隨著新硬件時(shí)代的來(lái)臨，對(duì)產(chǎn)業(yè)的研究提出了更高的要求，思考的緯度需要變得更寬，要理清里面錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，工作量數(shù)倍于從前。而對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)標(biāo)桿企業(yè)的研究是必備的功課，只有了解這些大企業(yè)的策略和動(dòng)向，才能發(fā)現(xiàn)其中可能存在的創(chuàng)業(yè)/投資機(jī)會(huì)。所以最近有意識(shí)的對(duì)大企業(yè)做一點(diǎn)研究，如之前的音頻、視覺(jué)、IOT平臺(tái)等，以及本篇的主要針對(duì)ADAS的芯片廠商，理解各家的主要產(chǎn)品線和狀態(tài)。
ADAS（高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)），是指利用安裝于車上各式各樣的傳感器，在第一時(shí)間收集車內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)，進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)物體的辨識(shí)、偵測(cè)與追蹤等技術(shù)上的處理，從而能夠讓駕駛者在最快的時(shí)間察覺(jué)可能發(fā)生的危險(xiǎn)。通常包括導(dǎo)航與實(shí)時(shí)交通系統(tǒng)TMC，電子警察系統(tǒng)ISA 、自適應(yīng)巡航ACC 、車道偏移報(bào)警系統(tǒng)LDWS、車道保持系統(tǒng)，碰撞避免或預(yù)碰撞系統(tǒng)、夜視系統(tǒng)、自適應(yīng)燈光控制、行人保護(hù)系統(tǒng)、自動(dòng)泊車系統(tǒng)、交通標(biāo)志識(shí)別、盲點(diǎn)探測(cè)，駕駛員疲勞探測(cè)、下坡控制系統(tǒng)和電動(dòng)汽車報(bào)警系統(tǒng)等。
目前來(lái)看汽車的創(chuàng)新絕大部分來(lái)自于汽車電子的創(chuàng)新，而從汽車電子系統(tǒng)來(lái)講，正在由分散式架構(gòu)（眾多的ECU控制），逐漸向集中式乃至中央控制系統(tǒng)（超級(jí)處理器）演進(jìn)，這一趨勢(shì)落實(shí)到ADAS上也是同樣規(guī)律。這一趨勢(shì)的變化，包括減少ECU，降低功耗，提高處理器和內(nèi)存利用效率，降低軟件的開(kāi)發(fā)難度和提高安全，使汽車半導(dǎo)體廠商在整個(gè)汽車產(chǎn)業(yè)中扮演越來(lái)越重要的角色。同時(shí)，對(duì)ADAS處理器芯片來(lái)說(shuō)，目前呈現(xiàn)出如智能家居類似的產(chǎn)品形態(tài)，單品爆款，以及多功能的組合，即類似于Mobileye的視覺(jué)處理ADAS芯片單品，以及多傳感器的融合，使ADAS處理芯片成為平臺(tái)的趨勢(shì)。目前來(lái)看這兩種形態(tài)都有市場(chǎng)，單功能會(huì)使ADAS在中低端車甚至后裝市場(chǎng)，更大范圍的普及，當(dāng)然性價(jià)比是前提。而多傳感器的融合會(huì)提升自動(dòng)駕駛的等級(jí)向Level4甚至Level5方向走，目前像Google、百度等無(wú)人車都在做多傳感器的融合，只是目前為止還沒(méi)有專門的Level4/5ADAS ASIC芯片而已。
從芯片設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在ADAS處理器芯片的主要挑戰(zhàn)在如下幾個(gè)方面：
1）車規(guī)級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，最好過(guò)ISO26262，達(dá)到ASIL-B甚至ASIL-D級(jí)別
2）高計(jì)算量以及高帶寬，特別是多傳感器融合的芯片，需要更高的芯片頻率，以及異構(gòu)設(shè)計(jì)，以達(dá)到快速的數(shù)據(jù)處理速度，同時(shí)傳輸?shù)耐掏侣噬弦灿休^高要求。
3） 隨著人工智能在ADAS上的應(yīng)用，針對(duì)芯片的設(shè)計(jì)會(huì)考慮增加硬件的深度學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)，如何在軟硬件上做取舍，以及人工智能計(jì)算模型與原有軟硬件架構(gòu)以及整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)上做匹配，目前來(lái)看還在早期探索階段。
下面主要介紹各家主要ADAS處理器芯片廠商的產(chǎn)品，希望從他們的產(chǎn)品中一窺現(xiàn)在ADAS處理器芯片領(lǐng)域的現(xiàn)狀，以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。
高通/NXP
