满足智能汽车需求的新一代车用处理器出笼

智慧汽车前景可期，半导体业者针对先进驾驶辅助系统(ADAS)、车载资通讯及车联网等应用领域，积极开发新一代元件，以抢下更大的智慧汽车版图。

 

智慧汽车发展持续升温，不仅吸引网路营运商与知名车商竞相抢食这块大饼，半导体业者也看好ADAS、车载娱乐与车联网等应用领域对车电元件需求持续增加，而扩大展开产品部署。

深度学习/人工智慧加持　智慧汽车更Smart

 

ADAS为迈向智慧汽车首要关键。为加速自动驾驶车发展，辉达(NVIDIA)宣布推出首款车载人工智慧引擎--DRIVE PX 2(图1)，该平台采用NVIDIA先进的绘图处理器(GPU)处理深度学习功能，以掌握车子周遭360度的情况，精准判断车子所在位置，并推算出安全舒适的行进路线，让车厂能运用人工智慧处理自动驾驶面临的各种复杂情境。此一平台预计将于2016年第四季上市。

 

图1　DRIVE PX 2可精准判断车子所在位置，并运用人工智慧处理自动驾驶面临的各种复杂情境。
 

NVIDIA共同创办人暨执行长黄仁勋表示，NVIDIA的GPU在深度学习与超级运算演进方面，扮演关键要角，该公司利用它们构建未来自动驾驶车的大脑，使其能随时警戒监控，最终达到超越人类的情境感知能力。

 

未来，自动驾驶车将带来更高的安全性、崭新便利的行动服务，甚至是深具美感的都会设计。

 

DRIVE PX 2结合了两颗新一代Tegra处理器及两颗独立的Pascal架构新一代GPU，能提供每秒24兆次的深度学习运算速度，其特殊设计的指令集加快深度学习网路介面中采用的数学运算法，比前一代产品的运算效能高十倍以上。

 

此一强大的深度学习能力，使得DRIVE PX 2得以快速学习如何辨识日常驾驶中经常出现的各种挑战，例如道路碎石、行径离谱的违规驾驶，以及施工区域等。 深度学习亦能辨识多种传统电脑视觉技术所无法应付的状况，特别是像大雨、下雪及浓雾等恶劣天候，甚至包括日出、日落与漆黑等光线不足的光照条件。

 

同时，DRIVE PX 2能处理十二个视讯摄影机、光达、雷达，以及超音波感测器的输入资料，加以融合后而得以精确地侦测物件、识别并确定车子相对于周围的所在位置，再推算出安全行车的最佳路径。

 

此一复杂的运算工作是经由NVIDIA DriveWorks执行。DriveWorks结合众多软体工具、函式库及模组，能支援所有自动驾驶管道，包括从物体侦测、分类与分段，一直到地图定位与路径规划，使业者可快速开发与测试各种自动驾驶车；并实现感测器校正、撷取周围环境资料、同步化、录制，进而透过涵盖所有DRIVE PX 2专用与通用处理器上运行的复杂演算法线程，处理多个感测器资料流。

 

另外，在通用浮点运算方面，DRIVE PX 2的多倍精准度GPU架构能达到每秒8兆次的运算速度，比前一代产品高四倍以上。

 

这让合作厂商能处理各式各样的自动驾驶演算法，包括感测器融合、精细定位及路径规划；而在需要多层次的深度学习网路时，亦能提供高精准度的运算。

 

MIPS IP助力　自动驾驶效能再提升

 

除NVIDIA之外，Imagination也积极布局ADAS市场，并于2016国际消费性电子展会中(CES)展示与合作夥伴，如Mobileye、瑞萨(Renesas)、Luxoft、Rightware共同发展的多款汽车产品。

 

据悉，在目前已安装的ADAS系统中，大多数均采用Imagination旗下产品MIPS IP；包括领先的汽车晶片业者Mobileye的解决方案--MIPS-based SoC；而Mobileye于2016年初发表最新款的EyeQ4晶片，同样采用Imagination的MIPS多核心架构，其MIPS I-class的多执行绪技术以及M-class的效率优势，能以超低功耗实现优异效能，适用于碰撞侦测与闪躲等ADAS应用所需的电脑视觉处理。

 

Mobileye工程资深副总裁Elchanan Rushinek表示，透过Imagination的MIPS CPU支援，可实现超高效率的即时处理与控制；而MIPS IO Coherence Unit(IOCU)特性能为ADAS这类需要由CPU和一致性来管理多个加速器的应用提供显着的差异化优势。Imagination的多执行绪MIPS CPU已协助该公司在推出每一代的EyeQ SoC时，都能实现显着的效能提升。

