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高性能MCU,打通實現整車智能的最后一公里

2022/4/29 電動汽車網 閱讀:9842

『導讀』?你覺得現在的汽車夠智能了嗎?誠然,在智能網聯汽車的發展浪潮下,近幾年來汽車在智能化方面獲得了顯著的提升。一方面智能駕駛的算力軍備競賽日趨激烈,另一方面,座艙領域的人機互動日漸豐富,人臉識別、語音互動、手勢互動等人機互動配置逐漸成為標配。即便如此,汽車的智能化仍處于各自為陣的狀態,是什么在阻礙高階智能落地?

  
  你覺得現在的汽車夠智能了嗎?

  誠然,在智能網聯汽車的發展浪潮下,近幾年來汽車在智能化方面獲得了顯著的提升。一方面智能駕駛的算力軍備競賽日趨激烈,另一方面,座艙領域的人機互動日漸豐富,人臉識別、語音互動、手勢互動等人機互動配置逐漸成為標配。

  即便如此,汽車的智能化仍處于各自為陣的狀態,是什么在阻礙高階智能落地?


      某新車搭載的高性能計算平臺


  一、急求“突破”的智能汽車

  對于汽車用戶來說,什么才是真正的智能呢?我們不妨來設想這樣一個場景。

  在雨季暴雨來臨前,駕駛員在車內抽煙,順便打開車窗享受暴雨前最涼爽的風。

  當駕駛員把煙熄滅,隨后為了在暴雨中行車,將會完成關閉車窗、天窗,打開空調外循環,乃至打開霧燈或者雨刮等操作。在復雜道路條件和惡劣的天氣情況下,也就給駕乘人員帶來了更多安全隱患。

  而如果車輛在識別出駕駛員滅煙后,通過結合當時的天氣情況以及下雨概率,自動完成上述操作,整個過程無需駕駛員分心,這或許才能稱得上是真正的智能汽車。

  這時候汽車所扮演的角色,用芯馳科技董事長張強的話來說,更像是一個有智慧、有溫度、安全可靠的“汽車人伙伴”。



  車內攝像頭判斷駕駛員狀態

  但是上述場景在目前其實還很難實現。按照現有的高算力芯片和感知算法,基本上可以識別駕乘人員在艙內的動作,并通過車輛的聯網能力也可以獲得天氣情況。

  但是,在當前分布式電子電氣架構內,各控制單元由單個MCU來控制通過CAN總線進行通訊。而如果車企們想要新增一個功能,就需要新增一個控制單元,系統的復雜程度和成本就會隨之提升,且難以支持OTA升級。

  所以,要想真正實現上述應用場景,一個能夠集中調度座艙系統、智能駕駛和MCU控制單元的中央集中式電子電氣架構成為關鍵。

  眾所周知,中央計算+區域控制的電子電氣架構已是公認的趨勢,在這一架構下,不僅需要中央計算提供聰明的大腦,也需要原本互不交流的MCU實現相互通信,通過復雜的通信協議和中間層來打通協調,讓執行端也聰明起來,聯合起來去實現越來越個性化的出行場景。

  所以,汽車如果要實現真正的高階智能,區域和末端的MCU是最終實現整車智能的重要拼圖,必須在性能上有本質的提升,從而幫助整車廠真正實現“化零為整”。

  近期,來自中國的一家創新汽車芯片半導體公司——芯馳科技,打通了實現整車智能的最后一公里,推出了一款高性能、高可靠、高安全的MCU芯片,讓汽車從“交通工具”華麗轉身為智慧的“汽車人”。


  中央集中式電子電氣架構(上)、分布式電子電氣架構(下)

  二、行業需要高性能MCU讓高階智能成為可能

  4月12日,芯馳科技發布了全新車規MCU產品——E3系列,其基于ARM Cortex-R5F設計,CPU主頻最高可達800MHz,采用臺積電22納米車規工藝。

  當下,大部分車規級MCU芯片的CPU主頻為100MHz,CPU主頻達到200MHz、300MHz的MCU芯片就已經可以被業內認定為高性能MCU芯片。與這些MCU芯片相比,芯馳此次發布的MCU性能上實現了好幾倍的提升。

  高性能MCU,打通實現整車智能的最后一公里

  芯馳科技E3 MCU芯片

  芯馳首席架構師孫鳴樂在發布會上表示,僅單個800M的CPU內核,如果用來做BMS,可以同時精準地監控40~60個電芯的狀態;如果用來做電機控制,可以同時做4個電機的高精度的閉環控制,而如果用來做網關路由,可以同時支持24個CANFD、16個LIN和2個千兆以太網之間的實時數據交換。

  而芯馳的MCU內置了6個這樣的CPU,其中4個CPU還可以配置成雙核鎖步或者獨立運行。

  可以這樣說,芯馳通過E3系列MCU,把業內高性能MCU芯片性能標準向上提了一大截,重新定義了MCU芯片的“高性能”。

  此外,MCU作為控制芯片,對于整車而言,安全性更是重中之重。

  芯馳科技董事長張強表示,車規級芯片的容錯率是消費級芯片的幾百分之一,百萬芯片規模中允許消費芯片出錯的概率是300~500個,而對車規級芯片的要求是無限接近于0,因為涉及人身安全,一個錯都有可能造成致命的安全隱患。