由于高通已經(jīng)收購(gòu)NXP，所以在這里一起介紹。高通自己主要通過(guò)自己的移動(dòng)處理器芯片（改成車規(guī)級(jí)），開(kāi)始逐步切入ADAS，當(dāng)然剛開(kāi)始做環(huán)視等，最近有和縱目合作，在CES上推出首個(gè)基于驍龍820A平臺(tái)并運(yùn)用深度學(xué)習(xí)的最新ADAS產(chǎn)品原型，該產(chǎn)品運(yùn)行了820A神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理引擎（SNPE），能實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛、行人、自行車等多類物體識(shí)別，以及對(duì)像素級(jí)別可行駛區(qū)域的實(shí)時(shí)語(yǔ)義分割，當(dāng)然離商用應(yīng)該還有一定距離。總的來(lái)說(shuō)，高通驍龍產(chǎn)品策略應(yīng)該還是以車載娛樂(lè)信息系統(tǒng)為主，逐步向更專業(yè)的ADAS拓展。
同時(shí)，NXP以及之前NXP收購(gòu)的飛思卡爾，在汽車電子和ADAS芯片領(lǐng)域都有完整的產(chǎn)品線布局。
NXP已經(jīng)發(fā)布Blubox平臺(tái)，為OEM廠商提供設(shè)計(jì)、制造、銷售Level 4級(jí)（SAE）無(wú)人駕駛汽車的解決方案計(jì)算平臺(tái)。下圖是NXP的ADAS系統(tǒng)框圖，該系統(tǒng)對(duì)多路視頻、77G雷達(dá)的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，然后傳送給云端和車身系統(tǒng)。我們看到NXP是能夠提供全套R(shí)eference方案的公司，在這一塊的產(chǎn)品線很全，雖然現(xiàn)在沒(méi)有做更多的芯片集成，而是提供相對(duì)分散的芯片及解決方案。我們這里重點(diǎn)介紹一下中央處理器S32V234和MPC5775K，MPC5775K是對(duì)雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，而S32V234是對(duì)多傳感器處理過(guò)的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析，通過(guò)CAN總線，把結(jié)果傳給車身系統(tǒng)。
S32V234是NXP的S32V系列產(chǎn)品中2015年推出的ADAS處理器，支持CPU（4顆ARM V8架構(gòu)A53和M4）、GPU（GC3000）和圖像識(shí)別處理（CogniVue APEX2 processors）的異構(gòu)計(jì)算，5W的低功耗設(shè)計(jì)。通過(guò)CogniVue APEX2 processors能同時(shí)支持四路汽車攝像頭（前、后、左、右），抽取圖像并分類，同時(shí)GPU能實(shí)時(shí)3D建模，計(jì)算量達(dá)到50GFLOPs。所以按照此硬件架構(gòu)可完成360度環(huán)視，完成自動(dòng)泊車等功能。同時(shí)，該芯片預(yù)留了支持毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、超聲波的接口，便于實(shí)現(xiàn)多傳感器的融合，該芯片支持ISO 26262 ASIL B標(biāo)準(zhǔn)。
QorivvaMPC567xK系列基于Power Architecture® 的32位MCU，MPC577XK是專門的雷達(dá)信息處理芯片，該系列增加了芯片的存儲(chǔ)器，提升了運(yùn)行速度和性能，能夠支持自適應(yīng)巡航控制、智能大燈控制、車道偏離警告和盲點(diǎn)探測(cè)等應(yīng)用。從整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)來(lái)看，結(jié)合77G雷達(dá)收發(fā)器芯片組、Qorivva MPC567xK MCU、FPGA, ADC, DAC, SRAM, 支持長(zhǎng)、中、短距離應(yīng)用。這里需要重點(diǎn)關(guān)注的是信號(hào)處理工具集（Signal Processing Toolbox）設(shè)計(jì)，包括了FFT、DMA、COPY、Scheduler。目前77GHz的FCMW型雷達(dá)在數(shù)字信號(hào)處理中需要使用FFT，即快速傅里葉變換，一般車載雷達(dá)的采樣點(diǎn)在512-2048左右，從芯片架構(gòu)圖我們看到專門的FFT電路。
除了S32V系列，被收購(gòu)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(guò)一系列的收購(gòu)，英特爾在ADAS處理器上的布局已經(jīng)完善，包括Mobileye的ADAS視覺(jué)處理，利用Altera的FPGA處理，以及英特爾自身的至強(qiáng)等型號(hào)的處理器，可以形成自動(dòng)駕駛整個(gè)硬件超級(jí)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(wàn)億次每秒的性能，其運(yùn)行功率可低至3W。從硬件架構(gòu)來(lái)看，該芯片包括了一組工作在1GHZ的工業(yè)級(jí)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(lái)應(yīng)對(duì)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(cè)、道路幾何檢測(cè)、濾波和直方圖等）。一顆軍工級(jí)MIPS Warrior CPU位于次級(jí)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(guò)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(duì)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(guò)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。
