圍繞ADAS域控制器的關(guān)鍵器件進(jìn)行簡(jiǎn)要分析

佐思汽研對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)主流的高算力ADAS域控制器產(chǎn)品和技術(shù)信息進(jìn)行了研究匯總，如華為MDC、大疆ADAS域控樣機(jī)等。

本文將圍繞ADAS域控制器的CPU、MCU、存儲(chǔ)、接口等關(guān)鍵器件進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

01 CPU

在CPU選型上，各家域控制器為達(dá)到NOP/NGP等L2+級(jí)高階ADAS功能，均在追求大算力芯片，目前應(yīng)用較多的是英偉達(dá)Xavier和Orin。

英偉達(dá)的Xavier和Orin都內(nèi)置立體雙目硬核加速，可以直接硬線輸出視差圖（Disparity map），還有光流加速模塊，立體雙目的光流效果比單目好很多，對(duì)立體雙目企業(yè)來(lái)說(shuō)，最核心的軟件資產(chǎn)是立體匹配算法，大部分都是半全局匹配，但要真做的好，需要長(zhǎng)時(shí)間摸索。

英偉達(dá)Orin芯片基本參數(shù)，圖片來(lái)源：NVIDA官網(wǎng)

深度圖的計(jì)算主要是CPU的工作。深度圖之后是自由空間（Freespace）計(jì)算，主要由GPU負(fù)責(zé)。

02

域控制器里的MCU

一般來(lái)說(shuō)，ADAS域控制器用的MCU都是由英飛凌或NXP提供，特別是英飛凌的TC297X/397X系列，市場(chǎng)占有率很高。瑞薩、英飛凌和NXP的主流MCU都達(dá)到ASIL-D級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，如大疆ADAS域控制器工程樣機(jī)的MCU采用德州儀器TMS570LC4357，該芯片2014年推出，未通過(guò)ASIL認(rèn)證，只有AEC Q-100認(rèn)證。

2024年下半年，英飛凌計(jì)劃開(kāi)始量產(chǎn)采用28nm技術(shù)工藝的新AURIX TC4xx。AURIX TC4xx系列微控制器主要面向大量數(shù)據(jù)吞吐類應(yīng)用，如高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)、各個(gè)域控制器、新能源和網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)等。

英飛凌TC4xx架構(gòu)圖，圖片來(lái)源：英飛凌官網(wǎng)

MCU非常重要，這是保證域控制器達(dá)到ASIL-C/D級(jí)認(rèn)證最重要的一環(huán)。

03 接口

ADAS域控制器需要豐富的接口（視頻接口、以太網(wǎng)接口、CAN接口等）來(lái)連接各種傳感器設(shè)備，如：攝像頭、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、組合導(dǎo)航、IMU以及V2X模塊等。

攝像頭接口一般采用GMSL、LVDS、FPDLink等協(xié)議，毫米波雷達(dá)一般采用CAN/FD通訊，而激光雷達(dá)需要上傳大量的數(shù)據(jù)多采用以太網(wǎng)接口。

在大疆ADAS域控制器載板MCU上方是兩個(gè)以太網(wǎng)交換機(jī)，即Marvell的88EA6321，左邊是一個(gè)硬盤SATA接口，用Marvell的88SE9171芯片將SATA轉(zhuǎn)換為PCIe接口，絕大部分開(kāi)發(fā)板都不帶SATA接口，一般都用USB接口。88SE9171旁邊還有一個(gè)臺(tái)灣華邦Winbond的W25Q64JV，這是一個(gè)NOR Flash，容量為64Mb，應(yīng)該是存儲(chǔ)了簡(jiǎn)單的硬盤驅(qū)動(dòng)程序。

Marvell第一代車載以太網(wǎng)交換機(jī)88EA6321，是7端口以太網(wǎng)千兆性能交換機(jī)，充分符合IEEE802.3車載標(biāo)準(zhǔn)，支持AVB（音頻/視頻橋接功能），并支持低能耗以太網(wǎng)，可降低功耗。該款7端口以太網(wǎng)交換機(jī)集成了2個(gè)IEEE 10/100/1000BASE-T/TX/T端口、2個(gè)RGMII/xMII（這2個(gè)端口可配置成1個(gè) GMII）端口和1個(gè)SGMII/SerDes端口。

該交換機(jī)提供遠(yuǎn)程管理功能，可輕松連接和配置該設(shè)備。它通常是在主處理器和MCU之間的橋梁，也就是英偉達(dá)Xavier和德州儀器TMS570LC4357。

88EA6321是Marvell早期產(chǎn)品，目前Marvell的以太網(wǎng)交換器已經(jīng)演進(jìn)到第三代，不過(guò)Marvell比較先進(jìn)的產(chǎn)品通常只和大廠合作。88EA6321目標(biāo)市場(chǎng)是對(duì)安全要求不太高的場(chǎng)合，如車身控制器、Infotainment控制器和網(wǎng)關(guān)。最高也只支持1G，雖然特斯拉也在用這顆芯片，即使大眾這樣的傳統(tǒng)車廠的新產(chǎn)品不會(huì)用如此低帶寬的交換機(jī)，目前最先進(jìn)的設(shè)計(jì)，最高已經(jīng)支持10G，也就是千兆以太網(wǎng)，一般也支持到2.5G。

