為什么達到Level 3自動駕駛?cè)绱死щy？

毫無疑問，自動駕駛正在重塑汽車在我們生活中的角色。其現(xiàn)階段的發(fā)展，除了法律和定責層面眾多懸而未決的問題之外，技術(shù)上的挑戰(zhàn)依舊嚴峻。

對于汽車行業(yè)而言，自動駕駛的未來已成定勢，而唯一的變數(shù)只是何時能得到大規(guī)模的部署。當前而言，市場更應(yīng)該關(guān)心的是其“應(yīng)用場景”和“如何實現(xiàn)”的問題。

數(shù)年來，汽車制造商、一級供應(yīng)商以及半導(dǎo)體廠商都在自動駕駛汽車技術(shù)上取得了長足的進步。

然而，所有量產(chǎn)車型到現(xiàn)在連 Level 3（有限條件下的自動駕駛）都還沒達到。

首款搭載高度自動駕駛系統(tǒng)的量產(chǎn)車型預(yù)計將于 2021 年在德國上路，但其只限于特定類型的道路上，例如高速公路（Autobahn），同時還需要滿足合適的氣候條件。為了提高自動駕駛車輛在非理想環(huán)境的適應(yīng)能力，傳感器組、計算單元和軟件算法需要不斷的優(yōu)化。

汽車工業(yè)雜志近期（Automotive Industries ，下文簡稱“AI”）專訪了 Cadence 公司汽車解決方案總監(jiān) Robert Schweiger ，以下是采訪內(nèi)容：

Robert Schweiger

Cadence 公司汽車解決方案總監(jiān)

AI：為什么達到 Level 3 自動駕駛?cè)绱死щy？

Robert Schweiger：過去幾年，我們目睹了各個企業(yè)和國家間的技術(shù)競爭，很顯然每家廠商都希望自己的自動駕駛量產(chǎn)車型可以率先通過本國政府的批準。

盡管目前仍然還有尚未攻克的挑戰(zhàn)，但技術(shù)的創(chuàng)新和進步顯然已經(jīng)領(lǐng)先于政府法規(guī)的制定，相關(guān)機構(gòu)目前并沒有發(fā)布任何法律框架規(guī)定，以允許汽車制造商在特定條件下在公路上使用這項新技術(shù)?；谶@一原因，奧迪的 Traffic Jam Pilot 自動駕駛系統(tǒng)并沒有搭載到其 A8 系列的量產(chǎn)車型。

此外，自動駕駛汽車還面臨著很多諸如定責和保險等其它方面的監(jiān)管障礙。

現(xiàn)在，自動駕駛汽車領(lǐng)域的競爭已經(jīng)深入到了各國政府的立法監(jiān)管層面。

AI：提到自動駕駛領(lǐng)域的新技術(shù)，能否分享一下硬件平臺的關(guān)鍵趨勢？

Schweiger：自動駕駛系統(tǒng)有可能會率先用于自動駕駛出租車（Robotaxi）和豪華車型，因為高價車的 OEM 廠商會更容易負擔自動駕駛系統(tǒng)帶來的成本增加。展望未來，最有潛力的應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)該是中型車與經(jīng)濟性電動車。這一細分市場對硬件平臺的關(guān)鍵需求包括每瓦性能、可擴展性、駕駛安全、信息安全以及成本。

同時采用 10 個不同的電子控制單元（ECUs）意味著很難滿足每瓦性能和成本的苛刻要求，所以唯一的應(yīng)對方法是采用基于高性能片上系統(tǒng)（SoC）且高度集成的解決方案。

2019 年，特斯拉發(fā)布了首款完全自動駕駛（FSD）計算機（HW3.0），以及配套的自研軟件和機器學習環(huán)境。更值得稱道的是，作為首家自行開發(fā) SoC 的 OEM 廠商，特斯拉的 SoC 芯片可以完全匹配自身的系統(tǒng)需求。