 

除上述所提的MIPS IP，Imagination的PowerVR GPU技术也被瑞萨、德州仪器(TI)等领先的汽车晶片业者用来开发仪表板与资讯娱乐解决方案。瑞萨于近期最近发表新款R-Car H3 SoC，其中内建拥有一百九十二颗ALU核心的高阶PowerVR GX6650 GPU，并支援可满足顶尖规格的硬体虚拟化技术，改善认知运算与人机介面(HMI)的运算功能，可以用来开发先进的驾驶支援系统以及车载资讯娱乐(IVI)系统。

 

Renesas副总裁暨汽车资讯系统业务部门主管Masahiro Suzuki指出，由于现今的IVI系统传输的外部资料量大幅增加，因此需要HMI (Human-machine Interface)运算功能来即时、正确地处理这些庞大资料量。PowerVR GX6650为R-Car H3的3D绘图引擎，与R-Car H2相比，拥有将近三倍的着色器计算处理效能，可在正确的时间为驾驶提供可靠资讯，以实现先进的应用程式与丰富的HMI。

 

Imagination执行长Hossein Yassaie则透露，汽车产业目前正面临重要的转折点。ADAS和无人驾驶汽车正推动车用电子在众多领域的成长，包括仪表板、资讯娱乐系统，以及智慧摄影机等。

 

Imagination以广泛的解决方案推动汽车应用的进展。其包含了支援硬体虚拟化技术的和具有可扩充性的PowerVR GPU，可为运算和视觉应用实现可靠度与高效能处理；具备多执行绪功能的MIPS CPU核心，可实现即时的运算与效率以及安全性与可靠度的硬体虚拟化技术；以及Ensigma多重标准无线电与连结技术的全球解决方案。

 

高通处理器献计　汽车联网功能大增

 

除ADAS备受瞩目之外，车联网亦是兵家必争之地，例如高通旗下子公司高通技术，便于近期推出Snapdragon 820A系列汽车处理器(图2)，支援LTE-Advanced联网功能，透过软硬体更新实现可升级车载资讯娱乐系统，轻易跟上最新技术。

 

图2　Snapdragon 820A系列汽车处理器支援LTE-Advanced联网，并透过软硬体更新升级车载资讯娱乐系统。
 

高通技术公司汽车业务资深副总裁暨总经理Patrick Little表示，汽车产业长期以来一直希望拥有一款规模弹性解决方案，可创造丰富的使用者体验，并兼顾消费者在个人行动装置所习惯的效能、联网及升级功能，包括即时云端联网及导航、沉浸式4K图像与影像显示、软硬体升级弹性、深度学习与远端诊断能力，开创下一代的汽车安全性能。Snapdragon 820A汽车平台能满足上述需求。

 

据了解，Snapdragon 820A系列中的820Am版本内建X12 LTE数据机，并具备4G LTE Advanced Pro功能，支援下行速率达600Mbit/s、上行速率达150Mbit/s、不间断的车内及蜂巢式联网、车内高画质电影串流、802.11ac 2x2 MIMO的Wi-Fi热点功能、连接车内多部行动装置，以及针对V2X的802.11p专用短程通讯(DSRC)。车内的部分联网则透过蓝牙(Bluetooth)，支援车内行动装置与车载资讯娱乐系统间内容分享。

 

此外，Snapdragon 820A内建感测器，具备认知意识与车辆自我诊断、支援ADAS功能以改善车辆安全系统，并透过GNSS与航位推算技术，提供定位及导航服务。 该产品并整合先进的摄影与感测处理功能，支援重要的全天候警示与紧急服务，将标准摄影机功能延伸至智慧摄影机，且运用环景摄影镜头支援停车辅助边缘视线功能。

 

爱立信/AT&T联手　提升汽车联网体验

另一方面，爱立信也携手电信业者AT&T，发展新的车用Wi-Fi解决方案，并且将继续支援AT&T Drive平台，以协助消费者轻松管理汽车内部的Wi-Fi连结功能。 爱立信北美地区技术与策略长Glenn Laxdal表示，随着网路型社会持续实现，该公司将继续扩展与AT&T Drive平台的合作关系，并为AT&T的全新线上Wi-Fi入口网站提供更强大功能。

 

