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恩智浦S32汽车处理器平台,还是为了向主机厂展示自家的技术

点击: 113 次  来源:http://www.shabbyhome28.com 时间:2020-03-02

毫无疑问,2015年,特斯拉为相对“沉寂”的传统汽车圈添了不少有趣的话题。不光因为Autopilot自动驾驶功能的出现让消费者得以窥见未来汽车发展的趋势,在车云菌看来,特斯拉通过OTA空中升级的方式,让用户无需费心即可享受便利的技术升级服务,这是特斯拉优于传统汽车的重要特点。而毋庸置疑的是,未来汽车会变得更像是一台大号的智能手机,即使经年累月,依然能够保持软件功能的“与时俱进”。

本周二,荷兰半导体供应商恩智浦推出了“全球首个完全可扩展计算架构S32”,主要面向OEM和Tier 1供应商,实现节点、软件和通用功能在汽车不同域、应用和SoC之间的重复利用。不过到2018年下半年之前,我们暂时还看不到任何基于该平台打造的芯片产品。

作为OEM厂商背后的科技巨人,供应商一贯都是低调的。现在的展会越来越多,但是供应商们并不会过多参与,尤其部分供应商参与车展的目的,还是为了向主机厂展示自家的技术。所以平常总能听到哪家主机厂又发布了神马技术,可其中往往少不了供应商的影子存在。

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不过,作为一家全球领先的汽车芯片供应商,恩智浦倒是对目前汽车研发所面临的挑战有深入的了解:不断膨胀的软件数量,不同的应用太过复杂难以集成等等,而这个时候推出S32,反映出恩智浦对ADAS和自动驾驶汽车市场的关注和思考,也是对其他竞争对手的“示威”。

汽车行业逐渐喧宾夺主的CES,又占着新年第一展的优势,也就成了供应商们的Show Time。

当然,传统汽车行业对OTA并不陌生。日产一直在利用OTA空中升级的方式为用户提供软件补丁;而福特联合微软,承诺为消费者提供下一代车载娱乐系统的持续升级。但这些传统车企提供的软件更新并不涉及发动机、变速箱、制动或悬挂系统等。而像特斯拉这种将Autopilot自动驾驶功能打包推送的方式,对其他主机厂而言,目前仍是“不可能”的事。

图片 2恩智浦S32汽车处理器平台

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在提到目前业界常见的“车内遍布着被当做ECU使用的汽车MCU”,恩智浦NXP汽车微控制及处理器事业部总经理兼集团副总马特·约翰逊(Matt Johnson)指出,“这些MCU的兼容性并不好,而且无法实现扩展和重复使用”。

三巨头:博世、大陆&德尔福

当然,一方面因为传统燃油车内部控制系统复杂,通过OTA要实现关键核心零部件功能的升级,面临的技术挑战要比特斯拉大得多;另一方面自然是出于“安全”考虑,毕竟开放权限会让车子暴露在开放的网络环境中,用户人身安全会面临很大威胁。目前不只是特斯拉,包括英伟达、恩智浦和瑞萨电子在内的三大芯片供应商都在针对传统汽车进行可升级软件平台的研发,但各家策略、形式却皆有异同。而下个月在美国拉斯维加斯举行的CES消费电子展上,我们将有望看到来自这三家芯片厂商的新品展示,至于厉害高低,届时再作探讨。

所以,推出全新S32汽车处理器平台的目的是为了解决上述问题。它允许车厂以更快更短的时间完成新车研发,保证消费者能很快开上新车型。据马特透露,“目前已经有15家顶级车企中的8家开始使用S32平台开发新产品,未来还会有更多的OEM加入”。

这三家德系老牌供应商都是涉猎众多,彼此之间的技术领域重复度也很高,不过从汽车电子类技术上说,解决方案之间却各有不同。

特斯拉带了个好头

而像德州仪器、瑞萨等其他汽车半导体供应商未来也可能会采取类似的平台产品战略,但目前并未看到什么实质性的动作。或许它们此刻已经在筹划,但从跨软硬件的扩展性来看,可能并不会提供如此范围广的解决方案。

博世

诚然,特斯拉在OTA空中升级技术的应用上,着实令其他主机厂和供应商“吓了一跳”。用英伟达汽车事业部高级总监Danny Shapiro的话说,是“无需改变车子的整个软硬件环境,即可实现功能的升级突破”。而今年英伟达要在CES上展出的依然是搭载了Tegra X1处理器芯片的DRIVE PX平台,不过相比去年的“概念演示”,今年英伟达将通过搭载了该平台的样机和工程车,以期令大家能够更直观地体验到这款产品的优劣。

