深度梳理ADAS處理器芯片

在現(xiàn)在的電子信息領(lǐng)域，跨界融合的節(jié)奏越來(lái)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(gè)領(lǐng)域或一個(gè)項(xiàng)目，需要從整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈條各環(huán)節(jié)去綜合考慮。下面就隨汽車(chē)電子小編一起來(lái)了解一下相關(guān)內(nèi)容吧。

在過(guò)去的兩年多時(shí)間，我有拜訪數(shù)百家企業(yè)，最近一直花時(shí)間在做針對(duì)性地梳理和總結(jié)。在現(xiàn)在的電子信息領(lǐng)域，跨界融合的節(jié)奏越來(lái)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(gè)領(lǐng)域或一個(gè)項(xiàng)目，需要從整個(gè)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(shí)做前向或后向的整合，競(jìng)合關(guān)系隨時(shí)轉(zhuǎn)換。隨著新硬件時(shí)代的來(lái)臨，對(duì)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(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，工作量數(shù)倍于從前。而對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)標(biāo)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(dòng)向，才能發(fā)現(xiàn)其中可能存在的創(chuàng)業(yè)/投資機(jī)會(huì)。所以最近有意識(shí)的對(duì)大企業(yè)做一點(diǎn)研究，如之前的音頻、視覺(jué)、IoT平臺(tái)等，以及本篇的主要針對(duì)ADAS的芯片廠商，理解各家的主要產(chǎn)品線和狀態(tài)。

深度 | ADAS處理器芯片的全面梳理

ADAS(高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng))，是指利用安裝于車(chē)上各式各樣的傳感器，在第一時(shí)間收集車(chē)內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)，進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)物體的辨識(shí)、偵測(cè)與追蹤等技術(shù)上的處理，從而能夠讓駕駛者在最快的時(shí)間察覺(jué)可能發(fā)生的危險(xiǎn)。通常包括導(dǎo)航與實(shí)時(shí)交通系統(tǒng)TMC，電子警察系統(tǒng)ISA 、自適應(yīng)巡航ACC 、車(chē)道偏移報(bào)警系統(tǒng)LDWS、車(chē)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(hù)系統(tǒng)、自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)、交通標(biāo)志識(shí)別、盲點(diǎn)探測(cè)，駕駛員疲勞探測(cè)、下坡控制系統(tǒng)和電動(dòng)汽車(chē)報(bào)警系統(tǒng)等。

目前來(lái)看汽車(chē)的創(chuàng)新絕大部分來(lái)自于汽車(chē)電子的創(chuàng)新，而從汽車(chē)電子系統(tǒng)來(lái)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(jí)處理器)演進(jìn)，這一趨勢(shì)落實(shí)到ADAS上也是同樣規(guī)律。這一趨勢(shì)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(kāi)發(fā)難度和提高安全，使汽車(chē)半導(dǎo)體廠商在整個(gè)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中扮演越來(lái)越重要的角色。同時(shí)，對(duì)ADAS處理器芯片來(lái)說(shuō)，目前呈現(xiàn)出如智能家居類(lèi)似的產(chǎn)品形態(tài)，單品爆款，以及多功能的組合，即類(lèi)似于Mobileye的視覺(jué)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(tái)的趨勢(shì)。目前來(lái)看這兩種形態(tài)都有市場(chǎng)，單功能會(huì)使ADAS在中低端車(chē)甚至后裝市場(chǎng)，更大范圍的普及，當(dāng)然性價(jià)比是前提。而多傳感器的融合會(huì)提升自動(dòng)駕駛的等級(jí)向Level4甚至Level5方向走，目前像Google、百度等無(wú)人車(chē)都在做多傳感器的融合，只是目前為止還沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的Level4/5ADAS ASIC芯片而已。

從芯片設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在ADAS處理器芯片的主要挑戰(zhàn)在如下幾個(gè)方面：

1)車(chē)規(guī)級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，最好過(guò)ISO26262，達(dá)到ASIL-B甚至ASIL-D級(jí)別

