兼容性也是不少汽車OEM廠商考慮的因素之一。除了常見的QNX和汽車級Linux系統外,現在涌現了不少基于Andriod深度定制的OS。在華為和蘋果等大廠也紛紛布局車載OS之際,對這些系統的兼容性將決定了未來的軟件生態。尤其是在智能座艙這類應用場景中,操作系統將定義人車之間的交互方式,因此對操作系統的深度支持對后續車聯網系統升級大有裨益。
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與此同時安全性也是需要考慮進去的重要元素。汽車SoC并不是只需做到AEC-Q100認證就足夠了,同樣需要獲得ASIL的安全等級認證。比如上述的DRA829V芯片就做到了SoC ASIL-B等級,MCU ASIL-D等級,芯馳的三大新品芯片系列更是做到了全系ASIL-B。對于用于汽車網關的SoC來說,加密則更為重要,不論是加密算法和獨立的安全模塊,都將為汽車信息安全的防火墻添磚加瓦。
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總而言之,全球在新一代汽車SoC的探索已經轉向了智能化,未來ADAS和自動駕駛的SoC份額將持續提升。AI和V2X等技術將持續滲透該市場,隨著國內在這些技術領域地持續發力,相信未來的車載SoC市場會涌現更多優秀的產品。

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步進電機驅動器的細分越高,步進電機的精度就越高?

步進電機驅動系統是由步進電機和步進電機驅動器構成的。步進電機驅動系統的性能不但取決于步進電機自身的性能,更取決于步進電機...
發表于 06-25 08:00 ? 811次 閱讀
步進電機驅動器的細分越高,步進電機的精度就越高?

降低汽車整體式發電機輸出電流中的紋波值的方法

我國汽車零部件行業正面臨快速進入全球競爭的挑戰。汽車交流發電機也是一樣,過去我們并不重視的一些整機性能參數,在出口時卻顯...
發表于 06-25 07:00 ? 2198次 閱讀
降低汽車整體式發電機輸出電流中的紋波值的方法

車用電機驅動系統的三項關鍵技術

車用電機驅動系統是電動汽車的關鍵和共性技術。因受到車輛空間限制和使用環境的約束,車用電機驅動系統不同于普通的電傳動系統,...
發表于 06-24 07:00 ? 1906次 閱讀
車用電機驅動系統的三項關鍵技術

汽車常用電機比較及電控技術解析

現階段關于電動汽車關鍵零部件的討論,大部分主要集中在對動力電池的討論上,而對電機電控等方面的探討,卻少之又少。究其原因,...
發表于 06-23 07:00 ? 684次 閱讀
汽車常用電機比較及電控技術解析

深度好文:根據智能車速度選用算法

對于智能車的電機閉環控制算法,我之所以標題沒有寫上“智能車電機PID閉環控制算法”是因為PID 算法根本就不是特別好的適用...
發表于 06-22 15:36 ? 534次 閱讀
深度好文:根據智能車速度選用算法
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