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实现一芯多屏:理想很丰满,现实太骨感

作者:华一汽车科技    来源:www.itas-hk.com    发布时间:2021-05-12 17:12    阅读:

智能座舱功能的落地不涉及底盘控制,安全压力小,技术实现难度低、成果易感知,有助于迅速提升产品差异化优势。
 
因此,汽车制造商在等待自动驾驶关键技术成熟的档口,开始逐步将精力和资源转移到智能座舱的升级迭代。
 
而消费者对产品的第一感知普遍源自视觉冲击。因此,充满未来科技感的座舱多屏化已成为主流趋势。
 
智能座舱屏幕正在从过去的单屏扩展到包括中控屏、副驾、后座、电子后视镜、倒车镜、HUD等在内的多个屏幕,分别负责车辆信息显示、娱乐、导航、驾驶员监控等功能。
 
智能座舱
 
比如,刚刚上市的全新一代别克GL8 Avenir,就整合了全液晶仪表、中控屏、HUD平视显示屏等硬件,以及智能语音交互和触屏操控等技术。
 
以上三个屏幕,不仅各自可以独立显示内容,互相之间还可以互联互动,实现了多屏互联、多维交互一体化。
 
有业内人士认为,像GL8 Avenir DIC+IVI+HUD+(RSE *2+ARS*2)这样的组合也是豪华MPV/轿车的发展趋势。
 
一、一芯多屏交互,是未来趋势
传统的座舱中,由于技术限制,仪表、中控等部件都是独立存在的。随着软硬件技术的发展,出现了一芯多屏、多屏融合、多屏互动的方案。
 
一芯多屏交互
 
比如奇瑞星途-LX采用的液晶仪表系统,需要最高的安全等级和实时性,必须保证每秒60帧的显示刷新频率。而该车的中控娱乐系统则需要支持各种智能驾驶舱应用,包括AR增强实景导航、地图导航、语音控制和AI辅助驾驶等。
 
其电子和中控屏分别采用了Clear Linux和安卓9.0的系统。过去,这样的功能配置通常需要至少两颗SoC系统级芯片的支持,现在只需要一颗英特尔 Apollo Lake处理器即可搞定,同时支持两个或者多个操作系统。
 
“包括特斯拉Model3 、大众ID3、BBA等市面上主流的产品都会用一芯多屏的解决方案,这是历史潮流的必然趋势。”过去的解决方案基本是单芯单屏,芯片的功能十分有限。目前也仅是对价格非常敏感的主机厂或产品在使用这种方案。
 
而目前近半数厂家使用的多芯多屏方案则属于单芯单屏向单芯多屏过渡的解决方案。如果主机厂想要在座舱内安装多个屏幕,但成本压力大,或预计出货期短,就只能用之前的成熟方案来做。
 
而多芯多屏由单芯单屏演化而来,已有成熟的方案,不需要开发周期。不过,从经济性和安全性角度,与多芯多屏的方案相比,单芯多屏方案是必然的选择。
 
其关键优势是可以降低系统板上因信号在多个芯片之间进出带来的延迟而导致的性能局限,解决了高成本的通信和性能问题。
 
但如果采用分离式设计,那么每一个系统都是独立的,不仅通信的传输会产生延迟,造成体验不佳,而且成本也会增加。
 
从成本角度而言,使用单芯片方案的系统总成本将低于多芯片方案。
 
同时,单一处理器无论在硬件还是软件方面,都需要按照最高标准设计,因此可靠性和安全性更高。
 
另外,一芯多屏也更加适应个性化或智能化的需求。因车联网需要与云端进行全面的交互,不能仅通过中控建立一个通道,而需要通过一个统一的大脑建立一个大数据网络通道,从而能更加智能化的呈现与交互。
 
二、来自芯片厂商的不同配置
针对未来的自动驾驶座舱,有众多传统芯片厂商推出了自己的产品,包括高通的SA8155、英特尔的A3950、NXP的i.MX8、瑞萨的R-CAR H3等系列。
 