2)高計(jì)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(jì)，以達(dá)到快速的數(shù)據(jù)處理速度，同時(shí)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(duì)芯片的設(shè)計(jì)會(huì)考慮增加硬件的深度學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)，如何在軟硬件上做取舍，以及人工智能計(jì)算模型與原有軟硬件架構(gòu)以及整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)上做匹配，目前來(lái)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(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

高通/NXP

由于高通已經(jīng)收購(gòu)NXP，所以在這里一起介紹。高通自己主要通過(guò)自己的移動(dòng)處理器芯片(改成車(chē)規(guī)級(jí))，開(kāi)始逐步切入ADAS，當(dāng)然剛開(kāi)始做環(huán)視等，最近有和縱目合作，在CES上推出首個(gè)基于驍龍820A平臺(tái)并運(yùn)用深度學(xué)習(xí)的最新ADAS產(chǎn)品原型，該產(chǎn)品運(yùn)行了820A神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理引擎(SNPE)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛、行人、自行車(chē)等多類(lèi)物體識(shí)別，以及對(duì)像素級(jí)別可行駛區(qū)域的實(shí)時(shí)語(yǔ)義分割，當(dāng)然離商用應(yīng)該還有一定距離。總的來(lái)說(shuō)，高通驍龍產(chǎn)品策略應(yīng)該還是以車(chē)載娛樂(lè)信息系統(tǒng)為主，逐步向更專(zhuān)業(yè)的ADAS拓展。

同時(shí)，NXP以及之前NXP收購(gòu)的飛思卡爾，在汽車(chē)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(tái)，為OEM廠商提供設(shè)計(jì)、制造、銷(xiāo)售Level 4級(jí)(SAE)無(wú)人駕駛汽車(chē)的解決方案計(jì)算平臺(tái)。下圖是NXP的ADAS系統(tǒng)框圖，該系統(tǒng)對(duì)多路視頻、77G雷達(dá)的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，然后傳送給云端和車(chē)身系統(tǒng)。我們看到NXP是能夠提供全套R(shí)eference方案的公司，在這一塊的產(chǎn)品線很全，雖然現(xiàn)在沒(méi)有做更多的芯片集成，而是提供相對(duì)分散的芯片及解決方案。我們這里重點(diǎn)介紹一下中央處理器S32V234和MPC5775K，MPC5775K是對(duì)雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，而S32V234是對(duì)多傳感器處理過(guò)的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析，通過(guò)CAN總線，把結(jié)果傳給車(chē)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(shí)別處理(CogniVue APEX2 processors)的異構(gòu)計(jì)算，5W的低功耗設(shè)計(jì)。通過(guò)CogniVue APEX2 processors能同時(shí)支持四路汽車(chē)攝像頭(前、后、左、右)，抽取圖像并分類(lèi)，同時(shí)GPU能實(shí)時(shí)3D建模，計(jì)算量達(dá)到50GFLOPs。所以按照此硬件架構(gòu)可完成360度環(huán)視，完成自動(dòng)泊車(chē)等功能。同時(shí)，該芯片預(yù)留了支持毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、超聲波的接口，便于實(shí)現(xiàn)多傳感器的融合，該芯片支持ISO 26262 ASIL B標(biāo)準(zhǔn)。

QorivvaMPC567xK系列基于Power Architecture® 的32位MCU，MPC577XK是專(zhuān)門(mén)的雷達(dá)信息處理芯片，該系列增加了芯片的存儲(chǔ)器，提升了運(yùn)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(chē)道偏離警告和盲點(diǎn)探測(cè)等應(yīng)用。從整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)來(lái)看，結(jié)合77G雷達(dá)收發(fā)器芯片組、Qorivva MPC567xK MCU、FPGA, ADC, DAC, SRAM, 支持長(zhǎng)、中、短距離應(yīng)用。這里需要重點(diǎn)關(guān)注的是信號(hào)處理工具集(Signal Processing Toolbox)設(shè)計(jì)，包括了FFT、DMA、COPY、Scheduler。目前77GHz的FCMW型雷達(dá)在數(shù)字信號(hào)處理中需要使用FFT，即快速傅里葉變換，一般車(chē)載雷達(dá)的采樣點(diǎn)在512-2048左右，從芯片架構(gòu)圖我們看到專(zhuān)門(mén)的FFT電路。