汽車(chē)SoC：不是萬(wàn)能的解決方案

自動(dòng)駕駛是一個(gè)熱門(mén)話(huà)題，與之相關(guān)的任何事情也很熱門(mén)。眾所周知，汽車(chē)片上系統(tǒng) （SoC） 將在未來(lái)幾年內(nèi)在實(shí)現(xiàn)無(wú)處不在的自動(dòng)駕駛方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。當(dāng)我們審視汽車(chē) SoC 時(shí)，兩大應(yīng)用令人興奮：高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng) （ADAS） 和信息娛樂(lè)系統(tǒng)。

乍一看，這似乎是智能手機(jī)應(yīng)用處理器演進(jìn)的重演，單芯片解決方案開(kāi)始主宰智能手機(jī)的大腦。人們可以爭(zhēng)論說(shuō)信息娛樂(lè) SoC 是汽車(chē)強(qiáng)化應(yīng)用處理器，因?yàn)樗鼈兙哂蟹浅Ｏ嗨频膶傩?，但?ADAS 芯片的情況下，結(jié)論可能會(huì)有所不同。ADAS 技術(shù)迎合了一系列可能需要專(zhuān)用解決方案而不是千篇一律的解決方案的應(yīng)用程序。

圖 1：典型智能手機(jī)應(yīng)用處理器的框圖。

關(guān)鍵 ADAS 功能 讓我們先來(lái)看看現(xiàn)代汽車(chē)中的各種駕駛輔助功能。名稱(chēng)可能因制造商而異，但以下列表很好地總結(jié)了當(dāng)今可用的 ADAS 用例：

車(chē)道偏離警告系統(tǒng)： 它檢測(cè)未指示的車(chē)道偏離檢測(cè)到的車(chē)道。警報(bào)將閃爍并發(fā)出嗶嗶聲，以引起您的注意以糾正車(chē)道漂移。

車(chē)道保持輔助和道路偏離緩解： 當(dāng)車(chē)輛開(kāi)始偏離檢測(cè)到的車(chē)道中心而沒(méi)有發(fā)出信號(hào)時(shí)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)會(huì)調(diào)整以幫助您回到車(chē)道中心。如果車(chē)輛檢測(cè)到它在沒(méi)有激活轉(zhuǎn)向信號(hào)的情況下漂移得太靠近路邊，系統(tǒng)會(huì)通過(guò)方向盤(pán)上的快速振動(dòng)提醒您，然后提供溫和的轉(zhuǎn)向輸入以幫助您保持在路上或施加制動(dòng)以免你偏離道路。

自適應(yīng)巡航控制 （ACC）： 此功能可幫助您在高速公路上保持車(chē)輛與前方車(chē)輛之間的安全距離。因此，您不必手動(dòng)更改速度和調(diào)整巡航控制。

防撞系統(tǒng)： 當(dāng)感應(yīng)到與前方檢測(cè)到的車(chē)輛發(fā)生不可避免的碰撞時(shí)，它會(huì)施加制動(dòng)。這種類(lèi)型的系統(tǒng)有時(shí)被稱(chēng)為自動(dòng)緊急制動(dòng) （AEB）。

前向碰撞警告 （FCW）： 該系統(tǒng)使用安裝在前擋風(fēng)玻璃頂部的攝像頭來(lái)檢測(cè)前方車(chē)輛的存在。如果 FCW 系統(tǒng)確定您有與檢測(cè)到的車(chē)輛發(fā)生碰撞的風(fēng)險(xiǎn)，它會(huì)激活音頻和視覺(jué)警報(bào)以警告您。如果您不采取行動(dòng)，碰撞緩解制動(dòng)系統(tǒng) （CMBS） 可以自動(dòng)施加制動(dòng)壓力。

盲點(diǎn)信息系統(tǒng)： 當(dāng)您的轉(zhuǎn)向燈打開(kāi)并且在相鄰車(chē)道上檢測(cè)到車(chē)輛時(shí)，它會(huì)提醒您。指示燈閃爍并發(fā)出嗶嗶聲，直到該區(qū)域清晰或轉(zhuǎn)向燈關(guān)閉。有些系統(tǒng)會(huì)在儀表板顯示屏上顯示實(shí)時(shí)視頻，顯示的內(nèi)容是典型乘客后視鏡的四倍。

交叉交通監(jiān)控系統(tǒng)： 當(dāng)您倒車(chē)時(shí)，此功能會(huì)激活車(chē)內(nèi)的多角度攝像頭。當(dāng)檢測(cè)到的車(chē)輛從側(cè)面接近時(shí)，駕駛員會(huì)收到警報(bào)，車(chē)內(nèi)的儀表板顯示屏上會(huì)顯示一系列嗶嗶聲和指示燈。

