由MCU走向SoC，汽车芯片转战下一代ADAS和自动驾驶

电子发烧友报道（文/周凯扬） 定义一辆现代化汽车的不再只有外形、舒适度与行驶性能，还有汽车的智能化。从车载信息娱乐系统（IVI）到ADAS，这些都离不开车载芯片的功劳。过去汽车内部的控制系统相互孤立，如今在各大系统逐渐整合的趋势下，汽车芯片也慢慢由MCU转向SoC。

据统计机构的研究报告指出，2018年全球汽车SoC的总市值达129.315亿美元，预计在2019到2028年的周期内，其市值还将以8%的年复合增长率大幅上升。其中以增强型IVI的需求仍在不断增长，而终端用户中，对驾驶辅助以及安全意识的提高，将成为ADAS应用SoC增长的关键要素之一。出于同样的原因，专注于消费芯片的厂商，也开始在汽车芯片领域布局。

由于疫情影响了一定的汽车出货量，但从已经回暖的中国市场看来，未来汽车SoC仍然走势良好，尤其是亚太、非洲等发展中国家，随着经济增长的推动，这些地区的市场占比将有一定的提高。而汽车SoC的高成本高功耗仍是阻止该市场进一步扩大的挑战因素。

这一市场内已经有不少早在汽车芯片领域耕耘多年的国外大厂，比如高通的820A，TI的Jacinto 7，恩智浦的i.MX 8和Renesas的R-Car V3H等，而国内近年来也涌现了不少探索创新的企业，比如芯驰科技推出的三大9系列芯片，全志的T7芯片和地平线的征程芯片等。这些芯片多为ARM V8a的微架构，但CPU、GPU和附加模块仍存在有不小差异。

TI

作为涉足各个领域处理的德州仪器，自然不会放过汽车市场。TI的汽车SoC系列命名为Jacinto，其中DRAx系列涵盖汽车的数字驾驶舱、网关和车辆运算应用，TDAx用于ADAS。今年TI宣布了新一代的JacintoTM7处理器，打头阵的是用于ADAS的TDA4VM，和用于网关与车辆运算的DRA829V。这两大SoC都选择了两个ARM Cortex-A72的CPU设计，TDA4VM频率为1800MHz，DRA829V的频率为2000MHz。

TDA4VM原理框图 / TI

TDA4VM需要用于ADAS，因此SoC包含了支持深度学习的矩阵乘法加速器（MMA），在1GHz下，其算力可达到8TOPs。其内部还有视觉处理加速器（VPAC）和图像信号处理器（ISP）等多个视觉辅助加速器。在PowerVR 3D GPU的Rogue8XE GE8430支持下，可以实现750MHz的频率以及96 GFLOPs的算力，每秒可以处理6G像素的数据。

DRA829V原理框图 / TI

DRA829V在双核的支撑下整数运算能力达24K DMIPs，4个ARM Cortex-R5F MCU速率可至1GHz。外部存储接口（EMIF）中包含ECC，且32位的数据总线可以保证14.9GB/s的传输速度，并支持LDDR4。该设备自带的千兆以太网交换机和PCIe hub，专为高数据带宽的应用打造。

Renesas

针对汽车市场，瑞萨也有自己的R-Car系列SoC，其中R-Car E用于入门级，R-Car M用于中档，R-Car H则作为高端产品。就拿最新的R-Car V3H SoC来说，该SoC专门用于支持L3级别以上的ADAS和自动驾驶。

R-Car V3H原理框图 / Renesas

瑞萨的R-Car V3H采用了四个Arm Cortex A53核心，主频为1GHz。该SoC采用了两个图像信号处理器，在专用的CNN IP加速深度学习下，可实现426GMAC/s的算力。内存控制器支持3200MHz的LPDDR4，网络支持千兆以太网和AVB以太网。据瑞萨给到的商品描述，其性能是同代产品V3M的6倍，并配有针对稠密光流、立体视差和物体分类等关键算法的低功耗硬件加速器。该硬件也有广泛的车载系统兼容性，支持GENIVI、汽车级Linux、安卓、QNX和Windows嵌入式系统。