特斯拉發(fā)布的這款 SoC 由兩個 AI 處理器核心組成，最高性能達到了 144 TOPS/72 瓦（2 TOPS/W），至今仍然是行業(yè)標桿。

而市面上多數(shù)其它的自動駕駛平臺甚至連 1 TOPS/W 都沒達到！下一代 SoC 的目標應(yīng)該是數(shù)百 TOPS 和更好的 TOPS/W 比值，而做到這一點只能依賴于市面上最領(lǐng)先的制程技術(shù)。

如果一家汽車制造商真心想進入自動駕駛汽車的商業(yè)市場，它們就應(yīng)該認真考慮開發(fā)基于自身需求應(yīng)用的 SoC，建成性能和成本最優(yōu)化的自動駕駛平臺。

AI：智能汽車產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)是否會對存儲器有新的需求？

Schweiger：即便脫手操作的自動駕駛系統(tǒng)（Level 3）預(yù)期將于 2021 年在特定道路環(huán)境下應(yīng)用，我覺得自動駕駛的真正價值在于其是否也可以支持在施工路段或惡劣天氣條件下正常運行。為此，我們需要更高精度的傳感器模組以提高系統(tǒng)的穩(wěn)健性。

這也是為什么類似系統(tǒng)會產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)。當我們的自動駕駛從 Level 2 演進到 Level 5 全自動駕駛，預(yù)計每秒鐘會生成 3 GB 到 10 GB 的新增數(shù)據(jù)。哪怕只是一臺 Level 2 自動駕駛汽車，其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量也已經(jīng)高達每秒 1 GB。

關(guān)于新一代 ADAS 計算單元對存儲器的需求，我們觀察到最新存儲器標準發(fā)展的趨勢。作為 IP 供應(yīng)商，Cadence 已經(jīng)全面支持了這些標準。汽車行業(yè)的這一變化趨勢可以從三個方面來理解：

高性能數(shù)據(jù)處理：處理器和 RAM 間更高的數(shù)據(jù)速率需要從 LPDDR 4 遷移到 LPDDR 5，由此數(shù)據(jù)速率將翻倍到最高 6.4 Gbit/s

高速數(shù)據(jù)收集和傳輸：閃存接口應(yīng)該從 eMMC/UFS 2.0/2.1 升級到 UFS 3.0，數(shù)據(jù)速率可以達到最高 23.2 Gbit/s（2 條通道）

超大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲：從 64 GB 到 1 TB 的 NAND 閃存（TLC 和 QLC）

AI：海量數(shù)據(jù)的傳輸會顯著影響車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這一領(lǐng)域取得了哪些進展？

Schweiger：這個話題也很重要，關(guān)于傳感器原始數(shù)據(jù)融合，目前爭論的兩個方向是需要采用分布式處理還是中心化處理架構(gòu)。為了將攝像頭或雷達等高精度傳感器連接到計算單元，我們需要汽車以太網(wǎng)絡(luò)或 MIPI CSI-2 等高速協(xié)議。

每個現(xiàn)行的網(wǎng)絡(luò)標準都各有局限。OEM 已經(jīng)投產(chǎn)了 1 Gbps 的汽車以太網(wǎng) PHY，支持 15 米線纜的數(shù)據(jù)傳輸。然而，帶寬不足依然是最大的障礙，甚至連 60 幀每秒（FPS）的全高清視頻都無法支持。

MIPI CSI-2 結(jié)合 D-PHY v2.1 接口可以支持短通道上（15 厘米以內(nèi)可保證最高數(shù)據(jù)速率）每條線最高 6 Gbps。但由于 PHY 的工作范圍有限，長距通道模型（1-4 米）的最高數(shù)據(jù)速率不到 4.5 Gbps。系統(tǒng)間的長距高速互聯(lián)需要使用低電壓差分信號（LVDS）橋接。

