應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（ADAS）協(xié)同運行。在引進(jìn)和初步接受這項技術(shù)的過(guò)程中，讓人們對駕駛輔助和自動(dòng)駕駛功能產(chǎn)生信任至關(guān)重要。所以汽車(chē)必須能夠根據外觀(guān)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(wú)處不在，讓我們可以一直看著(zhù)道路而不必低頭看導航屏幕。我們正在開(kāi)發(fā)更好的 AR 技術(shù)，相比多個(gè)屏幕的儀表盤(pán)系統，該技術(shù)對圖形的要求相對較低。

汽車(chē)芯片所面臨的主要挑戰是所需要的投資和設計的復雜性。根據要實(shí)現的功能種類(lèi)（區域控制器、域控制器、ADAS、4 級自動(dòng)駕駛汽車(chē)系統級芯片）和專(zhuān)門(mén)的設計能力，構建一個(gè)設備需要在硬件上投入數百萬(wàn)美元。另外，還需要考慮軟件和工具，它們也會(huì )增加相關(guān)的成本，而且在內部很難找到熟練的人員來(lái)設計系統級芯片。

越來(lái)越多的座艙內功能植入，對座艙的主控處理器和操作系統帶來(lái)了全新的挑戰，針對智能座艙應用的中央控制處理器將負責設備中的大部分處理工作。它先接收所有傳感器輸入的數據，因此需要一個(gè)帶寬很高的交換機 / 路由器，比如 Imagination 的千兆級以太網(wǎng)數據包處理器（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 運算進(jìn)行靈活處理，也需要通過(guò)固定功能處理實(shí)現低功耗和高性能，比如 Imagination Series4 AI 加速器。然后由一個(gè)強大的中央 GPU 處理屏幕上顯示的輸出，該 GPU 能夠以高幀率處理多達 10 個(gè)屏幕（最高可達 60 FPS），還能夠輸出信息娛樂(lè )、導航、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，并且將可能驅動(dòng)更多的顯示和終端，為此市場(chǎng)上已經(jīng)有座艙域控制器，比如運行在 IMG PowerVR GPU 上的瑞薩 R-Car H3 是最早出現的這種控制器之一。這些控制器能夠以 30+FPS 驅動(dòng)多個(gè) 4K 屏幕。在區域控制器配置中，圖形或電子座艙功能將成為一項集中式計算功能或作為一項獨立的中央功能保留。相比信息娛樂(lè )和儀表組信息，ADAS 信息將會(huì )有專(zhuān)門(mén)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(chē)市場(chǎng)終端需要把所有東西放在一個(gè)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 提供相應的支持。

主動(dòng)安全和功能安全也是汽車(chē)電子不可缺少的部分，主動(dòng)安全將會(huì )加入使用標準攝像頭或飛時(shí)測距攝像頭和短程雷達的駕駛員監控和艙內監控等功能。駕駛員監控系統檢測諸如注視角度、注視時(shí)間、眨眼和閉眼等特征并發(fā)出警報或方向盤(pán)振動(dòng)等警告來(lái)提醒駕駛員休息。飛時(shí)測距攝像頭可以用來(lái)檢測車(chē)內的人數和他們在車(chē)內的位置。

Imagination 的 BXS（安全）GPU 的設計達到 ASIL-B 級功能安全，所以能夠提前發(fā)現故障，告知駕駛員汽車(chē)的某些功能可能已經(jīng)失效以及該怎么做，比如盡快停車(chē)并撥打求助電話(huà)。我們內置的硬件功能使系統能夠提前發(fā)現故障并通過(guò)一個(gè)安全關(guān)鍵軟件驅動(dòng)程序來(lái)支持這一功能。

Imagination 還有一些專(zhuān)利功能，比如“分塊區域保護”。不同于對整個(gè)屏幕進(jìn)行兩次完整渲染來(lái)確保設備正常運行，我們根據信息來(lái)定義屏幕區域，對顯示諸如故障燈或表盤(pán)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量，起到了節能效果。

軟件定義汽車(chē)是個(gè)很有趣的概念，關(guān)鍵在于提供人機交互和 ADAS/自動(dòng)駕駛（AV）功能的無(wú)線(xiàn)（OTA）更新來(lái)保持汽車(chē)的“新鮮感”，實(shí)現最新、最佳的體驗。這還能夠讓汽車(chē)變得更加個(gè)性化，比如當你進(jìn)入汽車(chē)時(shí)，汽車(chē)可以認出你并根據你的獨特喜好來(lái)設置汽車(chē)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上提供出色的用戶(hù)體驗。這也意味著(zhù)汽車(chē)制造商能夠不斷為客戶(hù)提供未來(lái)價(jià)值，而且不需要他們把車(chē)開(kāi)到修車(chē)廠(chǎng)。

(注：本文轉載自《電子產(chǎn)品世界》雜志2022年8月期)