應(yīng)對智能座艙處理芯片的多任務(wù)處理需求

智能座艙必須與高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）協(xié)同運(yùn)行。在引進(jìn)和初步接受這項(xiàng)技術(shù)的過程中，讓人們對駕駛輔助和自動駕駛功能產(chǎn)生信任至關(guān)重要。所以汽車必須能夠根據(jù)外觀理解它所看到的物體，這樣才能取得駕駛員和乘員對它的信任，尤其是 AR HUD 作為一種安全和實(shí)用功能將在這十年變得無處不在，讓我們可以一直看著道路而不必低頭看導(dǎo)航屏幕。我們正在開發(fā)更好的 AR 技術(shù)，相比多個屏幕的儀表盤系統(tǒng)，該技術(shù)對圖形的要求相對較低。

汽車芯片所面臨的主要挑戰(zhàn)是所需要的投資和設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能種類（區(qū)域控制器、域控制器、ADAS、4 級自動駕駛汽車系統(tǒng)級芯片）和專門的設(shè)計(jì)能力，構(gòu)建一個設(shè)備需要在硬件上投入數(shù)百萬美元。另外，還需要考慮軟件和工具，它們也會增加相關(guān)的成本，而且在內(nèi)部很難找到熟練的人員來設(shè)計(jì)系統(tǒng)級芯片。

越來越多的座艙內(nèi)功能植入，對座艙的主控處理器和操作系統(tǒng)帶來了全新的挑戰(zhàn)，針對智能座艙應(yīng)用的中央控制處理器將負(fù)責(zé)設(shè)備中的大部分處理工作。它先接收所有傳感器輸入的數(shù)據(jù)，因此需要一個帶寬很高的交換機(jī) / 路由器，比如 Imagination 的千兆級以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包處理器（EPP）。ADAS 功能前 / 后處理、傳感器融合、 感知、SLAM 等網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際處理既需要 GPU 運(yùn)算進(jìn)行靈活處理，也需要通過固定功能處理實(shí)現(xiàn)低功耗和高性能，比如 Imagination Series4 AI 加速器。然后由一個強(qiáng)大的中央 GPU 處理屏幕上顯示的輸出，該 GPU 能夠以高幀率處理多達(dá) 10 個屏幕（最高可達(dá) 60 FPS），還能夠輸出信息娛樂、導(dǎo)航、HUD 和儀表組屏幕信息。

智能座艙的處理芯片需要面對更多任務(wù)的處理需求，并且將可能驅(qū)動更多的顯示和終端，為此市場上已經(jīng)有座艙域控制器，比如運(yùn)行在 IMG PowerVR GPU 上的瑞薩 R-Car H3 是最早出現(xiàn)的這種控制器之一。這些控制器能夠以 30+FPS 驅(qū)動多個 4K 屏幕。在區(qū)域控制器配置中，圖形或電子座艙功能將成為一項(xiàng)集中式計(jì)算功能或作為一項(xiàng)獨(dú)立的中央功能保留。相比信息娛樂和儀表組信息，ADAS 信息將會有專門的屏幕。屏幕成本占到儀表板材料成本的很大一部分，因此對成本較為敏感的汽車市場終端需要把所有東西放在一個屏幕上。如果要在屏幕上顯示安全敏感信息，比如可視化的 ADAS 功能等，將需要功能安全 GPU 提供相應(yīng)的支持。

主動安全和功能安全也是汽車電子不可缺少的部分，主動安全將會加入使用標(biāo)準(zhǔn)攝像頭或飛時測距攝像頭和短程雷達(dá)的駕駛員監(jiān)控和艙內(nèi)監(jiān)控等功能。駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)檢測諸如注視角度、注視時間、眨眼和閉眼等特征并發(fā)出警報(bào)或方向盤振動等警告來提醒駕駛員休息。飛時測距攝像頭可以用來檢測車內(nèi)的人數(shù)和他們在車內(nèi)的位置。

Imagination 的 BXS（安全）GPU 的設(shè)計(jì)達(dá)到 ASIL-B 級功能安全，所以能夠提前發(fā)現(xiàn)故障，告知駕駛員汽車的某些功能可能已經(jīng)失效以及該怎么做，比如盡快停車并撥打求助電話。我們內(nèi)置的硬件功能使系統(tǒng)能夠提前發(fā)現(xiàn)故障并通過一個安全關(guān)鍵軟件驅(qū)動程序來支持這一功能。

Imagination 還有一些專利功能，比如“分塊區(qū)域保護(hù)”。不同于對整個屏幕進(jìn)行兩次完整渲染來確保設(shè)備正常運(yùn)行，我們根據(jù)信息來定義屏幕區(qū)域，對顯示諸如故障燈或表盤的關(guān)鍵信息分塊進(jìn)行二次渲染。這大大減少了需要渲染的分塊數(shù)量，起到了節(jié)能效果。

軟件定義汽車是個很有趣的概念，關(guān)鍵在于提供人機(jī)交互和 ADAS/自動駕駛（AV）功能的無線（OTA）更新來保持汽車的“新鮮感”，實(shí)現(xiàn)最新、最佳的體驗(yàn)。這還能夠讓汽車變得更加個性化，比如當(dāng)你進(jìn)入汽車時，汽車可以認(rèn)出你并根據(jù)你的獨(dú)特喜好來設(shè)置汽車和屏幕的信息與布局。特斯拉一直是這方面的先行者并在此基礎(chǔ)上提供出色的用戶體驗(yàn)。這也意味著汽車制造商能夠不斷為客戶提供未來價值，而且不需要他們把車開到修車廠。

(注：本文轉(zhuǎn)載自《電子產(chǎn)品世界》雜志2022年8月期)