安全、安保和OTA无线升级

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如果要说恩智浦S32计算架构对客户做出的最大承诺,莫过于为平台上所有的SoC、汽车不同域和应用之间提供「通用功能」。通俗点来讲,恩智浦计划让车内运行的任一MCU或SoC都能实现安全、安保以及OTA无线升级的功能。

博世这次与汽车相关的内容集中在两块内容上:

而谈到特斯拉带来的“光环效应”,「内嵌式视觉联盟」创始人Jeff Bier表示“可升级的汽车软件平台未来商机无限,因为它既能挽救车主的生命同时也能提高车子的使用效率”。英伟达作为一家从消费电子转入汽车制造的芯片供应商,目前虽面临客户资源少、行业经验不足的短板,但作为初入茅庐的“菜鸟”,类似DRIVE PX这样的集成式CPU平台对很多车企而言十分新鲜,甚至愿意在自己的新车型上尝试使用。

按照马特的说法,恩智浦借助几十年安全内核开发的经验,使ARM内核实现了ASIL-D最高级别的认证,因此S32使用的ARM Cortex-A、Cortex-R和Cortex-M都属于ASIL-D级的内核。

一是停车。停车场管理方案中,通过在路面安装的传感器来探测停车位是否被占用,然后将信息传送到后台服务器上,所有的数据合成为一张实时地图,供驾驶员在智能手机或网络上进行停车位的查询与导航。路边停车位监控的不同之处在于如何得知有空车位,这里靠的是车辆上的传感器,传感器发现路边停车位上有足够的空间用来停车时,则认为可以停车。同样信息会上传到云后台,附近车辆同步得到消息,有需求者自行导航。

相比之下,恩智浦和瑞萨电子都属于汽车芯片领域的两大顶尖供应商,比英伟达更经得起折腾,更需要技术革新以争取到更多优质客户。目前市面上有上亿辆汽车都搭载了由这两家公司供应的芯片产品。

这里需要指出的是,道路车辆功能安全标准 ISO 26262中对系统做功能安全设计时,前期重要的一个步骤是对系统进行危害分析和风险评估,识别出系统的危害并且对危害的风险等级——ASIL等级(Automotive Safety Integration Level,汽车安全完整性等级)进行评估。ASIL有四个等级,分别为A,B,C,D,其中A是最低的等级,D是最高的等级。

二是与驾驶安全相关的技术。比如带有触觉反馈功能的触摸屏,简单点说像苹果6S上的3D Touch;比如今年推出的逆行预警系统,在逆行十秒内会提供警告,能够安装到手机或者车载系统之中;再比如高速公路上的自动驾驶功能,目前博世已经在美国、德国和日本的道路上进行测试,预计到2020年开始量产。

初入茅庐,英伟达实力有待提高

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大陆

据车云菌了解,目前大多数汽车搭载的ECU数量都超过了50个,而每个ECU分别掌控不同的功能,有点类似分布式计算机系统的架构形式。此外,由于很多车子还携带有大量传感器,因此每个ECU还需要完成对传感器数据的预处理工作,之后再经由安全通道到达中央处理器处,完成数据融合和解析工作。

马特指出,恩智浦一直在尝试通过为每一片ECU增加故障工作的功能来不断提升芯片的功能安全标准。当一辆汽车出现故障时,不仅司机或(无人驾驶系统)会得到通知,同时允许故障工作模块介入并进行自我修复。而至于如何“自我修复”,或停车或继续行驶或原路返回,这都有主机厂决定,它们对此有不同的编程方式。由于故障运行功能的实现已经由芯片供应商承担,车厂这边就不会有那么大软件编程的压力,这也有助于加速新产品的早日落地。

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由于意识到了高性能处理器平台对软件升级和传感器数据融合的重要性,恩智浦选择并购飞思卡尔以弥补自身欠缺的优势。目前恩智浦向车企主推的是一款高性能多核网络处理器,该产品最开始由飞思卡尔的数字网络事业部研发。而面对闯入的潜在“劲敌”——英伟达,恩智浦汽车事业部总经理兼执行副总裁Kurt Sievers却表示“并不认可英伟达提供的解决方案形式。这让人想起了英特尔为了提升PC性能,而围绕CPU做出的一系列蛮力行为”。