其中,SA8155是高通最新的汽车级系统级芯片,达到了7纳米的先进制作工艺,可同时支持八个屏幕的操作,目前属于行业头部水平,但成本较高。
 
英特尔的A3950基于14纳米工艺,4个内核,CPU算力42K,GPU算力为187GTOPS,已用于特斯拉Model3、长城、红旗、宝马,沃尔沃等品牌。
 
瑞萨的R-CAR H3基于16纳米工艺,8个内核,CPU算力达40K,GPU为GX6650,算力288GTOPS,多应用于大众车型。
 
NXP的i.MX8QM则为28纳米,6个内核,CPU算力为26K,GPU算力为256GTOPS,可支持3-4个屏幕,也是中控方案保有量最多的处理器。
 
强大的计算能力才能让汽车有好的体验。比如Volvo XC40搭载了英特尔Apollo Lake A3960、广汽传祺Aion LX搭载了高通的SA8155、奥迪用了三星的Exynos Auto V9。
 
三、Hypervisor还是硬隔离?
整体上,业界对于座舱的SOC解决方案大致分为两大类别,一类是厂商普遍采用的软件虚拟化方案,另一类是以NXP i.MX8为代表的硬隔离方案。
 
目前来看,硬隔离方案做到量产的有启辰星一款车型,搭载了15.6+12.3英寸双大屏。而市面上的一芯多屏方案多数采用了QNX Hypervisor软件虚拟化的方案。
 
通过虚拟化技术可以充分利用CPU、GPU等资源,在单SoC上运行多个操作系统。使硬件和软件资源按照产品需求,灵活在不同的OS中分配。
 
根据不同应用端的不同偏好,仪表一般采用QNX、Linux、FreeRTOS等RTOS系统,中控屏则大多采用QNX、WinCE、Linux、AGL、Android ASOP、Android Automotive等。
 
相比之下,硬隔离的灵活性稍逊,但也可以取长补短,混合使用,所以软件虚拟化和硬隔离要解决的主要问题都是一致的,在技术上并没有绝对的领先与落后。如果真的要来一场比拼的话,就是要看谁做得更接地气了。
 
三、一芯多屏,难在哪
奇瑞雄狮智能互联事业部总经理陆海涛提出,一芯多屏的单件成本似乎很有竞争力,但在芯片厂商方面,主机厂前期投入的费用会非常昂贵。
 
调研数据显示,芯片需要客户获得授权(许可费约数百万元)后,才能获得所有代码;软件系统方案开发商则须收取数百万元的技术支持;操作系统的SOP方案还需要数千万人民币。
 
调研数据显示,基于高端平台的整套电子座舱的开发报价一般在3000-5000万元人民币不等。
 
目前来看,高端智能座舱因为涉及车型销量和投资回报率问题,基本上只有头部公司在做。没有足够的产能平摊或者盈利能力是没有投资回报率的。
 
对于芯片厂商来说,实现一芯多屏的搭建需要强大的处理器以及复杂的软件操作系统。由于单芯片要运行多个系统,所以软件的复杂度会呈指数级增加,技术门槛也随之水涨船高。 
 
芯片厂商需要在架构设计验证过程中投入巨量资金和技术研发成本。包括布局异构CPU架构、 开展多核CPU/GPU/DSP/NPU/ISP等内核级别的软件或者硬隔离虚拟化的设计验证。
 
另外,传统汽车处理器SOC AEC-Q100和FuSa ISO26262 ASIL-B软件功能安全认证,包括PPAP文档等,也都需要巨量研发资金和SOP成功经验。
 
不过随着座舱系统的普及化,这一成本将势必走低。
 
目前来看,偏中低端车型若想做所谓的创新,但在资金和研发方面没有足够投入的话,则会产生诸如用户反馈的屏幕反应延迟、死机、黑屏等问题。
 
屏幕的问题与企业压缩成本后的硬件品控、软件稳定性都有很大的关系。现在摆在车厂面前现实的问题是,车机的用户界面在不断丰富,汽车需要更强的芯片来驱动这些应用。
 
接下来,就要思考如何在计算能力和成本之间做出更好的权衡。(摘自:高工智能汽车)

 

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