在現(xiàn)在的電子信息領(lǐng)域,跨界融合的節(jié)奏越來越快,產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的銜接也是前所未有的緊密,所以現(xiàn)在看一個領(lǐng)域或一個項目,需要從整個產(chǎn)業(yè)鏈條各環(huán)節(jié)去綜合考慮,包括云管端,包括硬件、軟件、算法、數(shù)據(jù),且各產(chǎn)業(yè)鏈條上各家企業(yè),隨時做前向或后向的整合,競合關(guān)系隨時轉(zhuǎn)換。
隨著新硬件時代的來臨,對產(chǎn)業(yè)的研究提出了更高的要求,思考的緯度需要變得更寬,要理清里面錯綜復(fù)雜的關(guān)系以及未來的發(fā)展趨勢,工作量數(shù)倍于從前。而對產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)標桿企業(yè)的研究是必備的功課,只有了解這些大企業(yè)的策略和動向,才能發(fā)現(xiàn)其中可能存在的創(chuàng)業(yè)/投資機會。所以最近有意識的對大企業(yè)做一點研究,如之前的音頻、視覺、IOT平臺等,以及本篇的主要針對ADAS的芯片廠商,理解各家的主要產(chǎn)品線和狀態(tài)。
ADAS(高級輔助駕駛系統(tǒng)),是指利用安裝于車上各式各樣的傳感器,在第一時間收集車內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù),進行靜、動態(tài)物體的辨識、偵測與追蹤等技術(shù)上的處理,從而能夠讓駕駛者在最快的時間察覺可能發(fā)生的危險。通常包括導(dǎo)航與實時交通系統(tǒng)TMC,電子警察系統(tǒng)ISA 、自適應(yīng)巡航ACC 、車道偏移報警系統(tǒng)LDWS、車道保持系統(tǒng),碰撞避免或預(yù)碰撞系統(tǒng)、夜視系統(tǒng)、自適應(yīng)燈光控制、行人保護系統(tǒng)、自動泊車系統(tǒng)、交通標志識別、盲點探測,駕駛員疲勞探測、下坡控制系統(tǒng)和電動汽車報警系統(tǒng)等。
目前來看汽車的創(chuàng)新絕大部分來自于汽車電子的創(chuàng)新,而從汽車電子系統(tǒng)來講,正在由分散式架構(gòu)(眾多的ECU控制),逐漸向集中式乃至中央控制系統(tǒng)(超級處理器)演進,這一趨勢落實到ADAS上也是同樣規(guī)律。這一趨勢的變化,包括減少ECU,降低功耗,提高處理器和內(nèi)存利用效率,降低軟件的開發(fā)難度和提高安全,使汽車半導(dǎo)體廠商在整個汽車產(chǎn)業(yè)中扮演越來越重要的角色。
同時,對ADAS處理器芯片來說,目前呈現(xiàn)出如智能家居類似的產(chǎn)品形態(tài),單品爆款,以及多功能的組合,即類似于Mobileye的視覺處理ADAS芯片單品,以及多傳感器的融合,使ADAS處理芯片成為平臺的趨勢。目前來看這兩種形態(tài)都有市場,單功能會使ADAS在中低端車甚至后裝市場,更大范圍的普及,當然性價比是前提。而多傳感器的融合會提升自動駕駛的等級向Level4甚至Level5方向走,目前像Google、百度等無人車都在做多傳感器的融合,只是目前為止還沒有專門的Level4/5ADAS ASIC芯片而已。
從芯片設(shè)計來說,現(xiàn)在ADAS處理器芯片的主要挑戰(zhàn)在如下幾個方面:
1、車規(guī)級的標準,最好過ISO26262,達到ASIL-B甚至ASIL-D級別。
2、高計算量以及高帶寬,特別是多傳感器融合的芯片,需要更高的芯片頻率,以及異構(gòu)設(shè)計,以達到快速的數(shù)據(jù)處理速度,同時傳輸?shù)耐掏侣噬弦灿休^高要求。
3、隨著人工智能在ADAS上的應(yīng)用,針對芯片的設(shè)計會考慮增加硬件的深度學(xué)習設(shè)計,如何在軟硬件上做取舍,以及人工智能計算模型與原有軟硬件架構(gòu)以及整個系統(tǒng)設(shè)計上做匹配,目前來看還在早期探索階段。