安保(Security)是S32平台芯片具备的另一个重要的通用功能。很多年前,业界还在讨论是否有必要为车内使用的每一片MCU或MPU实现硬件安保,但这样的争论目前来看已经没有什么意义了。得益于恩智浦多年在银行卡安保上获得的经验,S32平台的MCU可以获得防边信道攻击(side channel attack)的能力。

大陆今年的展示重点依然是eHorizon,只不过相比之前的技术演示,今年搭载到了车辆之上,还与48V微混系统相结合,将会在拉斯维加斯进行实地演示eHorizon的能力。

事实是,英伟达目前并没有足够的实力,只通过提高处理器性能就能对整个汽车的架构进行革新并增强汽车的深度学习能力。英伟达目前在计算机图形处理领域,主要依靠的是基于GPU加速的深度学习经验。但如果要在汽车上得到应用,由于机器性质和结构的不同,因此以往的经验可能并不能发挥出相同的功效。

至于OTA无线升级,可能很多年前这项技术刚问世时,整个业内都不以为然。目前除特斯拉的量产车型具备内置的OTA升级能力外,其他车企也在考虑为今后生产的智能网联汽车增加这一功能,而且无论从安全还是安保的角度考虑,这项功能都是很有必要的。

在此之外,还有个「一键黑窗」的技能。自动根据车外环境来改变玻璃的透明度,辅助进行车内温度的调节,并据此减少二氧化碳的排放。据说用在出的年冬车上,能够将续航里程提升5.5%左右。

「安全」为主

只是一份“定位”声明?

德尔福

恩智浦认为要提高汽车的可依赖度,除基于高性能CPU打造的计算平台外,更安全的汽车网络架构同样必不可少。而为了实现这样的目标,恩智浦将精力主要集中在“如何增强车内网络的安全性”问题上,而车内网络又恰恰是重要数据流经的通道。

不过到恩智浦推出基于S32平台打造的量产芯片之前,可能很难下定论它到底能够为客户提供哪些功能。林利集团高级分析师Mike Demler就对S32平台芯片是否真正具备通用功能提出了质疑。

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据车云菌了解,恩智浦为每个人机交互界面都安装了类似“前门锁”之类的安全硬件装置,它可防止通过蓝牙、蜂窝数据和V2V联网设备传输进入车内的恶意数据的攻击。一旦数据源无法通过身份验证,那么该硬件装置会立即将此人机交互设备关闭。

诚然,恩智浦为MCU固化了ARM架构,但Demler指出,即便是同一家CPU厂商提供的内核(比如Cortex-A/M/R),你也可以使用不同的架构运行不同的软件。而不同的汽车处理器平台在朝着自动驾驶(需要实现深度学习等功能)发展时,它可能会需要定制化的架构来运行定制化的软件。比如恩智浦的S32V处理器上搭载的Cognivue视觉加速器。

在今年自动驾驶测试车成功横跨美国之后,德尔福在CES的展示则是对此前自动驾驶技术的升级,着重的方向在于进一步增加车辆与周围环境的沟通能力,除了常规的V2X技术之外,还希望通过DSRC技术来进行车与行人之间的沟通,以及通过共享车辆定位信息让驾驶员的家人与朋友发出共乘通讯。

那么这里还有个问题。对那些流动在汽车网络内部的数据,该如何对其安全性进行确认并防范时刻可能发生的攻击?Kurt Sievers将这种情况比喻为“看好房子内的走廊”。但由于汽车内部网络的主要结构分别包含了数量庞大的分支,因此这却是一件“说起容易做来难”的事情。恩智浦方面并没有对具体计划如何实施加以说明,Sievers只是称“目前我们有很多想法,仍在不断试验中”。

而且考虑到对深度学习的“调试”,Demler认为,“这和对其他软件的调试完全是两码事,而且这与调试任何特殊架构的处理器也不尽相同。可能使用同一套开发工具会带来很多便利,但像自动驾驶这样新兴的技术应用最好还是能有一套针对其开发的专门工具比较好”。

此外,德尔福还将在本届CES展上发布包括主动操控驾驶舱、3D仪表盘等,主动操控驾驶舱配合Eye glance系统,用隐藏的红外摄像头跟踪驾驶者的眼球运动,以推断其意图并开启相应的信息娱乐功能。3D仪表盘则是利用多层图形技术来打造。

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简短而言,Demler认为恩智浦此次推出S32计算架构,可以看做是对外做出的一项“定位”声明。

电装

当然,保护汽车不受网络黑客攻击,需要复杂周密的计划和执行过程。IHS汽车事业部负责车载娱乐系统&ADAS项目的研究总监Egil Juliussen表示“在进行黑客攻击研究中发现,几乎所有的接入点都可能「沦陷」”。

图片 11S32声称能够实现软硬件最大化的重复利用

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可以反悔吗?