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(chǎng)領(lǐng)袖，英飛凌一直以來(lái)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。
英偉達(dá)（NVIDIA）
隨著人工智能和無(wú)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(duì)于Mobileye只專注于視覺(jué)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(jí)電腦”，它將成為汽車的標(biāo)準(zhǔn)配備，可以用來(lái)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(wàn)像素?cái)z像頭每秒60幀的拍攝圖像，并通過(guò)環(huán)境視覺(jué)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(cè)前方車輛是否在開(kāi)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(gòu)的Altera提供的FPGA，用于執(zhí)行實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。FPGA的型號(hào)為Cyclone V 5SCXC6，是Altera的頂級(jí)產(chǎn)品，邏輯運(yùn)算為110K，注冊(cè)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(shuō)可以讓PX2達(dá)到ASIL C級(jí)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(duì)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(jí)的ADAS系統(tǒng)。
富士通（Fujitsu）
富士通的ADAS技術(shù)主要涉及透過(guò)攝像頭和傳感器的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)圖像識(shí)別輔助和接近目標(biāo)檢測(cè)，應(yīng)用的領(lǐng)域主要有360度3D立體全景輔助、可視停車輔助、駕駛盲區(qū)監(jiān)控、安全開(kāi)車門以及車行駛方向周圍的障礙物和行人的識(shí)別。包括基于MB86R11“Emerald-L”2D/3D圖像SoC的全景視頻系統(tǒng)支持前后左右四個(gè)攝像頭進(jìn)行汽車周邊環(huán)境的實(shí)時(shí)全景視頻監(jiān)測(cè)。從公開(kāi)資料顯示，富士通似乎更熱衷于虛擬儀表盤及車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)的構(gòu)建，但這一塊是最容易被國(guó)內(nèi)芯片公司模仿并超越的。
東芝（Toshiba）
最新的消息是，東芝將把業(yè)務(wù)拆分成四項(xiàng)，分別為社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)、火力發(fā)電等能源業(yè)務(wù)、存儲(chǔ)器以外的半導(dǎo)體和存儲(chǔ)業(yè)務(wù)、信息通信技術(shù)（ICT）解決方案業(yè)務(wù)。所以未來(lái)東芝有很大的不確定性，但是從ADAS處理器來(lái)說(shuō)，東芝有圖像識(shí)別處理器Visiconti系列產(chǎn)品，目前第二代產(chǎn)品（Visconti2）已經(jīng)量產(chǎn)，2015年11月開(kāi)始，通過(guò)日本電裝公司的產(chǎn)品，搭載于豐田普銳斯量產(chǎn)車大批量投放市場(chǎng)，每月全球出貨3萬(wàn)臺(tái)以上。
Visiconti采用多核異構(gòu)的專用處理器，Visconti2可實(shí)時(shí)處理，并行實(shí)現(xiàn)4項(xiàng)功能，如車道保持、前車檢測(cè)、行人辨識(shí)、交通標(biāo)志辨識(shí)。Visconti4圖像識(shí)別處理器可輕松對(duì)車輛和行人加以辨識(shí)，對(duì)交通信號(hào)、障礙物、行車線等信息加以識(shí)別，從而實(shí)現(xiàn)各種高級(jí)的駕駛員輔助應(yīng)用，如入車道偏離警告、前方/后方防撞警告、前方/后方行人防撞警告、交通標(biāo)識(shí)識(shí)別等，能同時(shí)處理并實(shí)現(xiàn)8項(xiàng)功能。
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