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自動(dòng)駕駛系統(tǒng)進(jìn)化,汽車電子電氣E/E架構(gòu)加速向域控架構(gòu)遷移,驅(qū)使著芯片性能和結(jié)構(gòu)快速升級。

域控處理器需要處理大量圖片、視頻等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),同時(shí)還需要整合雷達(dá)、視頻等多路數(shù)據(jù)。原有單一芯片無法滿足諸多接口和算力需求,車載處理器算力呈現(xiàn)指數(shù)級提升,具備AI能力的主控SOC芯片成為了主流。

SoC芯片集成了CPU、AI 芯片(GPU/FPGA/ASIC)、深度學(xué)習(xí)加速單元(NPU)等多個(gè)模塊,相對于單核處理器,異構(gòu)多核SoC處理器在算力、性能、成本、功耗、尺寸等方面具備更明顯的優(yōu)勢。

當(dāng)前,在智能汽車領(lǐng)域已經(jīng)聚齊了各路芯片玩家,英偉達(dá)、高通等近年來在汽車主控SOC芯片領(lǐng)域大舉布局,分別針對ADAS、自動(dòng)駕駛以及智能座艙領(lǐng)域推出了系列芯片,率先于傳統(tǒng)芯片企業(yè)在各領(lǐng)域快速落地;瑞薩電子、恩智浦、德州儀器(TI)等傳統(tǒng)汽車芯片企業(yè)不甘落后,面向智能駕駛領(lǐng)域積極跟進(jìn)。

除了外資巨頭,在國內(nèi)還有華為、地平線、黑芝麻、芯馳、芯擎科技等一大批企業(yè)已經(jīng)快速崛起,為自主品牌車企提供了更多選擇。

綜合來看,主控芯片正朝向異構(gòu)多核、高集成、低功耗等更高性能的方向邁進(jìn),同時(shí)也推動(dòng)了域控制器升級和量產(chǎn)落地,東軟睿馳等Tier1企業(yè)也在芯片技術(shù)的變革之下,與合作伙伴展開更多、更深入的合作,這對電子電氣架構(gòu)發(fā)展和軟件定義汽車帶來了極具意義的影響。

一、來自不同層級市場的芯片需求

一場算力競賽已經(jīng)在各大芯片企業(yè)之間悄然興起。

高級別自動(dòng)駕駛系統(tǒng)需要面對更復(fù)雜更廣泛的場景,伴隨著域內(nèi)融合和跨域融合,未來芯片不會(huì)局限于自動(dòng)駕駛域的計(jì)算任務(wù),還會(huì)逐漸跨域升級成整車中央計(jì)算平臺(tái),對算力的要求呈現(xiàn)指數(shù)級增長。

有數(shù)據(jù)顯示,L2級自動(dòng)駕駛的算力需求不到10TOPS即可,但要實(shí)現(xiàn)L3級自動(dòng)駕駛的算力需求則要求不低于100 TOPS,而如果到L5級自動(dòng)駕駛,整車的算力還需要翻十幾倍。

公開資料來看,大部分芯片企業(yè)紛紛瞄準(zhǔn)了下一代自動(dòng)駕駛大算力芯片,并且公布了相應(yīng)的量產(chǎn)規(guī)劃。

英偉達(dá)已經(jīng)推出的全新一代自動(dòng)駕駛芯片Orin單顆芯片算力高達(dá)200TOPS,支持L3-L4,資料顯示蔚來ET7、上汽R ES33、智己L7都將采用英偉達(dá)Orin芯片,量產(chǎn)計(jì)劃在2022年。今年4月,英偉達(dá)還發(fā)布了算力高達(dá)1000TOPS的Atlan芯片,支持L4-L5,預(yù)計(jì)在2025年量產(chǎn)。

另一大芯片巨頭高通最新推出的Snapdragon Ride平臺(tái)支持L1-L5自動(dòng)駕駛,支持多芯片疊加使用,L3以下的輔助駕駛提供30 TOPs算力,面向L4-L5的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)提供700 TOPs的算力,量產(chǎn)時(shí)間節(jié)點(diǎn)為2022年。

自主品牌中,華為自主研發(fā)的HUAWEI MDC 810算力可高達(dá)400+TOPs,面向L4-L5級自動(dòng)駕駛。地平線征程5單顆芯片AI算力為128 TOPS,組成的智能計(jì)算平臺(tái)AI算力覆蓋200-1000 TOPS;黑芝麻智能今年全新推出的A1000Pro系列芯片,INT8算力達(dá)到106TOPS、INT4算力高達(dá)196TOPS。

除了面向L3及以上級別ADAS領(lǐng)域的高算力芯片,未來幾年L2-L2+級ADAS市場的爆發(fā),同樣蘊(yùn)藏著巨大的市場空間。

高工智能汽車研究院監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示,今年1-8月國內(nèi)新車(合資+自主品牌)前裝標(biāo)配搭載L2級輔助駕駛上險(xiǎn)量為224.27萬輛,同比增長78.42%;在搭載率方面,今年1-8月國內(nèi)新車前裝標(biāo)配搭載L2級輔助駕駛搭載率為17.03%。

未來幾年L2會(huì)快速普及,L2+也會(huì)進(jìn)入集中放量階段,這意味著L2-L2+級ADAS市場有非常大的市場空間。

這種情況下,芯片并不需要過高的算力,但需要滿足L2-L2+級別自動(dòng)駕駛系統(tǒng)安全性和算力要求的同時(shí),在成本、能效方面都具備明顯優(yōu)勢。