缺乏未来应用验证?

V2X经过去年CES的洗礼之后,今年可以看到已经愈加普遍。德尔福之外,电装也将在CES上展示其V2X技术,来减少车辆碰撞的发生。

瑞萨电子北美汽车事业部副总裁Amrit Vivekanand,却将“OTA软件升级”这一项单独列出,他认为这是目前整个汽车工业面临的最大挑战之一。

另一个担忧在于S32平台的可扩展和可升级性到底能达到什么样的程度,比如未来何时会出现一套面向自动驾驶的全新处理架构。

除了V2X,电装还将展示健康监测系统,以及眼球侦测系统,来追踪驾驶者的实现轨迹,并根据其注视的焦点来做出相应提醒,以免视野长时间离开驾驶前方而发生安全事故。

Amrit Vivekanand在接受记者采访时称,“尽管2016年CES的很多参展商都会将自动驾驶汽车和V2V通讯技术作为重点展示对象,但其实OTA技术对传统车企而言,依然十分关键。但遗憾的是,目前针对软件可升级的汽车,如何确保其网络安全,需要多大容量的内存,以及处理器和网关数量需要达到什么规模,等等一系列问题都尚未达成统一意见”。

目前尚不清楚恩智浦计划为自动驾驶提供怎样的技术支持,是否有能够比肩英伟达Pegasus或Xavier的SoC产品。由于高通并购恩智浦一案仍在接受欧盟反垄断调查,因此两家公司并未公开讨论过未来针对汽车市场会有怎样的联合技术路线图。

日本电装公司近期与Morpho合作,通过图像处理技术进一步研发图像识别和深度机器学习。他们希望以此促进环绕监测科技的发展,包括像电子后视镜和其他使用自动驾驶和图像处理技术的驾驶辅助系统。

而针对「通过OTA软件升级的方式为汽车增加新功能」这一措施,有工程师对此操作的安全性、技术的健壮性以及车内数据的可用源头表示堪忧。当然你可以将软件更新包下载下来安装,但如果安装中途出现问题怎么办?你能像使用智能手机一样,,将汽车恢复至更新前的状态吗?

我们这里暂且先不谈无人驾驶汽车的问题。马特强调称,英伟达最新发布的Pegasus计算平台其实算是一种“端点解决方案”,它针对的是L5级自动驾驶的应用。尽管它的计算性能很强大,但你的车内仍需要有100个ECU运行,希望有部分ECU会采用恩智浦的产品。

乐视

所以「取消」功能看似不起眼,对汽车设计人员而言,却是挑战十足。按照Vivekanand的说法,要么将系统闪存扩容,要么再安装一枚内存条,用来存储系统更新前的状态数据。不过这两种解决方案貌似都不便宜。

在问及“随着未来对计算平台处理性能需求的提升,S32平台如何做出相应的改变?”时,马特表示,恩智浦不会只是诉诸于这一个平台。他指出,随着车企、供应商对S32平台采用率的提升,恩智浦计划为“特殊的需求”提供“定制化的解决方案”。

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这里车云菌做个假设。当你试图为车内的HVAC控制软件升级时,却发现卡在中间进退不得。如果有这么一个「取消」按钮的话,按下后,车机系统会告诉你进行重启操作,大约5-10秒后,HVAC原始数据读入,升级终止退回升级前的状态。而这也是瑞萨电子对可升级软件平台的期许和未来产品的开发方向。

Demler总结称,恩智浦有着范围甚广的汽车处理器产品阵列,都是基于ARM架构打造的,而客户显然也会将这些处理器应用于不同的系统中。因此,对恩智浦而言,它要保证客户能够在不同的产品线中对绝大多数软件进行重复利用,但这不意味着这些产品能够符合未来汽车的处理性能要求。

深谙造势之道的乐视,这一次依旧玩了把神秘,将会在拉斯维加斯有一场名为Le Future的发布会,内容尚且没有公布,有猜测乐视将会公布其新的全球战略。

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车云小结:

