广告

汽车电子产品创新,给汽车原始设备制造商带来挑战

2020-07-28 Bob Siller,Achronix高级营销经理 阅读:
将三年前的汽车安全性技术与今天的技术进行对比,您就会发现摄像头数量已显著增加,以支持诸如全景可视、驾驶员注意力分散监测器、立体视觉摄像头、前向摄像头和多个后视摄像头等应用。除了摄像头,系统功能也增强了,包括自动紧急制动、车道偏离警告、后方盲点检测和交通标志识别等。这一趋势表明,汽车电子类产品在持续快速地创新,但这也给汽车原始设备制造商(OEM)带来了全新的挑战……

对于最近研究过新车的任何人来说,很难不注意到汽车电子产品的发展是多么的迅速。仅仅将三年前的汽车安全性技术与今天的技术进行对比,您就会发现摄像头数量已显著增加,以支持诸如全景可视、驾驶员注意力分散监测器、立体视觉摄像头、前向摄像头和多个后视摄像头等应用。除了摄像头,系统功能也增强了,包括自动紧急制动、车道偏离警告、后方盲点检测和交通标志识别等。这一趋势表明,汽车电子类产品在持续快速地创新,但这也给汽车原始设备制造商(OEM)带来了全新的挑战,包括:O19ednc

  • 当研发一辆新车的平均时间从48个月缩短至24个月左右,同时还要支持长达10年以上的生命周期时,如何快速开发新特性和安全性功能?
  • 平台架构的确定都比车辆上市提前数年,如何预测所需的硬件和软件需求?
  • 当汽车用户拿消费类电子产品来做比较时,如何提高汽车电子产品的性能和质量以满足用户的期望?

专用集成电路(ASIC)解决方案

为了去解决这些问题,汽车原始设备制造商需要重新考虑他们的系统架构,并在其设计中添加灵活性,进而能够在设计过程的后期进行更改,并增加不断开发的特性和功能。这种重新设计的系统架构使原始设备制造商与其他竞争对手相比具有差异化,并为使用标准硬件器件无法解决的技术难题提供解决方案。O19ednc

传统上,先进驾驶辅助系统(ADAS)架构器件的选择都依赖于现成的器件,这些器件的设计旨在支持特定的汽车安全功能和环境需求。对于诸如防抱死制动系统(ABS)等非差异化功能,这种方法是非常适合的。但是,如果您正在设计创新的安全功能,许多原始设备制造商选择构建自己的定制ASIC。与任何现成的器件相比,定制ASIC提供了最低的总体成本和最高的性能:然而,ASIC会带来风险。如果您没有确定所有必需的功能,那么您将无法进行更改,除非对ASIC进行成本高昂且耗费时日的重新设计。O19ednc

尽管存在固有风险,但是一家创新型汽车公司特斯拉(Tesla)仍然认为ASIC路线是他们提供先进安全性功能的最佳选择。特斯拉为此开发了自己的全自动驾驶(FSD)ASIC。该项研发于2016年2月开始,历时29个月,直到2018年7月ASIC才获得生产认证资格。在将汽车出售给客户之前的近三年的时间里,特斯拉需要确定所需的ASIC功能。他们决定采用一种架构,其包括:O19ednc

  • 集成以2.5G像素/秒速率运行的摄像头接口
  • 128位位宽的LPDDR4内存
  • 摄像头图像信号处理器(ISP)
  • H.265
  • 支持FP32和FP16精度的图形处理器(GPU)
  • 12个ARM A72中央处理器(CPU)

O19ednc

图:特斯拉全自动驾驶架构展示O19ednc

面向未来的硬件

但是,如果他们认为将要使用的摄像头停产了,需要新的摄像头ISP以获得更好的微光性能,或者需要GPU来支持块浮点而不是FP32呢?这些事情可能会导致ASIC被重新设计或重大的架构改变,从而推迟其未来的车辆生产。在ASIC中构建灵活性,支持在设计周期中后期增加这些功能,以避免ASIC重新设计和推迟生产,这会不会是一个更好的方案?O19ednc

在快进入到2020年的时候,我们看到汽车ASIC制造商通过开发包括嵌入式FPGA(eFPGA)半导体知识产权(IP)在内的新型ASIC架构来应对这一挑战。尽管eFPGA在2016年特斯拉开发全自动驾驶芯片时还不是主流技术,但现在已经成为主流技术了。Achronix eFPGA IP现在已在多个大批量应用中投入生产,证明Achronix拥有可实现主流生产的能力。现在,我们看到eFPGA IP正在被汽车原始设备制造商采用,以嵌入硬件可编程性,从而应对上述全新的挑战。O19ednc