透过爱立信的解决方案，消费者可启动免费的Wi-Fi热点试用，还可进一步为车子购买数据通讯时段(Data Session)，从车内管理其Wi-Fi帐户。此外，汽车制造商也能利用无线连结进行软体更新传输，并下载先进可下载型引擎配置(Advanced Downloadable Engine Configurations)。对消费者而言，这意味着即使在购买联网汽车多年之后，仍能透过车联网服务增加新的功能，提升驾驶体验。 AT&T Mobility物联网资深副总裁Chris Penrose指出，AT&T与爱立信的共同合作，为汽车车主提供了存取及管理4G LTE Wi-Fi热点帐户的能力。这是双方策略夥伴关系的另一个重要里程碑，未来双方将不断地突破创新，为消费者开创下一代的联网汽车体验。

 

开拓智慧汽车市场　新一代产品/技术纷出笼

 

因应智慧汽车发展趋势，意法半导体(ST)亦全速抢进智慧汽车市场，不断推出先进的智慧驾驶解决方案，如与以色列公司Autotalks合作开发汽车对各类物体(V2X)晶片组。该晶片组整合基频处理器、主微控制器(MCU)、安全微控制器和V2X通讯技术，利用GPS卫星定位数据和801.11p Wi-Fi无线网路技术分析周边车辆和路况，为自动驾驶汽车技术开启一系列全新的可能应用。

 

此外，意法还将推出一款高动态范围的车载CMOS照相模组，在低光环境中拥有同级产品中最高的讯号杂讯比，目标应用是能够侦测行人、障碍物、交通号志和车道的视觉驾驶系统。

 

与此同时，作为车用MEMS技术的主要供应商，意法将推出各种车用MEMS感测器，其中包括用于汽车紧急呼叫系统的三轴加速度计、用于安全气囊的单轴/双轴加速度计，以及六轴感测器模组(三轴加速度计和三轴陀螺仪)和定位晶片整合方案，在GNSS数据无法使用时可透过航位推测技术辅助汽车导航。针对车联网安全，该公司则提供符合可信任平台模组(TPM)2.0数据安全规范的车用安全微控制器，使汽车网路介面在物理层取得最高的安全等级。

 

另一方面，高通旗下子公司高通技术也进一步扩大其车用技术产品组合，以支援汽车产业各阶层市场实现即时创新。

 

相关技术涵盖远程讯息通讯系统与联网高集成度解决方案、针对丰富资讯娱乐系统所需的高解析度图像与多媒体技术、先进驾驶辅助系统所需的机器智慧与感测器混合技术、GNSS定位技术、增进安全与驾驶便利的V2X通讯，以及电动车所需的无线充电技术等。

 

高通技术公司汽车资深副总裁暨总经理Patrick Little表示，高通技术在车用科技领域深耕已久，能为客户在广泛领域内提供完整的解决方案，包括车载资通讯系统、联网、多媒体、定位、运算、机器学习、成像、安全与控制等。如此多元的技术产品组合使该公司能提供高度整合且可扩展的平台，满足资讯娱乐、车载资通讯、联网、GNSS、机器智慧、V2X通讯及无线电动车充电等需求。

 

据悉，高通技术公司并购的Cambridge Silicon Radio Limited(CSR)为高通的车用产品组合增添更多技术资产，其整合的车用解决方案产品组合包括：高通Snapdragon 820A/Snapdragon 602A处理器；Snapdragon X12 LTE/Snapdragon X5 LTE数据机；VIVE 802.11ac技术(QCA65x4 Wi-Fi)；Atlas资讯娱乐系统单晶片；tuneX晶片；Halo电动车无线充电；以及独立车载级GNSS与蓝牙/WiFi组合产品等。

 

透过提供稳定的系统及完整软体支援，高通技术公司的高度整合系统单晶片平台可降低物料清单成本、缩短上市时间，并降低OEM夥伴整体系统风险。

 

智慧汽车“钱”景阔　半导体商纷掏金

 

智慧汽车商机诱人，根据市场研究机构Gartner预测，2020年，全球总共会有超过两千五百万辆的联网汽车；而成熟市场80%的新车款会有数据连接，30%的联网车辆会内建有功能级的空中传输(OTA)软体升级功能。

 

显而易见地，随着智慧汽车风潮扩大蔓延，使得各种车用电子元件更加受到产业界重视，如感测器、MCU及各种无线通讯等，需求将明显增温。为抢下更大的智慧汽车版图，众家业者持续针对ADAS、车载资讯娱乐系统、车联网等应用设计需求研发新产品，各厂商间的军备竞赛将变得更加白热化。