神秘的发布会之外,乐视在车联网上的布局此次都会亮相:与阿斯顿·马丁合作的EUI Auto,第二代横屏eoclink,以及带有语音识别盒子与远程控制硬件的轻车机。

瑞萨于本月初发布了「R-Car H3」车用计算平台,据称是“第一款用于可自动驾驶汽车的系统级芯片平台”。该平台基于ARM的Cortex-A57/A53多核处理器搭建,采用了ARM最新的64位CPU内核架构,在计算性能上不仅更胜一筹,同时在汽车功能性安全支持上亦有不错表现。

恩智浦在发布S32平台时表示,“采用了独特的技术独立架构,重新设计了整个微控制器系列的IP,打造了跨技术节点的通用功能,保障了硬件和软件行为的一致性”。

当然,无论是哪一种方式,最重要的是,乐视找到了一种在车载系统中展现其优势视频内容的方式——将视频内容音频化,并且免费提供。无论是在线直播,还是收费视频,这想必会是一个不小的诱惑。

车云小结:

要把包括MCU、MPU、不同可移植软件特性和硬件功能(比如嵌入式内存等)等集成在独立平台上是一件非常复杂的事情,而开发通用平台可以让这件复杂的事情变得相对容易些。恩智浦对这套通用平台策略的投资十分及时,不仅能够为客户提供更灵活的产品,同时也能将研发成本尽可能降至可接受水平。

英伟达、恩智浦与瑞萨的OTA之争

要说特斯拉对汽车工业的冲击,车云菌认为最突出的表现,是它剥离了传统汽车沉重迟滞的外壳,像智能手机般为用户提供了很多新鲜好玩的功能。而作为特斯拉GPU芯片供应商的英伟达,如何利用自己在图形处理、深度学习领域的专长,开发出契合目前自动驾驶技术发展趋势的汽车可升级软件平台,这对其占据市场重要位置,十分关键。至于收购了飞思卡尔的恩智浦以及在车用芯片领域摸爬滚打多年的瑞萨,面对英伟达的“入侵”,除保持自身优势外,开发差异化、深度定制化、用户体验更好的产品才有可能在这场争霸赛中胜出。

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在今年7月份克莱斯勒被破解事件之后,黑帽大会上特斯拉在防黑客上的表现让OTA在汽车界的重视程度也大大增加,瑞萨更是将OTA看做是汽车行业面临的最大挑战之一。

今年的CES上,英伟达、恩智浦与瑞萨都将会展示各自的OTA方案。

英伟达的优势领域一直是在图形处理领域,去年发布专为自动驾驶设计的Drive PX平台今年也将参展,据称有搭载Drive Px的产品与车型可供体验。不过在深度学习相关负责人被挖走之后,这个平台的后续表现如何值得期待。

将飞思卡尔全盘接受的恩智浦则完全是挺直了腰杆在说话,对于新增加的对手英伟达并不认为是威胁。瑞萨于本月初发布了「R-Car H3」车用计算平台,据称是“第一款用于可自动驾驶汽车的系统级芯片平台”。该平台基于ARM的Cortex-A57/A53多核处理器搭建,采用了ARM最新的64位CPU内核架构,在计算性能上不仅更胜一筹,同时在汽车功能性安全支持上亦有不错表现。

每年的CES上芯片厂商之间一争在所难免,除了英伟达、恩智浦与瑞萨之外,英飞凌也将在CES上展示最新的雷达芯片。不过其重点更多还是在消费电子类产品之上。

创业公司

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作为汽车行业的新生代力量,创业公司的劲头正盛,也引起了行业的足够重视。从今年洛杉矶车展同期举行的CCE(联网汽车展)开始,创业公司在这些展览上的出场率已经越来越高。今年车云菌将会重点报道这些新生代力量,在推进汽车技术创新和发展道路上,所做出的努力与所得到的成果。

现在创业公司涉足的领域已经越来越多,今年CES上就是软硬件具备。Mobileye将会展示其在自动驾驶技术上的最新研发成果,并宣布扩张计划细节内容;雷达创业公司Quanergy则表示会发布首款针对自动驾驶汽车的固态LiDAR,并固态LiDAR对安全、3D地图和工业自动化的影响。在联网安全备受关注的当下,跨界为汽车提供解决方案的公司以及专注汽车领域的公司也越多越多,Trillium就是其中一个。此外,语音识别等人机交互领域也有新玩家出现。

车云菌已经开始打点行囊,准备飞往拉斯维加斯进行为诸君带来现场报道。同在前方的小伙伴欢迎分享参展感受,未能亲临的也不要遗憾,届时车云菌将有直播奉上。在CES正式开展之前,还将继续带来其他内容预告。敬请关注。

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