下面主要介紹各家主要ADAS處理器芯片廠商的產(chǎn)品,希望從他們的產(chǎn)品中一窺現(xiàn)在ADAS處理器芯片領(lǐng)域的現(xiàn)狀,以及未來的發(fā)展趨勢。
高通/NXP
由于高通已經(jīng)收購NXP,所以在這里一起介紹。高通自己主要通過自己的移動處理器芯片(改成車規(guī)級),開始逐步切入ADAS,當然剛開始做環(huán)視等,最近有和縱目合作,在CES上推出首個基于驍龍820A平臺并運用深度學(xué)習的最新ADAS產(chǎn)品原型,該產(chǎn)品運行了820A神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理引擎(SNPE),能實現(xiàn)對車輛、行人、自行車等多類物體識別,以及對像素級別可行駛區(qū)域的實時語義分割,當然離商用應(yīng)該還有一定距離??偟膩碚f,高通驍龍產(chǎn)品策略應(yīng)該還是以車載娛樂信息系統(tǒng)為主,逐步向更專業(yè)的ADAS拓展。
同時,NXP以及之前NXP收購的飛思卡爾,在汽車電子和ADAS芯片領(lǐng)域都有完整的產(chǎn)品線布局。
NXP已經(jīng)發(fā)布Blubox平臺,為OEM廠商提供設(shè)計、制造、銷售Level 4級(SAE)無人駕駛汽車的解決方案計算平臺。下圖是NXP的ADAS系統(tǒng)框圖,該系統(tǒng)對多路視頻、77G雷達的數(shù)據(jù)進行融合處理,然后傳送給云端和車身系統(tǒng)。我們看到NXP是能夠提供全套Reference方案的公司,在這一塊的產(chǎn)品線很全,雖然現(xiàn)在沒有做更多的芯片集成,而是提供相對分散的芯片及解決方案。我們這里重點介紹一下中央處理器S32V234和MPC5775K,MPC5775K是對雷達數(shù)據(jù)進行處理,而S32V234是對多傳感器處理過的數(shù)據(jù)進行融合分析,通過CAN總線,把結(jié)果傳給車身系統(tǒng)。
S32V234是NXP的S32V系列產(chǎn)品中2015年推出的ADAS處理器,支持CPU(4顆ARM V8架構(gòu)A53和M4)、GPU(GC3000)和圖像識別處理(CogniVue APEX2 processors)的異構(gòu)計算,5W的低功耗設(shè)計。通過CogniVue APEX2 processors能同時支持四路汽車攝像頭(前、后、左、右),抽取圖像并分類,同時GPU能實時3D建模,計算量達到50GFLOPs。所以按照此硬件架構(gòu)可完成360度環(huán)視,完成自動泊車等功能。同時,該芯片預(yù)留了支持毫米波雷達、激光雷達、超聲波的接口,便于實現(xiàn)多傳感器的融合,該芯片支持ISO 26262 ASIL B標準。
QorivvaMPC567xK系列基于Power Architecture® 的32位MCU,MPC577XK是專門的雷達信息處理芯片,該系列增加了芯片的存儲器,提升了運行速度和性能,能夠支持自適應(yīng)巡航控制、智能大燈控制、車道偏離警告和盲點探測等應(yīng)用。從整個雷達系統(tǒng)來看,結(jié)合77G雷達收發(fā)器芯片組、Qorivva MPC567xK MCU、FPGA, ADC, DAC, SRAM, 支持長、中、短距離應(yīng)用。這里需要重點關(guān)注的是信號處理工具集(Signal Processing Toolbox)設(shè)計,包括了FFT、DMA、COPY、Scheduler。目前77GHz的FCMW型雷達在數(shù)字信號處理中需要使用FFT,即快速傅里葉變換,一般車載雷達的采樣點在512-2048左右,從芯片架構(gòu)圖我們看到專門的FFT電路。
除了S32V系列,被收購的飛思卡爾有一款著名的i.MX系列芯片也可以作為中央處理器。i.MX特別是i.MX6在汽車上,特別是車載信息系統(tǒng)上有大量的應(yīng)用。眾多的汽車廠商使用i.MX。