深度梳理ADAS處理器芯片

除了S32V系列，被收購的飛思卡爾有一款著名的i.MX系列芯片也可以作為中央處理器。i.MX特別是i.MX6在汽車上，特別是車載信息系統(tǒng)上有大量的應(yīng)用。眾多的汽車廠商使用i.MX。

英特爾/Mobileye/Altera

通過一系列的收購，英特爾在ADAS處理器上的布局已經(jīng)完善，包括Mobileye的ADAS視覺處理，利用Altera的FPGA處理，以及英特爾自身的至強(qiáng)等型號的處理器，可以形成自動(dòng)駕駛整個(gè)硬件超級中央控制的解決方案。

其中特別要指出的是Mobileye的EyeQ系列，已經(jīng)被多家汽車制造商使用，包括奧迪、寶馬、菲亞特、福特、通用、本田、日產(chǎn)、標(biāo)致、雪鐵龍、雷諾、沃爾沃和特斯拉等在內(nèi)。最近的EyeQ4展示的性能已經(jīng)達(dá)到2.5 萬億次每秒的性能，其運(yùn)行功率可低至3W。從硬件架構(gòu)來看，該芯片包括了一組工作在1GHZ的工業(yè)級四核MIPS處理器，以支持創(chuàng)新性的多線程技術(shù)能更好的進(jìn)行數(shù)據(jù)的控制和管理。多個(gè)專用的向量微碼處理器(VMP)，用來應(yīng)對ADAS相關(guān)的圖像處理任務(wù)(如：縮放和預(yù)處理、翹曲、跟蹤、車道標(biāo)記檢測、道路幾何檢測、濾波和直方圖等)。一顆軍工級MIPS Warrior CPU位于次級傳輸管理中心，用于處理片內(nèi)片外的通用數(shù)據(jù)。

由于目前融合多是雷達(dá)與攝像頭融合，所需要的帶寬，一般的ASIC都能夠滿足。但是要融合激光雷達(dá)，則最好用FPGA，F(xiàn)PGA做傳感器Hub是最合適不過的。同時(shí)傳感器融合目前應(yīng)用較少，合適的ASIC并不好找，F(xiàn)PGA成為主流選擇。同時(shí)，對一些精度要求較高的雷達(dá)，如使用單精度浮點(diǎn)處理實(shí)現(xiàn)一個(gè)4096點(diǎn)FFT，采樣點(diǎn)越多，誤差就越小，但運(yùn)算量會(huì)大幅度增加。它在每個(gè)時(shí)鐘周期輸入輸出四個(gè)復(fù)數(shù)采樣。每個(gè)FFT內(nèi)核運(yùn)行速度超過80 GFLOP，這一般需要FPGA才能比較好的實(shí)現(xiàn)。一般車載雷達(dá)的采樣點(diǎn)在512-2048左右，但軍用的可以達(dá)到8192，必須配備FPGA。如下圖在AudizFAS的實(shí)物中，采用了Altera的CycloneV SoCFPGA，作為sensor fusion，同時(shí)負(fù)責(zé)毫米波雷達(dá)與激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理。

瑞薩(Renesas)

瑞薩針對ADAS處理器這一塊業(yè)務(wù)，提供了較完整的產(chǎn)品線系列，也提供ADAS Kit開發(fā)系統(tǒng)。就芯片系列來說，最出名的莫過于其R-Car產(chǎn)品線，該系列高配產(chǎn)品的硬件架構(gòu)包括了ARM Cortex A57/53、ARM Cortex R系列、Video Codec，2D/3DGPU、ISP等，能同時(shí)支持多路的視覺傳感器輸入，支持OPENGL、OpenCV等軟件，符合ASILB車規(guī)級別。其實(shí)該產(chǎn)品最早是用于車載信息娛樂系統(tǒng)，而后該系統(tǒng)產(chǎn)品逐步適配汽車環(huán)視視覺系統(tǒng)、儀表板及ADAS系統(tǒng)等，該發(fā)展路徑值得國內(nèi)想進(jìn)去汽車領(lǐng)域的半導(dǎo)體廠商借鑒。

除了R-Car系列產(chǎn)品外，就像NXP一樣，瑞薩也有針對雷達(dá)傳感器的專業(yè)處理器芯片如RH850/V1R-M系列，該產(chǎn)品采用40nm內(nèi)嵌eFlash技術(shù)，優(yōu)化的DSP能快速的進(jìn)行FFT的處理。

最近有報(bào)道說瑞薩發(fā)布了Renesas Autonomy，一個(gè)全新設(shè)計(jì)的ADAS和自動(dòng)駕駛平臺(tái)。具體

