為什么達(dá)到Level 3自動(dòng)駕駛?cè)绱死щy？

毫無疑問，自動(dòng)駕駛正在重塑汽車在我們生活中的角色。其現(xiàn)階段的發(fā)展，除了法律和定責(zé)層面眾多懸而未決的問題之外，技術(shù)上的挑戰(zhàn)依舊嚴(yán)峻。

對于汽車行業(yè)而言，自動(dòng)駕駛的未來已成定勢，而唯一的變數(shù)只是何時(shí)能得到大規(guī)模的部署。當(dāng)前而言，市場更應(yīng)該關(guān)心的是其“應(yīng)用場景”和“如何實(shí)現(xiàn)”的問題。

數(shù)年來，汽車制造商、一級(jí)供應(yīng)商以及半導(dǎo)體廠商都在自動(dòng)駕駛汽車技術(shù)上取得了長足的進(jìn)步。

然而，所有量產(chǎn)車型到現(xiàn)在連 Level 3（有限條件下的自動(dòng)駕駛）都還沒達(dá)到。

首款搭載高度自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的量產(chǎn)車型預(yù)計(jì)將于 2021 年在德國上路，但其只限于特定類型的道路上，例如高速公路（Autobahn），同時(shí)還需要滿足合適的氣候條件。為了提高自動(dòng)駕駛車輛在非理想環(huán)境的適應(yīng)能力，傳感器組、計(jì)算單元和軟件算法需要不斷的優(yōu)化。

汽車工業(yè)雜志近期（Automotive Industries ，下文簡稱“AI”）專訪了 Cadence 公司汽車解決方案總監(jiān) Robert Schweiger ，以下是采訪內(nèi)容：

Robert Schweiger

Cadence 公司汽車解決方案總監(jiān)

AI：為什么達(dá)到 Level 3 自動(dòng)駕駛?cè)绱死щy？

Robert Schweiger：過去幾年，我們目睹了各個(gè)企業(yè)和國家間的技術(shù)競爭，很顯然每家廠商都希望自己的自動(dòng)駕駛量產(chǎn)車型可以率先通過本國政府的批準(zhǔn)。

盡管目前仍然還有尚未攻克的挑戰(zhàn)，但技術(shù)的創(chuàng)新和進(jìn)步顯然已經(jīng)領(lǐng)先于政府法規(guī)的制定，相關(guān)機(jī)構(gòu)目前并沒有發(fā)布任何法律框架規(guī)定，以允許汽車制造商在特定條件下在公路上使用這項(xiàng)新技術(shù)?；谶@一原因，奧迪的 Traffic Jam Pilot 自動(dòng)駕駛系統(tǒng)并沒有搭載到其 A8 系列的量產(chǎn)車型。

此外，自動(dòng)駕駛汽車還面臨著很多諸如定責(zé)和保險(xiǎn)等其它方面的監(jiān)管障礙。

現(xiàn)在，自動(dòng)駕駛汽車領(lǐng)域的競爭已經(jīng)深入到了各國政府的立法監(jiān)管層面。

AI：提到自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的新技術(shù)，能否分享一下硬件平臺(tái)的關(guān)鍵趨勢？

Schweiger：自動(dòng)駕駛系統(tǒng)有可能會(huì)率先用于自動(dòng)駕駛出租車（Robotaxi）和豪華車型，因?yàn)楦邇r(jià)車的 OEM 廠商會(huì)更容易負(fù)擔(dān)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)帶來的成本增加。展望未來，最有潛力的應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)該是中型車與經(jīng)濟(jì)性電動(dòng)車。這一細(xì)分市場對硬件平臺(tái)的關(guān)鍵需求包括每瓦性能、可擴(kuò)展性、駕駛安全、信息安全以及成本。

同時(shí)采用 10 個(gè)不同的電子控制單元（ECUs）意味著很難滿足每瓦性能和成本的苛刻要求，所以唯一的應(yīng)對方法是采用基于高性能片上系統(tǒng)（SoC）且高度集成的解決方案。

2019 年，特斯拉發(fā)布了首款完全自動(dòng)駕駛（FSD）計(jì)算機(jī)（HW3.0），以及配套的自研軟件和機(jī)器學(xué)習(xí)環(huán)境。更值得稱道的是，作為首家自行開發(fā) SoC 的 OEM 廠商，特斯拉的 SoC 芯片可以完全匹配自身的系統(tǒng)需求。