  芯馳科技董事長張強

  事實上,堅守車規已經深深刻在了芯馳的品牌DNA中。芯馳在成立第一時間,就完成了ISO26262 ASIL-D最高功能安全等級流程認證,隨后很快獲得AEC-Q100可靠性認證、ISO26262功能安全產品認證以及國密認證,是國內首個“四證合一”的車規芯片企業。

  本次發布的芯馳E3系列MCU芯片,在車規可靠性標準AEC-Q100達到Grade 1級別,而在功能安全等級則達到ASIL-D級別(功能安全等級認證中的最高安全級別),確保汽車穩定工作。

  縱觀當下車規MCU芯片市場,能夠同時滿足這兩個標準的產品在全球也是屈指可數,對于芯馳而言,這也是其他對手難以逾越的一座高山。

  據了解,如果要通過ASIL-B級別的產品功能認證,一般意味著要增加30%的周期,而如果想要達到ASIL-D級別的產品功能認證,則意味著要增加接近一倍的周期。背后的難度可想而知。

  此外,芯馳E3還具有廣泛的應用場景,分別可以適用于BMS、制動控制、線控底盤、ADAS、HUD、液晶儀表等多個領域。

  以目前智能電動車中最為重要的電池安全來舉例,目前大部分BMS(電池管理系統)里的MCU性能普遍偏弱,無法對每節電芯進行檢測,只能進行抽樣采樣,整體效率不高。而如果采用高性能MCU后,就可以對每一節電芯進行快速監控和反饋,提前預判熱失控風險,提升電池以及整車安全性。

  據悉,芯馳E3系列MCU芯片預計將在今年第三季度實現量產。在全球半導體產業供應緊張的大環境下,芯馳的MCU可以說是乘浪而來,為整車智能帶來更多想象空間。



  芯馳科技E3 MCU芯片

  三、覆蓋智能汽車骨干架構芯馳走出不一樣創新路

  在競爭白熱化的芯片賽道中,芯馳一直以來是一個特別的存在,相比于其他芯片公司單純聚焦座艙芯片、車控芯片或自動駕駛芯片等細分賽道,芯馳一開始選擇的就是一條少有人走的路——面向未來整車電子電氣架構的綜合芯片解決方案。

  隨著E3系列MCU芯片的發布,芯馳已經組成智能座艙、自動駕駛、中央網關和高性能MCU的四大產品矩陣,覆蓋了智能汽車最核心的應用領域。

  而在發布會當日,芯馳還發布了面向未來的“中央計算架構SCCA 1.0”,既能支持安全可靠的任務部署,更重要的是可以幫助車企進行靈活的系統擴展。



  芯馳4大系列產品

  全場景、平臺化是芯馳一直以來的研發核心邏輯,這一邏輯帶來的直接利好是疊加賦能,輕裝上陣。可以和客戶高效聯合研發,打通每一個應用場景,最終實現整車智能。

  據了解,在研發方面,芯馳各系列產品采用平臺化設計,座艙、自動駕駛、網關、MCU四款產品軟硬件的復用率達60%以上,可以大大提升研發效率,實現資源復用,節省成本和時間。

  芯馳科技董事長張強表示,平臺化的貫通設計,不僅大大降低了研發成本和時間投入,更能迅速提升車廠的供應鏈彈性,緩解“缺芯”風險。這一點其實可以從2021年特斯拉在缺芯潮下的銷量表現中得到印證。

  根據2021年特斯拉第二季度的財報,其在全球缺芯潮的環境下依舊實現了產能的增加。

  這背后的主要原因在于當時特斯拉的電氣和固件團隊正在設計、開發、驗證新的MCU,并對車輛電子電氣架構的升級,減少線束、芯片的用量,通過進一步的集成化,在一定程度上避免了芯片短缺造成的影響。而這同樣也是芯馳未來在供應鏈安全方面的一個核心優勢。

  有一個現象值得注意,雖然汽車芯片的賽道日益擁擠,但是有完備的車規芯片量產經驗的少之又少。

  芯馳科技CEO仇雨菁所帶領的研發團隊是國內少有的具有大規模車規芯片量產經驗的整建制團隊,同時也匯聚了來自汽車電子電氣架構領域、消費電子領域的人才。

  在硬件設計、軟件開發方面對國內用戶的需求了解得更加透徹,從而打造出更適合中國市場與中國用戶的車規芯片產品。



  芯馳科技CEO仇雨菁

  芯馳仇雨菁曾經在采訪中提到:“芯馳從成立的第一天瞄準的就不是單個點的芯片智能,我們看到的只有智能汽車未來的應用場景,這是一個不可分割的完整面。”隨著四大產品系列的逐漸落地,可以說芯馳走出了一條不一樣的創新之路。

  而在芯馳科技的快速發展背后,我們也看到了中國汽車人的堅守與突破,在車規芯片這條慢賽道上穩健扎實走好每一步,同時敢于打破桎梏,以創新的業務布局賦能未來智能出行,真正助力中國智能汽車新時代漸入佳境。

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