某些點(diǎn)云密度高的激光雷達(dá)，峰值速率可能會(huì)超過(guò)每秒100M，88EA6321不適合接點(diǎn)云密度高的激光雷達(dá)（用CAN更不可能了，CAN最高可用的只有0.5M帶寬），而目前主流的毫米波雷達(dá)都是CAN或CAN-FD接口，極少數(shù)4D毫米波雷達(dá)可選以太網(wǎng)輸出，默認(rèn)一般是CAN-FD。

04 存儲(chǔ)

與消費(fèi)電子領(lǐng)域相同，車端開(kāi)始規(guī)?；捎肔PDDR DRAM、UFS、eMMC等高速存儲(chǔ)器件，以滿足ADAS域控制器的系統(tǒng)、軟件級(jí)算法對(duì)數(shù)據(jù)傳輸與存儲(chǔ)需求。目前，主流域控制器存儲(chǔ)組合主要采用“LPDDR+UFS”的形式，與手機(jī)端存儲(chǔ)組合一致。

域控用存儲(chǔ)，美光走在了行業(yè)前列。其在2021年6月，美光推出首款車用UFS 3.1內(nèi)存設(shè)備產(chǎn)品組合，更具成本/密度優(yōu)勢(shì)。美光UFS 3.1的數(shù)據(jù)讀取性能是上一代 UFS 2.1的兩倍，連續(xù)寫入性能提高了50%，可滿足3級(jí)以上ADAS系統(tǒng)和黑匣子應(yīng)用中不斷增長(zhǎng)的傳感器和攝像頭數(shù)據(jù)對(duì)于實(shí)時(shí)本地存儲(chǔ)的需求。

理想L9 ADAS域控制器，便搭載了美光車規(guī)級(jí)LPDDR5 DRAM內(nèi)存和基于3D TLC NAND技術(shù)的UFS 3.1存儲(chǔ)芯片。截至目前，美光LPDDR5是業(yè)界唯一一款獲得汽車安全完整性等級(jí)ASIL-D認(rèn)證的內(nèi)存產(chǎn)品。

隨著車輛智能駕駛輔助等級(jí)提高，及高速/城市NGP、自動(dòng)泊車AVP等功能的逐步應(yīng)用，將進(jìn)一步帶動(dòng)車規(guī)DRAM容量、帶寬及產(chǎn)品要求。

容量方面，根據(jù)美光的數(shù)據(jù)，L1/2級(jí)汽車單車DRAM容量需求約8GB，L3級(jí)和L5級(jí)則分別提升至16GB和74GB。

帶寬方面，L2級(jí)DRAM帶寬一般為25-50GB/s，L3級(jí)時(shí)帶寬可達(dá)200GB/s，L4級(jí)之后帶寬將提升至1TB/s。

產(chǎn)品方面，L2級(jí)主要采用基礎(chǔ)的DDR2/DDR3，現(xiàn)階段L2開(kāi)始向L3升級(jí)，DRAM也將逐步往DDR4/LPDDR4/LPDDR5/GDDR5切換。

UFS層面，UFS由JEDEC特別定義為e-MMC的高性能存儲(chǔ)器替代品。它已經(jīng)成為主要的智能手機(jī)解決方案，并持續(xù)遷移到車載應(yīng)用和其他應(yīng)用當(dāng)中。UFS最終將超越e-MMC，成為主要的車載應(yīng)用存儲(chǔ)解決方案。

05 解串行

解串行的代表型號(hào)是德州儀器的DS90UB960。360全景魚眼鏡頭環(huán)視通常由Infotainment完成，環(huán)視的有效距離一般都在10米內(nèi)，不可能做遠(yuǎn)距離的ADAS，一般只用來(lái)泊車，ADAS域控制器不考慮360環(huán)視，再說(shuō)，一個(gè)DS90UB960足以對(duì)應(yīng)4個(gè)360環(huán)視圖像傳感器。



DS90UB960典型應(yīng)用圖，圖片來(lái)源：德州儀器

上圖是德州儀器DS90UB960的典型應(yīng)用圖，即接4個(gè)200萬(wàn)像素幀率30Hz的YUV444數(shù)據(jù)，或者4個(gè)200萬(wàn)像素幀率60Hz的YUV420數(shù)據(jù)，后者可能性更大。

DS90UB954是DS90UB960簡(jiǎn)化版，從4Lane減少到2Lane。與之配套的一般是DS90UB953。

推測(cè)特斯拉的車內(nèi)駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)用這顆芯片，因?yàn)閿z像頭的LVDS輸出不適合遠(yuǎn)距離傳送，基本上攝像頭都要配備一個(gè)解串行芯片，將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行用同軸或STP傳輸，這樣傳輸距離遠(yuǎn)且EMI電磁干擾更容易過(guò)車規(guī)。

這里需要說(shuō)明一下攝像頭的數(shù)據(jù)格式，通常由RAW RGB、YUV兩種。

YUV常見(jiàn)的有三種級(jí)YUV444，YUV422和YUV420。

計(jì)算帶寬的公式對(duì)RAW RGB來(lái)說(shuō)是像素×幀率×比特×4，比如一款攝像頭輸出30Hz，200萬(wàn)像素，那么帶寬是200萬(wàn)x30x8x4，即1.92Gbps，這個(gè)帶寬太寬了。

YUV444是像素×幀率×比特×3，即1.44Gbps，YUV422是像素×幀率×比特×2，即0.96Gbps，YUV420是像素×幀率×比特×1.5，即0.72Gbps。

ADAS通常對(duì)色彩考慮不多，YUV420足夠。除車載外一般多采用YUV422。







審核編輯：劉清