芯驰

除了这些国外大厂之外，国内也有不少奋起直追的新兴厂商，比如上个月月底开完新品发布会的芯驰科技。芯驰在本次发布会上公布了三款车载SoC，用于高性能智能座舱的X9芯片，用于ADAS及自动驾驶的V9芯片和用于多域互联整车网关的G9芯片。

X9芯片 / 芯驰科技

这三款芯片都采用了V8.2架构的Arm Cortex A55内核，其中X9和V9都采用了PowerVR的GPU。X9系列芯片的测整数处理性能达到48K DMIPs，GPU算力达300Gflops，X9系列芯片可以做到一芯多屏，最多支持8块全高清显示屏，为不同位置上的乘客提供独立的音视频体验。该芯片同时具备语音、手势和触摸等控制功能，实现了人车的多元化交互。

V9芯片 / 芯驰科技

而V9系列芯片的CPU峰值性能达到2万DMIPs，支持ECC及奇偶校验，GPU算力达80GFlops，还集成了独立的CV引擎，支持图像预处理。其车载传感器最多支持18路高清摄像头、7个毫米波雷达、6个激光雷达、8个CAN FD和双千兆实时以太网。V9系列分为针对目前主流ADAS应用场景的V9L和V9F，以及具备更多扩展性的V9T。

G9芯片 / 芯驰科技

G9系列处理器是专为新一代车内核心网关设计的高性能车规级汽车芯片，采用了双核锁步的高可靠Cortex-R5内核。在支持多种传输接口的基础上，G9还采用了低延迟、可配置SDPEv2的高吞吐包引擎。同时为了进一步保障信息安全，G9内置了高性能HSM，支持国
密算法，还可以支持C-V2X加速。

地平线

征程芯片 / 地平线

除了专注于ADAS、自动驾驶和车载信息娱乐系统、网关的SoC厂商外，还有地平线这家专注于边缘AI计算的厂商。地平线于去年发布了征程二代，国内首款车规级AI芯片。该系列芯片采用了自研的BPU，可实现对车辆、行人和道路环境的实时感知。征程二代可提供4TOPs以上的等效算力，典型功耗仅2W，可以对多类目标进行精准识别。

小结

由此我们可以看出，这场汽车SoC的竞争已经演变为了算力之争。各大厂商都想在保持低功耗的情况下，实现最大化的算力。而在芯驰看来，算力虽然作为汽车芯片的一大卖点，却并不是最适合确定汽车解决方案的参数。芯驰CEO仇雨菁认为，目前自动驾驶的许多算法尚未固话，若是一味追求算力只会徒增功耗，所以芯驰的目标是扩展性。通过内置的GPU和AI引擎提供基础算力，然后通过PCIe等接口去扩展算力。

除此之外，汽车SoC的兼容性也是不少汽车OEM厂商考虑的因素之一。除了常见的QNX和汽车级Linux系统外，现在涌现了不少基于Andriod深度定制的OS。在华为和苹果等大厂也纷纷布局车载OS之际，对这些系统的兼容性将决定了未来的软件生态。尤其是在智能座舱这类应用场景中，操作系统将定义人车之间的交互方式，因此对操作系统的深度支持对后续车联网系统升级大有裨益。

与此同时安全性也是需要考虑进去的重要元素。汽车SoC并不是只需做到AEC-Q100认证就足够了，同样需要获得ASIL的安全等级认证。比如上述的DRA829V芯片就做到了SoC ASIL-B等级，MCU ASIL-D等级，芯驰的三大新品芯片系列更是做到了全系ASIL-B。对于用于汽车网关的SoC来说，加密则更为重要，不论是加密算法和独立的安全模块，都将为汽车信息安全的防火墙添砖加瓦。

总而言之，全球在新一代汽车SoC的探索已经转向了智能化，未来ADAS和自动驾驶的SoC份额将持续提升。AI和V2X等技术将持续渗透该市场，随着国内在这些技术领域地持续发力，相信未来的车载SoC市场会涌现更多优秀的产品。

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