车企为何看重汽车芯片?

2022年4月5日 09:49 雷峰网 364

在近期举办的汽车论坛上,全国政协经济委员会副主任苗圩指出“功能汽车正向智能汽车转换”。汽车智能化的过程中,汽车芯片是关键零部件。越来越多的车企公开表示,如果未来整车电子电气架构想保持领先性,前提需要有足够前瞻的底层芯片设计。而日趋常态化的芯片供货短缺,也进一步增加了汽车行业对于车规芯片的关注。

伴随着“缺芯”,芯片行业近两年也迎来了“爆发式增长”,越来越多的国内芯片初创企业陆续宣布推出自主研发的车用控制芯片、自动驾驶芯片。而相比国内大多芯片初创公司聚焦提供某一细分垂直领域的芯片产品,芯驰科技显得有些“与众不同”,其全系列产品规划覆盖“智能座舱、智能驾驶、安全控制、智能网关”域控算力平台,全场景的芯片产品布局让人眼前一亮。

资料显示,芯驰科技成立于2018年,是一家创新型本土车规芯片企业,团队拥有平均15年以上的芯片行业经验,是国内为数不多的具有车规核心芯片产品定义、技术研发及大规模量产落地的整建制团队,其全系列产品用不到3年时间,完成了流片、车规最高等级认证和量产出货,目前已覆盖中国超过70%的车厂,服务250余家客户,在车规半导体领域,这个速度非常出众。

近期芯驰科技还透露将在4月发布主打高可靠、高安全、高性能、广覆盖的控制芯片E3,据悉,目前已有近20家车厂和Tier1开展了基于该系列MCU芯片的应用开发。该系列产品发布后,芯驰也将成为国内唯一一家能够提供汽车电子电气架构上所有主要芯片的车规芯片企业。芯驰为何要布局全场景的芯片产品?全新的MCU产品——E3系列具体又有哪些优势?更多信息将在4月12日官方发布会进一步揭晓。

产品表现和行业关注度的不断上升,让芯驰在最近一年也收到了非常多的关注,芯驰科技CEO仇雨菁坦言:在多重因素的影响下,全行业对芯片的关注在明显增加。芯片短缺后,投资机构对芯片行业的投资热情也大大提升,国内主机厂开始重新布局供应链体系,越来越多的主机厂开始关注芯片并推进更加紧密的合作。

芯片如何助力“塑造”智能汽车?芯驰的产品从应用场景上帮车企解决了哪些痛点?芯驰科技副总裁徐超此前在「全球智能驾驶峰会」进行了相关分享,雷峰网对其演讲内容进行了整理并首次对外发布。

以下内容根据徐超演讲速记整理:

眼下,面向服务的架构(Service-Oriented Architecture,简称SOA)关注度越来越高,它能帮助传统分布式汽车架构转变为先进的电子架构,即软件定义汽车和服务型的架构,为汽车提供更广阔的个性化空间。而在未来,每个人可能都会对自己的车有更多的个性化需求。

芯驰的车规芯片产品覆盖智能座舱、智能驾驶、安全控制、智能网关等领域,几乎涵盖了汽车骨干架构上最主要的芯片,将为汽车个性化提供更好的底层支撑,释放更多的可能性。

“舱之芯”X9系列:实现极致互动的智能座舱解决方案

在座舱及舒适性方面,过去汽车芯片主要控制空调、收音机;现在以及未来,车里的氛围灯、香薰、加热按摩座椅都将由芯片去驱动。

在X9系列上,芯驰首先提供了出色的CPU、GPU性能,能够支持车厂和用户期望的千车千面、千人千面。但整体操控体验的流畅,不仅需要性能,在整体系统架构设计过程中,也要打通所有“通道”。例如在CPU和GPU性能足够的基础上,也需保障向屏幕输出的通道足够顺畅,让计算结果能快速输出到显示屏上,触摸屏幕的操控反馈也能快速得到响应。这看似简单的交互效果,背后需要研发团队的深厚经验来制定合理的架构处理数据的合并、叠加以及协调交互等。

另外,目前车内一般配备有仪表、中控、副驾、后座、空调面板等多块屏幕,屏幕间的智能联动也是用户体验中非常重要的一部分,多屏联动通常有两种方法实现:一种是虚拟化,另一种是硬隔离。前者一般用所有CPU核构成的一个簇去分时运行不同的操作系统,后者则是用多个CPU簇去同时运行多个操作系统。

以芯驰旗舰座舱为例,芯驰即可以支持高效的硬件虚拟化模式,也可以采用硬隔离的方式来实现多屏互动,在一颗芯片上运行了两个Linux、两个安卓、一个AutoSAR、一个Secure OS系统,甚至还可以支持同时运行更多的系统。在这种无需虚拟化底层的情况下,芯驰芯片上每个子系统对应的操作系统都是独立占用所在簇的中断控制器的,不需要和别的系统分时抢占,这种方式可以更好地实现无延迟的交互体验,获得更好的用户体验。

另外值得一提的是,相比于传统设计将一颗MCU外接到高算力处理器,芯驰则在SoC芯片设计时,把MCU作为独立的子系统,整合到SoC当中,实现片内高效通信,做到低延迟,低成本,高效率。以X9U智能座舱芯片为例,X9U一颗芯片可支持多达10个独立全高清显示屏,包含前排仪表、中控屏、HUD及多个娱乐屏,能够实现多屏共享和互动的同时,其中的MCU子系统则负责与车内其他域和控制器之间的安全通信和交互。