多樣化的 ADAS 要求 圖 2 剖析了各種 ADAS 功能，并將它們與傳感技術(shù)的類(lèi)型（雷達(dá)、激光雷達(dá)、聲納等）以及實(shí)現(xiàn)各種 ADAS 用例所需的硬件類(lèi)型聯(lián)系起來(lái)。

圖 2：ADAS 控制功能和相關(guān)傳感技術(shù)的頻譜。

例如，車(chē)道輔助、行人檢測(cè)和交通標(biāo)志識(shí)別需要高分辨率攝像頭。ACC、AEB 和盲點(diǎn)檢測(cè)等碰撞緩解系統(tǒng)需要傳感器融合技術(shù)。而 ADAS 域控制器將需要高性能計(jì)算資源和 DSP 來(lái)執(zhí)行數(shù)據(jù)處理和分析，或許還需要能夠支持 4 級(jí)和 5 級(jí)自動(dòng)駕駛時(shí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算需求的芯片。

攝像頭用于環(huán)視、停車(chē)輔助、交通標(biāo)志識(shí)別和車(chē)道偏離警告。盲點(diǎn)檢測(cè)、交叉交通警報(bào)和 ACC 需要雷達(dá)，同時(shí)需要遠(yuǎn)程雷達(dá)和超短程雷達(dá)。多年來(lái)，停車(chē)輔助系統(tǒng)將繼續(xù)依賴(lài)超聲波傳感器。這里不需要新的發(fā)明。

除了 ADAS，還有其他廣泛使用半導(dǎo)體的系統(tǒng)。其中包括儀表盤(pán)、人機(jī)界面 （HMI）、主機(jī)、媒體界面和高級(jí)音頻。

此外，還有一些系統(tǒng)支持車(chē)內(nèi)主動(dòng)降噪或聲音處理。這就是您如何讓您的車(chē)內(nèi)體驗(yàn)聽(tīng)起來(lái)像梅賽德斯。這一切都是通過(guò)提供“操縱聲音”的先進(jìn) DSP 芯片完成的。

上述每種應(yīng)用都需要不同類(lèi)型的 SoC，這就是當(dāng)今市場(chǎng)的典型服務(wù)方式。然而，隨著超越 ADAS 以實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)駕駛，可能需要一種不同的方法。一些供應(yīng)商正在采用以高度集成的自動(dòng)駕駛子系統(tǒng)為中心的方法。

為了能夠支持原生自動(dòng)駕駛，一些公司正在設(shè)計(jì)包含 teraflops 計(jì)算能力的自動(dòng) SoC，因此它有能力實(shí)現(xiàn)真正的人工智能 （AI），如圖 3 所示。例如，英偉達(dá)和 Mobileye 正在瞄準(zhǔn) 4 級(jí)和 5 級(jí)自動(dòng)駕駛的完整解決方案。

圖 3：通過(guò)先進(jìn)的 SoC 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的前景。

您還會(huì)發(fā)現(xiàn)瑞薩電子推出了一系列 40 納米至 16 納米 SoC——R-Car Generation 3——在不久的將來(lái)支持信息娛樂(lè)、集成駕駛艙、汽車(chē)計(jì)算，甚至可能是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。其次，TI 在其 TDA 汽車(chē) SoC 系列中提供多種產(chǎn)品。

TDA3x 支持前置攝像頭、環(huán)視、后置攝像頭、雷達(dá)、駕駛員監(jiān)控和后視鏡系統(tǒng)。TDS2Eco 系列執(zhí)行環(huán)繞視圖和錄制應(yīng)用程序。TDA2x 系列支持前置攝像頭、環(huán)視和傳感器融合系統(tǒng)。這些 SoC 最多可支持 10 個(gè)攝像頭和三個(gè)視頻輸出以及 H.264 硬件和 3D 圖形功能。

然后是高通，它最近推出了蜂窩車(chē)聯(lián)網(wǎng) （C-V2X） 芯片組，以提高自動(dòng)駕駛的安全性。Qualcomm 9150 C-V2X 芯片組支持基于蜂窩和 DSRC 的路邊通信。

總結(jié) 從我們簡(jiǎn)短而快速的調(diào)查中可以看出，需要多種芯片設(shè)計(jì)來(lái)支持各種汽車(chē)應(yīng)用。尤其是對(duì)于 ADAS 應(yīng)用，它并不是一種萬(wàn)能的汽車(chē) SoC。我們甚至還沒(méi)有開(kāi)始跟蹤用于完全 4 級(jí)和 5 級(jí)自動(dòng)駕駛的高性能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理芯片。

隨著我們超越 ADAS 進(jìn)入自動(dòng)駕駛時(shí)代，汽車(chē)行業(yè)正在經(jīng)歷翻天覆地的變化。我們可以看到今天的一些趨勢(shì)，但可能還有其他創(chuàng)新的解決方案尚未發(fā)明?；仡欉^(guò)去的10年，誰(shuí)能想到今天的汽車(chē)電子會(huì)如此神奇？