ADAS系统全面升级 可重构芯片强势来袭

奥迪全新款A8的zFAS自动驾驶系统上安装了大量传感器，这样，使用FPGA设置网络连接就能变得更加简便。

可重构处理器（Reconfigurable processors）已越来越多地出现在不断快速更新变化的车载信息娱乐系统上。如今，这一技术正欲继续拓展，进军高级驾驶辅助系统（ADAS）领域。而随着自动驾驶技术的出现，现场可编程门阵列（FPGA）及其他定制化处理器也将取得进一步发展。毕竟，在人工智能发展变幻莫测的当下，定制化服务已变得日益重要。

如今，越来越多的整车厂（OEM）开始将软件性能作为衡量车辆性能的标杆。因此，那些能够帮助汽车硬件作出及时调整，以适应系统算法及车载软件变化的设备，将变得更具实用性。对越来越多的系统来说，软件的升级可以带来性能的大幅提升，而有时仅仅通过调整程序架构，就能使硬件性能更上一层楼。

“算法一直在不断推陈出新，然而研发人员发现，只有在硬件改变的前提下，汽车的性能才能提升2%，但是如果硬件不变的话，这就是空谈。”铿腾（Cadence）旗下Tensilica市场部的集团高级总监Steve Roddy谈到，“研发人员需要一个可编程的解决方案，且该方案的计算力要足够强大。”

在介绍2018款奥迪A8的zFAS自动驾驶技术时，奥迪就着重强调了可重构硬件的重要作用，并再次明确了电子控制技术对程序计算有着非常高的要求，因为在关键时刻，这将是攸关生死的问题。英特尔（Intel）全新的Cyclone V FPGA将搭载ARM双核处理器，可以有效提升奥迪控制单元的性能。其他一同搭载的重要部件还包括英伟达（Nvidia）的图形处理器、Mobileye的视觉处理器以及中央处理器等。

“在这款奥迪车上，我们首次将异质性方式运用到ADAS系统上。”英特尔汽车驾驶编程方案集团（Intel’s Automotive Programable Solutions Group）高级总监Michael Hendricks告诉我们，“ADAS和自动驾驶的发展可谓突飞猛进，几乎每三个月就会有一项重大突破。专用集成电路（ASIC）的研发者很难迅速抓住应用的要点，而FPGA则带来了很多帮助，研发者也能更从容灵活地去适应这些变化。”

这一技术巨大的发展潜力，正吸引着越来越多的FPGA供应商，Xilinx就是其中之一。借助可重构设备，设计团队改动处于研发阶段后期的硬件时可以更省力。与此同时，设计人员也可借此设置控制单元，以适应不同模型的需求。比如，有些ADAS系统会比同类产品多几个感应器。

“有了FPGA，就能更好调整I/O（输入/输出），正确设置LVDS（低电压拆分信号）和CAN连接。”Hendricks指出，“比如说，FPGA可以提供海量的逻辑门，因此，可以对硬件与软件进行编程，从而优化算法与硬件。”

定制化的硬件过去主要是用于研发的，而ASIC和专用处理器则投入量产。然而，在车载多媒体逐步取代无线收音设备后，定制化硬件的功能也随之突破了自身局限。如今，随着用户对于娱乐资讯软件的特性和功能提出了更多的要求，这些硬件能派上用场的地方也越来越多。在大型车辆内，定制化的处理器甚至可用来支持人与人之间的沟通交流。

“在大型SUV中，汽车顶棚的智能声音接收系统能够识别谁在说话，并将其声音通过扬声器播放出来。”Roddy说道，“这些芯片可以实现很多此类功能。”

目前，由于用户对于汽车安全性和车载多媒体需求的不断增加，汽车IC市场有着长期稳定的增长预期。据IHS Markit预测，汽车半导体的市场总规模将会从2016年的321亿美元上升到2017年的344亿美元，较2015至2016年7%的增长水平略有提升。

长期的增长预期，也在不断推动着汽车芯片市场的变革。英特尔收购了生产FPGA的阿尔特拉（Altera），又收购了制造视觉处理器的Mobileye。高通（Qualcomm）则在积极收购恩智浦半导体（NXP Semiconductors），而恩智浦去年刚刚合并了飞思卡尔半导体（Freescale Semiconductors）。据花旗集团（Citigroup）估算，英伟达（Nvidia）——这个原本并未大举进入汽车行业的公司，将会在2018会计年度在汽车这块注资10亿美元，想必也和2017会计年度该领域收益上升52%不无关联。

尽管像英伟达和铿腾（Cadence）这样的业界新贵已开始专注汽车应用软件，传统供应商依旧延续了其市场龙头的地位。Semicast Research的数据显示，2016年，恩智浦、英飞凌（Infineon）、瑞萨（Renesas）、意法半导体（ST Microelectronics）和德州仪器（Texas Instruments）依旧是全球最大的几家自动驾驶组件供应商。而在位列前十的全球顶尖自动驾驶技术公司中，还有博世（Robert Bosch）、On Semiconductor、微芯科技（Microchip Technology）、东芝（Toshiba）和罗姆半导体（Rohm Semiconductor）等。

作者：Terry Costlow
来源：SAE《国际汽车工程》杂志
翻译：SAE 中国办公室