應對智能座艙處理芯片的多任務處理需求

Bryce Johnstone

智能座艙必須與高級駕駛輔助系統（ADAS）協同運行。在引進和初步接受這項技術的過程中，讓人們對駕駛輔助和自動駕駛功能產生信任至關重要。所以汽車必須能夠根據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航屏幕。我們正在開發更好的AR技術，相比多個屏幕的儀表盤系統，該技術對圖形的要求相對較低。

汽車芯片所面臨的主要挑戰是所需要的投資和設計的復雜性。根據要實現的功能種類（區域控制器、域控制器、ADAS、4級自動駕駛汽車系統級芯片）和專門的設計能力，構建一個設備需要在硬件上投入數百萬美元。另外，還需要考慮軟件和工具，它們也會增加相關的成本，而且在內部很難找到熟練的人員來設計系統級芯片。

越來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，因此需要一個帶寬很高的交換機/路由器，比如Imagination的千兆級以太網數據包處理器（EPP）。ADAS功能前/后處理、傳感器融合、感知、SLAM等網絡的實際處理既需要GPU運算進行靈活處理，也需要通過固定功能處理實現低功耗和高性能，比如Imagination Series4 AI加速器。然后由一個強大的中央GPU處理屏幕上顯示的輸出，該GPU能夠以高幀率處理多達10個屏幕（最高可達60 FPS），還能夠輸出信息娛樂、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的處理需求，并且將可能驅動更多的顯示和終端，為此市場上已經有座艙域控制器，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驅動多個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準攝像頭或飛時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、注視時間、眨眼和閉眼等特征并發出警報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的人數和他們在車內的位置。

Imagination的BXS（安全）GPU的設計達到ASIL-B級功能安全，所以能夠提前發現故障，告知駕駛員汽車的某些功能可能已經失效以及該怎么做，比如盡快停車并撥打求助電話。我們內置的硬件功能使系統能夠提前發現故障并通過一個安全關鍵軟件驅動程序來支持這一功能。

Imagination還有一些專利功能，比如“分塊區域保護”。不同于對整個屏幕進行兩次完整渲染來確保設備正常運行，我們根據信息來定義屏幕區域，對顯示諸如故障燈或表盤的關鍵信息分塊進行二次渲染。這大大減少了需要渲染的分塊數量，起到了節能效果。

軟件定義汽車是個很有趣的概念，關鍵在于提供人機交互和ADAS/自動駕駛（AV）功能的無線（OTA）更新來保持汽車的“新鮮感”，實現最新、最佳的體驗。這還能夠讓汽車變得更加個性化，比如當你進入汽車時，汽車可以認出你并根據你的獨特喜好來設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上提供出色的用戶體驗。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。