“网之芯”G9系列:高效互通,服务面向未来的电子电气架构

随着汽车智能化的演进,车内外通信和控制所需要的数据量会越来越多,智能网关芯片需要有高性能的核心架构去对数据包进行吞吐和转发,同时也要有硬件的国密引擎。在信息加密这一块,去年芯驰的网关芯片就已拿到国密认证,也因此成为了国内首个通过了AEC-Q100可靠性认证、ISO 26262 ASIL D功能安全流程认证、ISO 26262 ASIL B功能安全产品认证及国密认证“四证合一”的车规处理器企业。

芯驰的智能网关芯片支持基于共享内存和Mailbox的高性能核间通信,能够提供足够的服务运行性能。例如,在以前的传统汽车架构里,经常有这样的使用场景,如果雨天希望给车里通风换气,要先手动把天窗关上,把外循环打开,通风换气后再把车窗关起来。如果车辆配备了智能网关,当我们希望通风换气时,汽车能够自动感知到下雨,随后自动关车窗/天窗、打开雨刷、打开车空调的外循环,甚至打开香薰和空气净化,所有动作一气呵成,真正实现智能化提升用户体验。

芯驰提供的车内网关有两类,一类是核心服务型网关(Service-Oriented Gateway),能够处理非常复杂、非常多的千车千面所需要的应用场景组合;另一种是Zonal网关(域控网关),它能够提供比传统的MCU网关高3-5倍的性能,它分布在车的不同区域,能取代以往大量集散的MCU,把它们的功能整合起来,而以前离散的MCU将会变成更小、更简单的执行器。

在车外网关部分,芯驰的优势也非常亮眼。在早期的实验中,接5G的C-V2X模块用到了17根天线,如果在乘用车里,天线长度至少会达到9米左右,后期系统的成本、信号的可靠性会面临较大考验。而芯驰的产品设计了服务型的智能天线,用2根较为普通的数字信号馈线连接到鲨鱼鳍即能很好的支持5G的C-V2X应用,配合国密引擎,智能天线架构可以在几乎没有信号衰减的情况下,把所有射频信号数字化,通过网络向车里的不同节点定向分发。娱乐系统、仪表和自动驾驶系统可以共享这些数字化后的射频通道。

“驾之芯”V9系列:可实现多传感器融合、高度开放的智能驾驶处理器

L2+是正在发生的时代,L3-L5是未来的时代。2023年L3可能就会进入量产,这恰好与芯驰的节奏契合,芯驰希望以对技术发展的准确预判和务实的态度,在最佳的时机,踩住最准的节奏。目前芯驰V9系列可以支持L2级别ADAS的主流应用场景,下半年将发布高达200TOPS算力的最新一代V9“驾之芯”智能驾驶芯片。

芯驰是一家芯片供应商,但在自动驾驶芯片上,芯驰芯片从设计之初就与Tier1合作伙伴配合,提供足够的芯片性能,并开放丰富的接口,这是一般芯片厂商不会做的。芯驰也会向客户提供完整的工具链和实现算法的方法。

关于自动驾驶芯片,大家现在往往关注的都是摄像头清晰度是不是高,算力性能是不是强,往往忽略掉一件事——是否解决了实际应用场景的痛点。举个例子,在躲避障碍物上,如果用800万摄像头,在每秒钟30 FPS的情况下,延时至少30毫秒,假设汽车在高速120km/h的行驶情况下,30毫秒的延迟,意味着车辆大约会行驶1米才能接收到摄像头的反馈,然后通过算法做出相应的停止或者躲避操作,这些延迟累加起来可能会使得障碍物的出现到车辆完成相应的操作整个延迟在300-500毫秒,大概10-15米的行驶距离,如果是制动的话还要考虑车辆动力学和制动能力,可能需要30-40米才能完成安全制动。

芯驰V9系列适配丰富的传感器接口,支持内/近传感器计算,实现了更低的延迟,能做到在100毫秒时间里完成基于多个传感器和多帧的粗略物体检测和指令下发。也就意味着同等条件下,3米左右,就能够接收到摄像头的反馈并做出相应操作,给汽车留出了更多的操作距离和时间

另外值得一提的是,作为一家芯片公司,芯驰也为芯片客户提供了完善的自动驾驶和高级辅助驾驶软件开发平台UniDrive,该平台提供稳定高效的系统、用户友好的软件框架和开发编译环境,还有针对不同场景的完整的参考设计,方便客户快速地开发和适配智能驾驶系统,并实现敏捷的验证迭代。此前活动中,芯驰展示的AVP自动泊车就是基于UniDrive开发的可量产的自动驾驶方案。

此外,UniDrive还可以部署在芯驰MCU产品上独立工作,或者与自动驾驶主芯片协同工作,不同模式可以自由选择。

“控之芯”高性能MCU E3系列:新一代高可靠、高安全、高性能、广覆盖的MCU芯片

芯片关注度上升,主要因为“缺芯”,其中车厂保供压力最大的是MCU控制芯片。芯驰的控制芯片E3的功能安全等级达到了ISO 26262 最高等级ASIL D级,放眼全球范围内,达到这一功能安全等级的芯片可谓少之又少。为了让这款芯片达到功能安全最高等级,E3虽然在集成度上约是已推出的SoC芯片的十分之一,但是在研发和IP方面的投入上,却是后者的两倍以上。

以往的MCU芯片可以通过增加CPU、GPU来提升算力,但芯驰的MCU会考虑更多的实际应用,例如做区域网关时,会做硬件的高处理引擎;做车身舒适性时,会做低功耗语音引擎;在做安全显示、流媒体左右后视镜时,会做到低延迟,降低操作系统的复杂度;在ePowertrain方面,芯驰做了一套基于硬件的算法,可以让现有的系统在芯片层面实现精度提升。除此之外,E3还支持更加广泛的应用场景,具体在4月12日的芯驰发布上会提供更详细的介绍。