01? 芯片在新型架构中重要性
在智能网联汽车产业大变革背景下，汽车软件作为一种车企需要探索的模式，从产品定义的角度围绕软件出发，已成为业界需要探索的共识。在这个里面，传统汽车采用经典的分布式 E/E 架构遇到了核心的瓶颈，主要的原因是：单个ECU的计算能力不足、供应商软硬件迭代一体化使得产品SOP之后固化，面向未来更多功能的通讯带宽不足等等，都不能满足未来的汽车发展的需求。
在目前的EE电子电气升级中有几个突出的特点值得关注：
1）汽车ECU的硬件架构和ECU协同工作的网络升级。升级路径表现为分布式（模块化→集成化）、 域集中（域控制集中→跨域融合）、 中央集中式（车载电脑→车-云计算）。在这个过程中，车载网络骨干由CAN总线向CANFD、以太网方向发展，甚至发展到后期可能采用PCIE的板卡通信架构发展车载电脑的整体设计。
2）软件架构升级。通过 AutoSAR和Autosar Adaptive等软件架构提供标准的接口定义，模块化设计，促使软硬件解耦分层，实现软硬件设计分离；?Classic AutoSAR 架构逐步向 Classic AutoSAR 和 Adaptive AutoSAR 混 合式架构。好处在于：可实现软件/固件 OTA 升级、软件架构的软实时、 *** 作系统可移植；采集数据信息多功能应用，有效减少硬件需求量，真正实现软件定义汽车。
在智能汽车的计算平台的硬件上，大部分车企会采用混合架构，传统主控制器主要还是基于32位Tricore,PowerPC以及850等架构的微处理器, 主要作为冗余和兼容的部分。对于AI和计算力消耗较多的自动驾驶和交互应用, 需提供GPP通用处理器、硬件加速（HWA）和嵌入式的可编程逻辑阵列（eFPGA），域控制器最大的提升还是在芯片算力的提升，这也使得芯片厂家和车企的直接沟通，也在这个层级需要和软件联合考虑。
比较典型的是类似于BMW的架构，如下图所示，BMW的智能驾驶的所有基础就是基于Intel和Mobileye的基础芯片平台，在这个基础芯片平台上
02 芯驰的芯片平台
智能汽车计算平台硬件架构，基于高性能CPU/GPU的SOC芯片实现娱乐、自动驾驶和内部的高速通信，需要强大的硬件运算资源，在智能驾驶领域能够基于摄像头、毫米波雷达、激光雷达、定位系统和高精地图等多信息融合实现环境感知定位、路径决策规划和车辆运动控制等，满足智能驾驶系统高性能和高安全性的控制需求。在娱乐领域，处理后台的大量视频数据满足外部的高速数据传输，这一切都需要计算平台内的芯片满足强大的运算能力满足计算性能与实时性要求、满足ISO 26262的功能安全要求、满足信息安全要求、支持多种车内通信协议CANFD/Ethernet等、支持FOTA升级，实现功能迭代、满足车规级标准（温度、电磁兼容、可靠性等）和满足成本要求。
这里面我们看到的更多的还是国外芯片企业在汽车领域的布局，可能还有三星和苹果未来也要参与这个游戏。
英特尔早期尝试发布自动驾驶平台IntelGo，并通过并购来完成布局，包括Mobileye的EyeQ系列专用芯片、Altera的FPGA芯片和Movidius的视觉处理单元VPU，以及自己的8核凌动芯片CPU处理器，形成自动驾驶的整体硬件解决方案。
英伟达的Drive PX和PX2可满足L2、L3级ADAS应用，为合作伙伴提供从底层运算、 *** 作系统层、软件算法层以及应用层在内的全套可定制的解决方案；自动驾驶处理器Xavier和Orin芯片可满足L3/L4级自动驾驶应用，集成了NVIDIA新一代GPU架构和Arm Hercules CPU内核以及全新深度学习和计算机视觉加速。
高通通过将自己的移动处理芯片升级为车规级切入汽车电子领域，2019年量产的820A支持深度学习的ADAS应用，经过迭代以后高通发布自动驾驶芯片平台骁龙Ride，采用了模块化的高性能异构多核 CPU/GPU，包括深度学习加速和自动驾驶软件Stack，内置了AI计算机视觉引擎。
这次芯驰发布的三款芯片，定位是很有意思的：
X9系列芯片用来支持未来智能座舱：在传统汽车座舱里，人和车的沟通只能通过按键和基础的触控屏等进行；而一颗X9芯片可以同时支持多块高清屏幕，具备语音交互、手势识别，驾驶员状态监控等功能，可以让人在车内感受到多元化的交互体验；
