自动驾驶芯片需要满足高吞吐与低时延

1 无人驾驶车辆的电子趋势

随着自动驾驶技术的发展, 汽车的智能化、网联化、电动化都是赛灵思关注的应用领域。展望未来，无人驾驶车辆的电子电气架构的发展趋势是从分布式处理单元到集中式域控制器，传感器则是向看得更远、更广、更清晰演进。例如相机传感器从1MP像素迈向2MP像素，而自动驾驶则需要4MP~8MP像素，AEB（自动包围曝光）相机将成为标准配置。FOV（场视角）增大，毫米波雷达从2D FFT迈向成像雷达，激光雷达则迈向固态和更低成本，驾驶员监控系统迈向座舱监控系统等。这一系列的变化持续演进，需要的是更加灵活、自适应的芯片器件所支持的架构，而赛灵思的灵活应变的FPGA及SoC系列正好可以满足这一需求。

在迈向自动驾驶的过程中，功能安全冗余、环境感知、多传感器数据融合、海量数据的处理等，都是目前行业急需解决的技术痛点。

赛灵思(Xilinx) 汽车电子系统架构师 毛广辉

2   赛灵思的解决方案

赛灵思器件的多核异构加速的特性，加上特有的自适应能力，可以帮助自动驾驶客户解决上述问题。主要体现在以下几个方面。

1)   赛灵思器件提供优秀的神经网络加速能力。MPSoC提供软核加速器DPU支持Caffe、TensorFlow、PyTorch，而Versal提供了AIE的硬核化加速器，两者均可实现高能耗比的算力输出。配合Vities AI软件工具链，客户可以很方便的部署自己的深度神经网络，实现算法的快速迭代。Vitis同时提供一系列的IP 库，可以用来加速前后处理，从而解决了加速瓶颈，实现了整体AI推断过程的加速，以最低时延提供最高吞吐量。

2)   赛灵思MPSoC提供丰富的I/O接口，对接不同种类和规格的传感器，使数据可以实现在硬件逻辑端侧的加速。另外，其MIPI支持速率高达2.5 Gb/s，GTH收发器速率达到16.3 Gb/s，同时支持多路Ethernet 以及逻辑侧扩展PCIe，从而实现更高的吞吐量。赛灵思独特的并行流水作业，使客户可以在单颗器件上同时实现高吞吐量和低时延。这对自动驾驶的安全性至关重要。高吞吐量且低时延这一特性，同样体现在了下一代Versal ACAP平台上，而且新平台还能够提供更加高速的I/O，包括高带宽存储（HBM）和片上网络（NoC）等技术。

3)FPGA逻辑资源的另一优势，体现在处理传感器数据的深度融合。深度融合是指原始数据（RAWData）的融合，其可以支持数据信息不会丢失，高精度和高准确率。而CPU或ASIC处理的是物体级（Object-Level）的融合，无法处理如此规模的并行矩阵数据。

4)   赛灵思提供的是车规级器件，并拥有FPGA的灵活性和可扩展性，满足了自动驾驶不同级别的需求。赛灵思提供XA车规级器件，覆盖从28nm工艺的FPGA、Zynq SoC，16nm工艺的MPSoC，及下一代7nm工艺的Versal ACAP。MPSoC符合功能安全ISO26262 ASIL-C，下一代Versal ACAP 符合功能安全ISO26262 ASIL-D。

5)赛灵思器车规级器件在符合AEC-Q100的同时，也遵循质量体系认证ISO9001 Certification、IATF 16969 Certification。同时符合信息安全的要求，以满足车载OTA功能的开发。赛灵思致力于为驾驶人员提供当今市场上最先进的安全特性。

6)   赛灵思与众多合作伙伴合作，积极建立生态系统，诸如AUTOSAR的部署，RTOS的部署等，从而助力自动驾驶。

赛灵思在汽车领域拥有超过 20 年经验，是当之无愧的汽车解决方案领先提供商。赛灵思汽车解决方案为当今与未来的自主驾驶模块提供了极致的软硬件划分灵活性，并辅以各种网络连接选项、独特的功能安全架构配置及安全特性。赛灵思已累计全球出货超1.9 亿件车规级器件，其中7 500万件用于量产型ADAS系统部署。赛灵思与全球200多家汽车企业合作，其中包括主流一级供应商、OEM 厂商和初创品牌等企业。

（注：本文来源于《电子产品世界》2020年12月期）