細(xì)節(jié)還不清楚，但是據(jù)瑞薩電子美國區(qū)汽車業(yè)務(wù)副總裁Amrit Vivekanand指出，瑞薩此次推出的自動(dòng)駕駛平臺(tái)與競爭對手不同，“這是一個(gè)開放的平臺(tái)，希望用戶更方便地將他們的算法、函數(shù)庫和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)移植到平臺(tái)中來。” Renesas Autonomy平臺(tái)發(fā)布的第一個(gè)產(chǎn)品，是一塊圖像識(shí)別片上系統(tǒng)(SoC)，叫作R-Car V3M。瑞薩將該高性能視覺處理芯片描述為“優(yōu)化處理單元，首選應(yīng)用于智能相機(jī)傳感器，也可以用于環(huán)繞視覺系統(tǒng)甚至激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)處理。”來自半導(dǎo)體行業(yè)分析公司Linley Group的高級分析師Mike Demler認(rèn)為，此次發(fā)布的開放平臺(tái)和產(chǎn)品，可以看作一種瑞薩電子對標(biāo)Mobileye的布局，“他們希望吸引到?jīng)]有與Mobileye合作的汽車制造商，尤其是日本廠商，也希望吸引到一些制造ADAS產(chǎn)品的Tier 1廠商。 ”相比于Mobileye處理平臺(tái)的“黑箱”系統(tǒng)，瑞薩在不斷強(qiáng)調(diào)解決方案的“開放”二字，這也是每個(gè)誓要抗衡Mobileye的處理器廠商都傾向于談?wù)摰膯栴}。瑞薩方面表示，其最新發(fā)布的R-Car V3M處理模塊的全部算法將對其用戶開放。

英飛凌(Infineon)

作為汽車電子、功率半導(dǎo)體以及智能卡芯片的全球市場領(lǐng)袖，英飛凌一直以來為汽車等工業(yè)應(yīng)用提供半導(dǎo)體和系統(tǒng)解決方案。英飛凌在24/77/79G雷達(dá)、激光雷達(dá)等傳感器器件及處理芯片方面都具有領(lǐng)先的技術(shù)。除此之外，在車身控制、安全氣囊、EPS、TPMS等等各方面都有自己的解決方案。

德州儀器(TI)

TI在ADAS處理器上實(shí)際上是走得兩條產(chǎn)品線，Jacinto和TDA系列。Jacinto系列主要是基于之前的OMAP處理器開發(fā)而來，TI在放棄移動(dòng)處理器平臺(tái)后，將數(shù)字處理器的重點(diǎn)放在了汽車等應(yīng)用上，主要是車載信息娛樂系統(tǒng)。但是從Jacinto6中，我們看到車載信息娛樂與ADAS功能的結(jié)合，這款芯片包括了雙ARMCortex-A15內(nèi)核、兩個(gè)ARM M4內(nèi)核、兩個(gè)C66x浮點(diǎn)DSP、多個(gè)3D/2D圖形處理器GPU(Imagination)，并且還內(nèi)置了兩個(gè)EVE加速器。這款Jacintinto6 SoC處理器的功能異常強(qiáng)大，無論是在處理娛樂影音方面，還是車載攝像頭的輔助駕駛，可利用汽車內(nèi)部和外部的攝像頭來呈現(xiàn)如物體和行人檢測、增強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)導(dǎo)航和駕駛員身份識(shí)別等多種功能。

TDA系列一直是側(cè)重于ADAS功能，TDA3x系列可支持車道線輔助、自適應(yīng)巡航控制、交通標(biāo)志識(shí)別、行人與物體檢測、前方防碰撞預(yù)警和倒車防碰撞預(yù)警等多種ADAS算法。這些算法對于前置攝像頭、全車環(huán)視、融合、雷達(dá)與智能后置攝像頭等眾多ADAS應(yīng)用的有效使用至關(guān)重要。

英偉達(dá)(NVIDIA)

隨著人工智能和無人駕駛技術(shù)的興起，由于NVIDIA的GPU極強(qiáng)的并行計(jì)算能力，特別適合做深度學(xué)習(xí)。一般認(rèn)為相對于Mobileye只專注于視覺處理，NVIDIA的方案重點(diǎn)在于融合不同傳感器，據(jù)傳特斯拉已經(jīng)放棄Mobileye，而采用NVIDIA。

NVIDIA推出的Drive PX2被黃仁勛稱為“為汽車設(shè)計(jì)的超級電腦”，它將成為汽車的標(biāo)準(zhǔn)配備，可以用來感知汽車所處位置、辨識(shí)汽車周遭的物體，并且即時(shí)計(jì)算最安全的路徑。“Tegra X1處理器和10GB內(nèi)存，能夠同時(shí)處理12個(gè)200萬像素?cái)z像頭每秒60幀的拍攝圖像，并通過環(huán)境視覺計(jì)算技術(shù)和強(qiáng)大的深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，主動(dòng)識(shí)別道路上的各種車輛，甚至還能檢測前方車輛是否在開門。Driver PX2還搭載了其他合作伙伴的芯片，包括Avago的PEX8724(24-lane，6-port，第三代 PCIe Gen交換機(jī))用于兩塊Parker之間的互聯(lián)。還有一片英特爾收購的Altera提供的FPGA，用于執(zhí)行實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。FPGA的型號為Cyclone V 5SCXC6，是Altera的頂級產(chǎn)品，邏輯運(yùn)算為110K，注冊器達(dá)166036。最后還有一款英飛凌的AURIX TC 297 MCU做安全控制，據(jù)說可以讓PX2達(dá)到ASIL C級水平。 還有博通的BCM89811低功耗物理層收發(fā)器(PHY)，使用BroadR-Reach車載以太網(wǎng)技術(shù)，在單對非屏蔽雙絞線上的傳輸速率可達(dá)100Mbps。所以NVidia實(shí)際上推出了板級的ADAS系統(tǒng)。