V9系列芯片是自动驾驶的核心大脑：作为域控制器核心，V9内置高性能视觉引擎，支持多达18个摄像头输入，不仅能满足ADAS应用需求，还能给未来更高级别的自动驾驶和无人驾驶留有充足的扩展空间；
G9系列芯片是未来汽车的智慧信息枢纽；X9智能座舱、V9智能驾驶，以及其它功能模块和域控制器，原本相互独立、各自为政，G9在其中起到了交互连接的作用，让各个功能模块在车内互联互通，形成未来汽车的智慧神经网络。同时，G9还可连接外部网络，支持OTA在线升级，自动驾驶在线开启等功能。
我觉得这些产品的推出，特别是芯驰也和一些生态的伙伴把芯片的应用尝试推起来，真的是一个很有意义的尝试，能给产业多一种选择。传统半导体通常我们会用3个维度来评价一个半导体，通常是Performance(性能)，Power(功耗)，Price(价格)。对于车规芯片来讲，还有三个维度：安全性、可靠性和长效性。围绕未来的智能汽车的计算平台的需求，对于芯片这块我们只看到华为把手机芯片往汽车级别迁移，并没有太多其他企业专注于这个领域。
小结：这一篇文章我觉得还是重点谈一下SOC芯片平台存在的意义，我们可以看一下这三款产品发布会上的视频，后面我们来谈谈芯驰的架构师的一些总结，非常有意思。
本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。
12月22日-23日,在中国集成电路设计业2021年会暨无锡集成电路产业创新发展高峰论坛(ICCAD 2021)上,Socionext中国总经理杨宜博士受邀发表了《重塑人们出行方式的硅基平台》的主题演讲,详细为大家介绍了Socionext在网络应用领域的核心IP、大规模SoC的设计能力和经验,面对当前炙手可热的新兴电动智能车行业的发展,作为一家核心芯片供应商,希望凭借Socionext成熟的车规级硅基平台能力来赋能这个正在重塑人们出行方式的行业。
图:Socionext中国总经理杨宜博士发表演讲(一)
汽车的发展史是人们出行和生活方式的变革史
科技的不断创新突破,持续推动汽车产业的不断迭代、进化、升级而汽车产业又推动城市、社会、能源等各行各业、以及人们出行与生活方式等方方面面的深刻变革。智能化浪潮已经点燃了汽车行业及人们出行方式的第三次革命。
汽车行业正在从传统汽车时代向自动驾驶时代演进,汽车的电动化、智能化和网联化等技术正在迅速的落地和部署。政府和资本也深度参与其中。一定程度上,二者对自动驾驶发展起到了助推作用。
图:Socionext中国总经理杨宜博士发表演讲(二)
智能化浪潮已经点燃了汽车行业及人们出行方式的第三次革命
汽车行业正在从传统汽车时代向自动驾驶时代演进,汽车的电动化、智能化和网联化等技术正在迅速的落地和部署。政府和资本也深度参与其中。一定程度上,二者对自动驾驶发展起到了助推作用。
图:汽车自动驾驶分级:L1~L5
汽车工业的发展趋势:E/E体系结构的转变
汽车电子电气架构(E/E)正在从分布式ECU的架构往分域计算以及将来的集中式计算的方向演进。更人性化的座舱体验和数量更多、精度更高的传感器,以及更大带宽的通信需求,需要有计算能力更强的算力芯片来承载。这对车内的算力平台和SOC的集成度提出了更高的要求。由此可见,计算SoC平台成为AD/ADAS和智能座舱的核心。
图:汽车电子电气架构(E/E)的演进过程
第一个变化是E/E体系结构的转变
在传统的分布式体系结构中,不存在E/E体系结构的概念,系统由数百个需要单独优化的ECU进行维护。但是,随着汽车控制变得越来越数字化,ECU的互连也越来越多,采用了域型体系结构来概述和定义整个系统。
域型体系结构允许在域内进行有效的数据传输并减少线束,但由于它可能分散在车辆的不同区域,因此采用了分区型体系结构以实现更高效的体系结构。在区域型体系结构中,每个区域包含一个称为区域控制器(或区域网关)的部分,该部分控制数据通信,高负载过程和整个系统控制整合在中央车辆计算机中。
随着E/E体系结构的这些转变,对更高性能半导体SoC的要求越来越高,其中车载计算机要求CPU性能超过100kDMIPS,认知性能超过100TOPS。
图:E/E体系结构的转变
Socionext的目标汽车细分市场(MS)主要包括传感边缘、驾驶舱HMI和汽车计算。传感边缘是检测汽车外部状态的传感系统,Socionext专注于激光雷达领域。驾驶舱HMI是人机交互界面其中的汽车显示系统,Socionext专注于显示控制器。汽车计算是自动驾驶/ADAS域型体系结构和分区体系结构系统,Socionext专注于环绕视图监控和分区/HP计算。