以TI則推出的TDA4VM芯片為例,這款車規(guī)級芯片雖然算力僅有8TOPS,該芯片采用了多核異構(gòu)的結(jié)構(gòu),配有包括Cortex A72、Cortex R5F、DSP、MMA等在內(nèi)的不同類型處理器,由對應(yīng)的核或者加速器處理不同的任務(wù)。

該芯片在算力、功能安全方面均滿足L2+級ADAS系統(tǒng)的需求。有業(yè)內(nèi)人士指出,TDA4VM是當(dāng)前面向L2級別ADAS系統(tǒng)性價(jià)比非常高的一款SOC芯片。

今年8月,東軟睿馳推出的全新一代行泊一體化域控制器,正是基于TDA4VM芯片打造面向未來幾年L2-L2+級ADAS市場一款具有代表性的域控產(chǎn)品。

通過一“芯”兩用,該域控制器能夠支持5路高清攝像頭、5路毫米波雷達(dá)、12路超聲波雷達(dá)接入,攝像頭最高支持800萬像素,提供包括單車道自動(dòng)巡航,觸發(fā)式自動(dòng)換道、自動(dòng)泊車、遙控泊車等28項(xiàng)L2/L2+級功能。得益于行車ADAS的傳感器及域控制器的復(fù)用,全新一代行泊一體化域控制器相比傳統(tǒng)1V1R+APA的技術(shù)方案成本節(jié)省20%-30%。

東軟睿馳自動(dòng)駕駛行泊一體域控制器所支持的自動(dòng)駕駛功能

二、“芯”力量下:域控賽道的新趨勢

伴隨著芯片的快速發(fā)展,在芯片的下游環(huán)節(jié)—域控制器賽道也開始出現(xiàn)了新的趨勢。

智能汽車的電子電氣架構(gòu)將歷經(jīng)分布式、域內(nèi)融合、跨域融合、中央計(jì)算四個(gè)階段,目前大多數(shù)廠商都啟動(dòng)了域內(nèi)融合需求,開始將分散的域內(nèi)數(shù)據(jù)計(jì)算進(jìn)行集中化。

隨著整車電子架構(gòu)的升級,域控制器“打開”了傳統(tǒng)的黑盒模式,同時(shí)帶動(dòng)低速泊車和高速行車兩套過去并行ADAS系統(tǒng)的融合機(jī)會(huì)。

除了上述東軟睿馳已經(jīng)推出的全新一代行泊車一體域控制器,越來越多的ADAS供應(yīng)商和芯片企業(yè)也將目光瞄準(zhǔn)了這一領(lǐng)域。S32G域控制器芯片是恩智浦2020年推出,將傳統(tǒng)MCU與具備ASIL D功能安全的高性能MPU集成在一顆芯片上,同時(shí)集成了網(wǎng)絡(luò)通信加速器,較之前單一功能芯片性能得到提升。按照恩智浦的說法,S32G處理器能夠讓OEM向域控制器架構(gòu)演進(jìn),取代傳統(tǒng)分布式架構(gòu)。

東軟睿馳基于S32G開發(fā)了一款面向整車的通用域控制器,具備豐富的接口協(xié)議和高算力硬件平臺(tái),可支持網(wǎng)關(guān)、車身域、動(dòng)力域等獨(dú)立控制器或融合控制器的應(yīng)用。

S32G使用路徑

通過這類通用域控制器可實(shí)現(xiàn)跨域融合,基于面向SOA的架構(gòu),在不同域中實(shí)現(xiàn)軟件復(fù)用和功能的遷移,大大增強(qiáng)了平臺(tái)的可拓展性,可移植性,對電子電氣架構(gòu)的集中化發(fā)展意義重大。

一直以來,芯片都處于快速發(fā)展變化的狀態(tài),而芯片與軟件的高耦合,往往需要基于差異化的硬件進(jìn)行大量的軟件定制化,這使得上層應(yīng)用開發(fā)和持續(xù)迭代變得異常困難。很顯然,相對穩(wěn)定的通用硬件平臺(tái),才是軟件架構(gòu)和上層應(yīng)用持續(xù)穩(wěn)定和快速繁榮的基礎(chǔ)。

正如東軟睿馳汽車技術(shù)(上海)有限公司總經(jīng)理曹斌表示,能夠把所有傳感器集中在一起,并在傳感器算法基礎(chǔ)之上去迭代和創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)持續(xù)優(yōu)化和進(jìn)化的域控制器,才是智能汽車行業(yè)真正需要的。

他指出,這類域控制器需要基于較為完整和穩(wěn)定的異構(gòu)芯片作為底層架構(gòu),能夠支持AI加速和GPU的支持,將滿足需求的算力與分布式計(jì)算資源整合在一起,并且不斷地被上層軟件抽象且與底層芯片實(shí)現(xiàn)有機(jī)解耦,才能真正形成集中化并且可持續(xù)迭代升級的域控制器。

當(dāng)前越來越多核異構(gòu)SOC芯片的出現(xiàn),在滿足基本功能算力需求的前提下,硬件架構(gòu)、功能框架和劃分將有望形成相對通用化和穩(wěn)定的狀態(tài)。

基于這類通用化的硬件架構(gòu),實(shí)現(xiàn)軟硬件分層解耦,逐漸形成了AUTOSAR、AP+CP+中間件的清晰穩(wěn)定的基礎(chǔ)軟件架構(gòu),上層應(yīng)用的快速實(shí)現(xiàn)與持續(xù)的迭代升級才能夠?qū)崿F(xiàn)。

這對軟件定義汽車來說,可以說是非常關(guān)鍵性同時(shí)也是極具標(biāo)志性的階段。