特斯拉發(fā)布的這款 SoC 由兩個(gè) AI 處理器核心組成，最高性能達(dá)到了 144 TOPS/72 瓦（2 TOPS/W），至今仍然是行業(yè)標(biāo)桿。

而市面上多數(shù)其它的自動(dòng)駕駛平臺(tái)甚至連 1 TOPS/W 都沒達(dá)到！下一代 SoC 的目標(biāo)應(yīng)該是數(shù)百 TOPS 和更好的 TOPS/W 比值，而做到這一點(diǎn)只能依賴于市面上最領(lǐng)先的制程技術(shù)。

如果一家汽車制造商真心想進(jìn)入自動(dòng)駕駛汽車的商業(yè)市場，它們就應(yīng)該認(rèn)真考慮開發(fā)基于自身需求應(yīng)用的 SoC，建成性能和成本最優(yōu)化的自動(dòng)駕駛平臺(tái)。

AI：智能汽車產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)是否會(huì)對存儲(chǔ)器有新的需求？

Schweiger：即便脫手操作的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)（Level 3）預(yù)期將于 2021 年在特定道路環(huán)境下應(yīng)用，我覺得自動(dòng)駕駛的真正價(jià)值在于其是否也可以支持在施工路段或惡劣天氣條件下正常運(yùn)行。為此，我們需要更高精度的傳感器模組以提高系統(tǒng)的穩(wěn)健性。

這也是為什么類似系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)。當(dāng)我們的自動(dòng)駕駛從 Level 2 演進(jìn)到 Level 5 全自動(dòng)駕駛，預(yù)計(jì)每秒鐘會(huì)生成 3 GB 到 10 GB 的新增數(shù)據(jù)。哪怕只是一臺(tái) Level 2 自動(dòng)駕駛汽車，其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量也已經(jīng)高達(dá)每秒 1 GB。

關(guān)于新一代 ADAS 計(jì)算單元對存儲(chǔ)器的需求，我們觀察到最新存儲(chǔ)器標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的趨勢。作為 IP 供應(yīng)商，Cadence 已經(jīng)全面支持了這些標(biāo)準(zhǔn)。汽車行業(yè)的這一變化趨勢可以從三個(gè)方面來理解：

高性能數(shù)據(jù)處理：處理器和 RAM 間更高的數(shù)據(jù)速率需要從 LPDDR 4 遷移到 LPDDR 5，由此數(shù)據(jù)速率將翻倍到最高 6.4 Gbit/s

高速數(shù)據(jù)收集和傳輸：閃存接口應(yīng)該從 eMMC/UFS 2.0/2.1 升級(jí)到 UFS 3.0，數(shù)據(jù)速率可以達(dá)到最高 23.2 Gbit/s（2 條通道）

超大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：從 64 GB 到 1 TB 的 NAND 閃存（TLC 和 QLC）

AI：海量數(shù)據(jù)的傳輸會(huì)顯著影響車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這一領(lǐng)域取得了哪些進(jìn)展？

Schweiger：這個(gè)話題也很重要，關(guān)于傳感器原始數(shù)據(jù)融合，目前爭論的兩個(gè)方向是需要采用分布式處理還是中心化處理架構(gòu)。為了將攝像頭或雷達(dá)等高精度傳感器連接到計(jì)算單元，我們需要汽車以太網(wǎng)絡(luò)或 MIPI CSI-2 等高速協(xié)議。

每個(gè)現(xiàn)行的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)都各有局限。OEM 已經(jīng)投產(chǎn)了 1 Gbps 的汽車以太網(wǎng) PHY，支持 15 米線纜的數(shù)據(jù)傳輸。然而，帶寬不足依然是最大的障礙，甚至連 60 幀每秒（FPS）的全高清視頻都無法支持。

MIPI CSI-2 結(jié)合 D-PHY v2.1 接口可以支持短通道上（15 厘米以內(nèi)可保證最高數(shù)據(jù)速率）每條線最高 6 Gbps。但由于 PHY 的工作范圍有限，長距通道模型（1-4 米）的最高數(shù)據(jù)速率不到 4.5 Gbps。系統(tǒng)間的長距高速互聯(lián)需要使用低電壓差分信號(hào)（LVDS）橋接。

