FPGA在汽車設(shè)計(jì)中的作用

以智能化、電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化為代表的汽車“新四化”時(shí)代，正在加速推進(jìn)汽車行業(yè)技術(shù)和架構(gòu)的快速演進(jìn)。例如，傳統(tǒng)的分布式方案將被集成式方案取代，包括ECU、傳感器在內(nèi)的硬件會(huì)得到高度整合；汽車OEM會(huì)更關(guān)注客戶在接口軟件層面上的創(chuàng)新，以及為終端客戶提供差異化產(chǎn)品的能力。

同時(shí)，電動(dòng)汽車、自動(dòng)駕駛、高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)和車載信息娛樂系統(tǒng)等市場(chǎng)需求的猛增，也大大增加了OEM廠商對(duì)汽車系統(tǒng)電子組件的依賴。根據(jù)德勤(Deloitte)的預(yù)計(jì)，到2030年，電子系統(tǒng)將占據(jù)新車成本的45%左右。

但可能有一些不太被了解的事實(shí)是，FPGA在當(dāng)今最新的汽車設(shè)計(jì)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。對(duì)于技術(shù)先進(jìn)的汽車來說，采用多達(dá)10-12片F(xiàn)PGA的情況并不少見，它們通常是不同類型的，并執(zhí)行一系列重要功能。

例如在智能座艙領(lǐng)域，儀表板、信息娛樂系統(tǒng)和屏幕顯示正趨向高度集成，屏幕上需要展示的內(nèi)容不僅日趨豐富，消費(fèi)者還希望獲得更高色域、更高對(duì)比度的顯示質(zhì)量。同時(shí)，車載視覺系統(tǒng)和人工智能技術(shù)也被大量應(yīng)用于駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(DMS)、手勢(shì)識(shí)別、語音控制和車艙內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)(IMS)應(yīng)用中。于是，很多車廠目前都在利用低功耗FPGA具備的可編程、并行處理能力強(qiáng)、功耗低、散熱少的特點(diǎn)，加速引入相關(guān)FPGA平臺(tái)。

而在高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)應(yīng)用中，最新數(shù)據(jù)顯示，一輛L3級(jí)別的自動(dòng)駕駛車輛將至少配置16個(gè)以上的各型傳感器，由于主處理器需要連接不同的傳感器接口進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，而且汽車接口也尚未實(shí)現(xiàn)真正標(biāo)準(zhǔn)化，所以利用FPGA的可編程特性對(duì)不同傳感器進(jìn)行聚合/橋接，或是實(shí)現(xiàn)I/O接口擴(kuò)展，也是新趨勢(shì)之一。同時(shí)，考慮到汽車平臺(tái)的開發(fā)可能需要5-10年的時(shí)間，方案是否具備可拓展性也左右著用戶的選型決心。

另一個(gè)值得關(guān)注的領(lǐng)域來自電動(dòng)汽車，尤其是伴隨著碳化硅等寬禁帶半導(dǎo)體的廣泛使用，傳統(tǒng)DSP甚至多核DSP控制的精度越來越難以滿足汽車行業(yè)對(duì)驅(qū)動(dòng)控制的時(shí)效和正確度要求的提升，而FPGA作為替代方案正在被大量使用。

安全性和可靠性對(duì)于任何汽車應(yīng)用都至關(guān)重要。伴隨車內(nèi)越來越多傳感器、自動(dòng)控制和網(wǎng)絡(luò)連接的出現(xiàn)，系統(tǒng)遭受惡意攻擊的概率大幅增加，OEM廠商必須要能夠即時(shí)檢測(cè)到漏洞并防止網(wǎng)絡(luò)攻擊，還需要電子系統(tǒng)能夠在嚴(yán)酷的環(huán)境中穩(wěn)定安全運(yùn)行。對(duì)半導(dǎo)體器件來說，增加硬件安全引擎，使之能夠在遭到未經(jīng)授權(quán)的訪問時(shí)對(duì)固件進(jìn)行保護(hù)、檢測(cè)和恢復(fù)，就顯得更為關(guān)鍵。

為此，萊迪思日前面向車載信息娛樂(IVI)系統(tǒng)高速視頻互連、5GbE車載網(wǎng)絡(luò)(IVN)和ADAS傳感器數(shù)據(jù)處理等應(yīng)用，推出了擁有領(lǐng)先的低功耗、高性能以及同類產(chǎn)品最小尺寸的CertusPro-NX汽車級(jí)FPGA系列產(chǎn)品。

作為Nexus家族的第四款產(chǎn)品系列，自面世以來，CertusPro-NX一直被萊迪思視作主流FPGA市場(chǎng)的“新標(biāo)桿”，無論是功耗設(shè)計(jì)、系統(tǒng)帶寬、邊緣處理，還是可靠性、封裝多樣性等多個(gè)方面均得到了大幅提升，ADAS系統(tǒng)中的傳感器接口橋接、智能系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)協(xié)同處理、5G通信基礎(chǔ)設(shè)施中的高帶寬信號(hào)橋接等創(chuàng)新應(yīng)用均將因此獲益。

與競(jìng)品相比，CertusPro-NX汽車級(jí)器件不僅擁有行業(yè)領(lǐng)先的能耗效率和可靠性，還在超小的封裝尺寸中提供了行業(yè)最佳的系統(tǒng)帶寬，且是同類產(chǎn)品中唯一支持LPDDR4外部存儲(chǔ)器的FPGA產(chǎn)品。CertusPro-NX汽車級(jí)器件支持高達(dá)8.1Gbps的SERDES、高達(dá)96k的邏輯單元，擁有同類產(chǎn)品中最多的片上存儲(chǔ)器資源，從而實(shí)現(xiàn)的高效處理。

事實(shí)上，這并不是萊迪思在汽車領(lǐng)域的首次嘗試。面向汽車照明、信息娛樂系統(tǒng)和遠(yuǎn)程信息處理等通用需求的ECP/Certus系列，專為高速視頻和傳感器優(yōu)化的CrossLink系列，以及為汽車設(shè)計(jì)中的平臺(tái)管理和安全應(yīng)用打造的MachXO系列，構(gòu)成了萊迪思汽車解決方案的三大模塊化硬件平臺(tái)。再輔之以Radiant/DIAMOND/Propel設(shè)計(jì)環(huán)境，和mVision、Automate和sensAI解決方案集合，一個(gè)完整的“模塊化硬件平臺(tái)+參考設(shè)計(jì)+神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)IP核+定制設(shè)計(jì)服務(wù)”矩陣呼之欲出，汽車相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程、上市時(shí)間正得以加速和簡(jiǎn)化。

編輯：黃飛

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