与只提供特定的逻辑密度、内存、资源组合和I/O接口的独立FPGA芯片不同,eFPGA IP解决方案可以针对特定的汽车工作负载进行完全定制。与独立的FPGA相比,eFPGA可节省高达90%的成本,并降低高达75%的功耗,同时在开发ASIC之后,还能提供同样的能力来增加新的硬件功能。例如,改变硬件规格,以提供增强的雷达和摄像头传感器融合来满足创新功能的需求,全新的、更强大的显示技术,以及全新的图像传感器功能等。下面的框图显示了集成eFPGA的ASIC可以为汽车制造商提供的一些功能。O19ednc

O19ednc

图:基于eFPGA IP的ADAS ASIC架构O19ednc

HD Cameras: 高清摄像头O19ednc

5G Wireless: 5G无线O19ednc

77GHz Radar: 77GHz雷达O19ednc

Custom ASIC: 定制ASICO19ednc

Analog Front End: 模拟前端O19ednc

eFPGA:嵌入式现场可编程逻辑门阵列​O19ednc

Sensor Interface: 传感器接口O19ednc

Pixel Pre-processing: 像素预处理O19ednc

Radar Data Formatting: 雷达数据格式整理O19ednc

V2 Crypto: V2加密O19ednc

Video/Radar Fusion: 视频/雷达融合O19ednc

Network Processing: 网络处理O19ednc

Custom ASIC Accelerators: 定制ASIC加速器O19ednc

CPU Application Layer: CPU应用层Display Interface/Format Conversion: 显示界面/格式转换O19ednc

Vehicle Network Interface (CAN/Ethernet): 车辆网络接口(CAN /以太网)O19ednc

Infotainment Display: 信息娱乐显示O19ednc

使用Achronix的Speedcore eFPGA IP技术可以实现这种架构。Speedcore eFPGA IP提供了相对于传统ASIC的竞争优势,即可帮助厂商缩短开发时间,同时允许增加全新的和创新的功能,这些功能可以在ASIC硬件架构最终确定之后进行定义。O19ednc

责编:Demi XiaO19ednc

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • MIT研究人员研发载人无人驾驶船 无人驾驶方面,我们听到最多的前沿技术是自动驾驶汽车以及无人机,无人船方面很少,虽然也有,但都不怎么涉及前沿技术。MIT麻省理工学院周一宣布研发了可载人的无人驾驶船,这似乎比无人驾驶汽车更具有可能性。
  • 使用EMI滤波器竟导致触电? 在宿舍的其他众多安全问题中,其中一个问题是建筑的布线未通过任何电源插座接地……最后我只能强制性将建筑的布线改了,使其符合现代规范,以防儿子在宿舍内不小心触电而令人抱憾终身。
  • 不要让热阻值欺骗了你 做电路设计都需要用到以下的公式来计算元器件的结温:TJ=TA+θJA·PH。现在让我们来仔细研究一下这些参数值,看看它们是如何在数据手册中欺骗了你这么多年。
  • 安森美全系列智能感知方案推动AI发展 智能感知技术在汽车、机器视觉和边缘人工智能等领域应用越来越多。各种感知产品的应用使汽车变得更安全、更舒适;机器视觉涵盖电子制造、平板检测、机器人、物流等多个细分市场;边缘人工智能主要是由人工智能、5G、IoT等新技术推动,发展非常迅速。
  • 汽车软件:发展到了哪里? 90年代汽车主要采用嵌入式软件,代码很少能达到100万行。随着汽车电子和软件内容快速发展,一辆先进汽车中的软件代码已超过1亿行。复杂软件需要由操作系统进行管理,Linux等开源软件也在汽车软件中变得越来越重要。本文章介绍了“建立-制造-营销-使用”概念,比较了汽车硬件 和软件在四个阶段的主要特点及如何影响汽车的成功。
  • 当心!LED灯泡烫手 我对这个新的LED灯泡感到好奇,不经意地用手指在灯泡上摸着,灯泡的球形部分摸起来暖暖的,但是当我的手指移动到灯泡的底部时,我感觉被烫了,于是我决定做一些测试......
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了