MIPI 聯(lián)盟最新發(fā)布了 MIPI A-PHY 規(guī)范，旨在支持 15 米以內(nèi)線纜上達(dá)到 16 Gbps 的數(shù)據(jù)傳輸速率，主要用于連接高精度傳感器（端點(diǎn)）和中央處理單元。

展望未來，OPEN 聯(lián)盟 SIG 與 IEEE 已經(jīng)啟動(dòng)數(shù)千兆位級(jí)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)以支持最高 10 Gbps 的數(shù)據(jù)速率，是以太網(wǎng)主干與 ECU 間通信的完美選擇。當(dāng)然，25G PHYs 也已經(jīng)提上日程，但具體實(shí)現(xiàn)還需要更長時(shí)間。

無須多言，這兩種 PHY 的面世應(yīng)用將對汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)產(chǎn)生巨大影響。我相信，主要針對單向數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)化的 MIPI 標(biāo)準(zhǔn)將被用于傳感器和顯示等端點(diǎn)；而車載以太網(wǎng)則是不同域之間的高速通信的理想選擇。

AI：Cadence 如何幫助客戶開發(fā)高度復(fù)雜的系統(tǒng)？

Schweiger：Cadence 在汽車智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域擁有深厚基礎(chǔ)，是值得信賴的合作伙伴。Cadence 可以提供汽車智能設(shè)計(jì)所需的全部 EDA 工具、設(shè)計(jì)流程、經(jīng)硅驗(yàn)證的接口和處理器 IP、高性能云基礎(chǔ)設(shè)施和領(lǐng)先的設(shè)計(jì)服務(wù)，幫助客戶創(chuàng)建復(fù)雜的汽車 SoC 芯片和智能傳感器，以及高性能傳感器融合單元。

定制 SoC 設(shè)計(jì)對傳統(tǒng) OEM 廠商和一級(jí)供應(yīng)商還是全新的領(lǐng)域，Cadence 的設(shè)計(jì)服務(wù)團(tuán)隊(duì)可以幫助客戶實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的 SoC 設(shè)計(jì)，強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)所需的技能。在我們的協(xié)助下，客戶可以逐步掌握采用先進(jìn)的芯片設(shè)計(jì)流程，并最終獨(dú)立執(zhí)行完整的設(shè)計(jì)。

最后，在面向系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)層面上，Cadence 也提供整套的計(jì)算軟件用于芯片、封裝、RF 模塊、母板，以及網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)。而我們最新的電磁接口/電磁兼容性（EMI/EMC）和全 3D 熱分析等系統(tǒng)分析工具可以對完整系統(tǒng)進(jìn)行仿真。

例如，客戶可以應(yīng)用集成了 FEA-CFD 的 Cadence Celsius Thermal Solver 熱求解器，來分析駕駛平臺(tái)的熱流動(dòng)，并同時(shí)考慮電子元件和機(jī)械底盤的影響因素。此外，客戶還可以借助 Cadence Clarity 工具套件對 ECU 的 EMI/EMC 進(jìn)行多種方式仿真：既可以單獨(dú)仿真，也可以在完整的汽車平臺(tái)上使用 Cadence Clarity 3D Solver 進(jìn)行近場仿真，或使用 Cadence Clarity 3D Transient Solver 進(jìn)行遠(yuǎn)場仿真。

關(guān)于 Cadence

Cadence 在計(jì)算軟件領(lǐng)域擁有超過 30 年的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)，是電子設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵領(lǐng)導(dǎo)者?；诠镜闹悄芟到y(tǒng)設(shè)計(jì)戰(zhàn)略，Cadence 致力于提供軟件、硬件和 IP 產(chǎn)品，助力電子設(shè)計(jì)概念成為現(xiàn)實(shí)。Cadence 的客戶遍布全球，皆為最具創(chuàng)新能力的企業(yè)，他們向消費(fèi)電子、超大規(guī)模計(jì)算、5G 通訊、汽車、移動(dòng)、航空、工業(yè)和醫(yī)療等最具活力的應(yīng)用市場交付從芯片、電路板到系統(tǒng)的卓越電子產(chǎn)品。Cadence 已連續(xù)六年名列美國財(cái)富雜志評選的 100 家最適合工作的公司。如需了解更多信息，請?jiān)L問公司網(wǎng)站 cadence.com。

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原文標(biāo)題：自動(dòng)駕駛——仍在繼續(xù)改進(jìn)的路上

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