MIPI 聯(lián)盟最新發(fā)布了 MIPI A-PHY 規(guī)范，旨在支持 15 米以內(nèi)線纜上達到 16 Gbps 的數(shù)據(jù)傳輸速率，主要用于連接高精度傳感器（端點）和中央處理單元。

展望未來，OPEN 聯(lián)盟 SIG 與 IEEE 已經(jīng)啟動數(shù)千兆位級以太網(wǎng)標準的開發(fā)以支持最高 10 Gbps 的數(shù)據(jù)速率，是以太網(wǎng)主干與 ECU 間通信的完美選擇。當然，25G PHYs 也已經(jīng)提上日程，但具體實現(xiàn)還需要更長時間。

無須多言，這兩種 PHY 的面世應(yīng)用將對汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)產(chǎn)生巨大影響。我相信，主要針對單向數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)化的 MIPI 標準將被用于傳感器和顯示等端點；而車載以太網(wǎng)則是不同域之間的高速通信的理想選擇。

AI：Cadence 如何幫助客戶開發(fā)高度復(fù)雜的系統(tǒng)？

Schweiger：Cadence 在汽車智能系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域擁有深厚基礎(chǔ)，是值得信賴的合作伙伴。Cadence 可以提供汽車智能設(shè)計所需的全部 EDA 工具、設(shè)計流程、經(jīng)硅驗證的接口和處理器 IP、高性能云基礎(chǔ)設(shè)施和領(lǐng)先的設(shè)計服務(wù)，幫助客戶創(chuàng)建復(fù)雜的汽車 SoC 芯片和智能傳感器，以及高性能傳感器融合單元。

定制 SoC 設(shè)計對傳統(tǒng) OEM 廠商和一級供應(yīng)商還是全新的領(lǐng)域，Cadence 的設(shè)計服務(wù)團隊可以幫助客戶實現(xiàn)復(fù)雜的 SoC 設(shè)計，強化團隊所需的技能。在我們的協(xié)助下，客戶可以逐步掌握采用先進的芯片設(shè)計流程，并最終獨立執(zhí)行完整的設(shè)計。

最后，在面向系統(tǒng)分析和設(shè)計層面上，Cadence 也提供整套的計算軟件用于芯片、封裝、RF 模塊、母板，以及網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)。而我們最新的電磁接口/電磁兼容性（EMI/EMC）和全 3D 熱分析等系統(tǒng)分析工具可以對完整系統(tǒng)進行仿真。

例如，客戶可以應(yīng)用集成了 FEA-CFD 的 Cadence Celsius Thermal Solver 熱求解器，來分析駕駛平臺的熱流動，并同時考慮電子元件和機械底盤的影響因素。此外，客戶還可以借助 Cadence Clarity 工具套件對 ECU 的 EMI/EMC 進行多種方式仿真：既可以單獨仿真，也可以在完整的汽車平臺上使用 Cadence Clarity 3D Solver 進行近場仿真，或使用 Cadence Clarity 3D Transient Solver 進行遠場仿真。

關(guān)于 Cadence

Cadence 在計算軟件領(lǐng)域擁有超過 30 年的專業(yè)經(jīng)驗，是電子設(shè)計產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵領(lǐng)導(dǎo)者?；诠镜闹悄芟到y(tǒng)設(shè)計戰(zhàn)略，Cadence 致力于提供軟件、硬件和 IP 產(chǎn)品，助力電子設(shè)計概念成為現(xiàn)實。Cadence 的客戶遍布全球，皆為最具創(chuàng)新能力的企業(yè)，他們向消費電子、超大規(guī)模計算、5G 通訊、汽車、移動、航空、工業(yè)和醫(yī)療等最具活力的應(yīng)用市場交付從芯片、電路板到系統(tǒng)的卓越電子產(chǎn)品。Cadence 已連續(xù)六年名列美國財富雜志評選的 100 家最適合工作的公司。如需了解更多信息，請訪問公司網(wǎng)站 cadence.com。

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原文標題：自動駕駛——仍在繼續(xù)改進的路上

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責任編輯：haq