图:Socionext在汽车领域的目标市场和细分市场
除了在汽车市场20多年的经验外,Socionext在系统开发方面拥有丰富多样的技术诀窍,如低功耗、大规模、高速和高性能设计,涉足领域包括:消费、网络、数据中心和工业市场。为了适应CASE时代的变化,Socionext有能力将采用旧工艺技术的现有汽车SoC开发模式演变为以汽车SoC为旗舰、使用先进工艺技术的新模式。
图:杨宜博士讲解Socionext在汽车领域的优势
其次,是Socionext的SoC设计技术
在需要高级SoC的5G、数据中心和汽车市场中,由于所需规格(如计算和网络)的增加,SoC架构已更改为类似的架构配置。Socionext作为一家独立的半导体公司,对市场应用有着更广阔的视野,可以利用自身优势而不是垂直集成模型中特定产品所需的半导体部件,提供更具竞争力的SoC。此外,通过灵活的IP阵容,包括来自其他公司的IP,可以迅速响应客户需求,并使用基本SoC架构技术开发灵活的ASIC。
凭借丰富的SoC设计经验,Soiconext可以为汽车市场提供极具竞争力的SoC。
图:Socionext SoC设计技术
Socionext先进工艺倡议:传统上,为了确保汽车质量,通常使用落后一代的工艺技术开发汽车半导体。近年来,由于电动汽车和E/E体系结构的变化,在需要计算资源的汽车领域,能够实现大规模、高性能和低功耗的先进工艺是必不可少的,并且在需要其他先进工艺的同时,市场也有需求。这一趋势在AD/ADAS领域是显著的,尽管Socionext目前正在开发5nm的SoC,但未来需要先进的3nm工艺开发。
图:引领全球汽车市场的Socionext先进工艺技术
图:Socionext汽车产品技术
Socionext的先进技术可分为三类:首先是硬件技术,Socionext提供SoC架构、系统集成和IP技术,以开发ASIC中的Spec。第二是软件技术,Socionext有从低级到高级的软件工程师和技术。最后是汽车级质量保证,Socionext团队丰富的开发经验支持产品符合ISO26262/ISO21434功能安全体系。
通过这三个要素,Socionext可以使用具有汽车级质量的硬件和软件技术提供SoC解决方案。Socionext为SoC解决方案提供具有汽车级质量的硬件和软件技术,以满足客户需求。
图:Socionext的先进技术
Socionext通过以下环节确保了汽车的更高质量和可靠性:
设计策略(DFM/DFT)
测试策略
可靠性试验(AEC-Q100)
生产过程控制(汽车服务包)
功能安全体系(ISO26262)
文件(PPAP)
客户投诉(8D报告)
图:Socionext定制化汽车SoC
Socionext可用于定制SoC的IP能够有效地将这些IP与第三方的IP结合起来,以提供针对客户需求的系统优化的解决方案。
OMNIVIEW是一个用于环绕视图监控系统的软件库,该系统是一种合成多个摄像头图像并从自由视点显示的技术。
对于2D图形IP,Socionext正在准备2D-BLT处理功能、抖动/杂波等显示功能和视频捕获功能,以控制摄像头视频输入,作为显示控制器的IP。
ISP+AIIP是一种高精度的图像识别IP,使用ISP IP和AI引擎,精确地再现图像,以便根据监控和检测等要求实现最佳性能。这是未来人工智能引擎中实现图像高识别性能的技术。
高性能、高精度模拟IP是一种高度可靠的IP,在ADC/DAC中实现了硅演示和大规模量产。
对于低功耗技术,我们拥有抑制和控制时钟、电源控制、标准单元和SRAM等元件功耗的技术。
图:业内领先的IP相关技术
在演讲的最后,杨宜博士总结,汽车市场的增长,特别是ASIC市场的增长,为Socionext提供了可持续发展的绝佳机会。Socionext凭借强大的前端专业知识、精湛的7nm/5nm设计实施技能、先进的车内IP为客户提供高品质高性能的定制化SoC平台。此外,拥有汽车领域的广泛知识,尤其是功能安全方面的知识,使Socionext在自主领域处于领先此外,丰富的合作伙伴生态系统使Socionext能够与IP合作伙伴一起扩大市场规模,加快上市时间。
图:Socionext的主要汽车市场
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