TI的可扩展型 TDA 高性能SoC产品系列
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简介
德州仪器 (TI) 的 TDA5 SoC 系列专为高性能计算打造，可提供每秒 10 万亿次 (TOPS) 至 1200 万亿次 (TOPS) 运算的边缘人工智能算力，能效比超 24 TOPS/W。此外，该系列支持芯粒的设计，采用标准 UCIe 接口，具备出色的可扩展性，能让设计人员基于单一产品组合，实现多种功能配置，并且支持最高 L3 级自动驾驶。
产品特性
处理器内核：
多达八个 Arm Cortex-A720AE MPU
支持锁步
实时处理 CPU：
多达 6 个 Arm Cortex-R52+（或 3 对锁步）
用于多核处理的虚拟化
系统/SOC CPU：
8 个双核 Arm Cortex-M55（锁步）
DSP/AI 处理：
多达 4 个 C7 神经处理单元 (NPU)
多达 400 个 TOPS
视觉和视频处理：
多达 16 个摄像头
DMPAC：密集光流、立体视差引擎
4 个 CSI-2 RX 接口，1 个 CSI-2 TX 输出
GPU 和显示处理：
Imagination DXS 系列 GPU
产品说明
TDA5 高性能计算 SoC 系列旨在提供安全高效的边缘 AI 性能，具有集成的 C7 NPU 和芯片就绪架构，提供高达 1200TOPS 的性能。这使得软件定义车辆可以无缝推进到 L3 自动驾驶模式，同时在城市和高速公路环境中都可以实现有条件的自动化。此外，TDA5 SoC 凭借先进的传感器处理、网络安全和功能安全特性，非常适合工业运输、人形机器人、工业机器人以及航天和国防等类似应用。
TDA5 SoC 具有多个专用子系统，每个子系统都针对高性能计算和跨域应用日益增长的需求而量身打造。这些子系统包括用于安全性、视觉处理、边缘 AI、显示渲染和网络的专用处理内核和硬件加速功能。通过分流这些任务，SoC 的 MPU 和 MCU 内核可腾出资源，专注于运行用户应用软件。此外，由于支持 PCIe、以太网和其他汽车标准外设，可在不同组件和系统之间实现安全的高速数据传输。
TDA5 架构基于二十年来在汽车处理器市场的领先优势，旨在为各种应用提供可扩展的高性能解决方案。由于TDA5 系列是 TDA4 系列的升级版，为 TDA4 开发的软件可以轻松扩展到 TDA5 系列，同时所需的返工极少。因而可以重复使用软件资产，并支持开发更复杂、更高级的应用程序。TDA5 系列凭借独特的高性能实时处理和分析内核的组合，外加用于图像信号处理的最新 C7 NPU 和下一代加速器，成为适用于各种摄像头、雷达、传感器融合和 AI 应用的理想解决方案。
TDA5 系列为传统计算机视觉和深度学习算法提供高性能计算功能，并具有业界领先的能效比。凭借高度的系统集成，先进汽车平台的成本得以降低，并可在集中式电子控制单元、多传感器域或集中式汽车计算机中支持多种传感器模态。主要的处理内核和加速内核包括：具有标量和矢量内核的最新一代 C7 DSP，专用深度学习加速单元，用于通用计算的最新应用处理内核和 GPU 内核，视觉和成像子系统单元，视频编解码器，网络数据包处理加速器和以太网交换机，以及专用的安全子系统。这些内核经过精心集成，整合到从底层全新设计的 SoC 架构中，以支持系统级功能安全，从而确保安全关键型应用的极高可靠性和性能。
产品应用
汽车：
自主传感器融合/感知系统，包括摄像头、雷达和激光雷达传感器
ADAS 域控制器
高级环视和泊车辅助系统
非公路用车控制
工业:
具有安全功能的工业移动机器人 (AGV/AMR)
建筑和农业
航天和国防
设计参考
德州仪器 (TI) 和 Synopsys 为 TDA5 高性能计算 SoC 系列开发了一个 Virtualizer
Development Kit (VDK)，其中包括 TDA54-Q1。TDA5 VDK 使开发人员能够在初始芯片样片之前对 TDA5 系列中的器件进行评估、开发和测试，通过一个适用于物理和虚拟 SoC 的软件开发套件 (SDK) 实现无缝的开发周期。TDA5 系列中的每个器件都有相应的 VDK，以实现通用的虚拟化设计和一致的用户体验。
与 VDK 一起，TI 和 Synopsys 提供了附加组件以创建完整的虚拟开发环境。下图提供了可用资源的概览，其中包括：
• 虚拟原型，即 TDA5 SoC 的仿真模型。
• 来自 Synopsys 的部署服务，这是使开发人员能够将 VDK 与其他虚拟组件或工具集成的加载项和接口。
• TDA5 及 TDA54-Q1 软件开发套件的文档。
• 每个 TDA5 VDK 和 SDK 的参考软件示例可以帮助开发人员入门。
为什么虚拟化很重要
虚拟化设计无需物理硬件即可实现软件开发，从而大大缩短了汽车开发周期。这使开发人员可以通过提前启动软件并在物理硬件可用后迁移到物理硬件，从而加快或“左移”开发。此外，早期的软件开发延伸到生态系统合作伙伴，使得关键的第三方软件组件可以提前供使用。
通过虚拟化加快开发
TDA5 VDK 可帮助软件开发人员更有效、更高效地工作，使他们能够使用软件在环测试，因此他们可以通过虚拟方式进行测试和验证，而无需昂贵的道路测试。与通常通过物理 SoC 引脚暴露的情况相比，开发人员可以使用 TDA5 VDK 来增强调试功能，并更深入地了解内部器件运行情况。TDA5 VDK 还提供故障注入功能，使开发人员能够模拟器件内部的故障，从而更好地了解软件在出错时的行为。
虚拟化的可扩展性
可扩展性是 TDA5 VDK 的另一个主要优势，因为虚拟化平台不需要交付，使开发团队可以更快地提升速度，并通过为正在进行的项目分配资源来提高响应速度。TDA5 VDK 还支持自动测试环境，因为开发团队可以用在远程计算机上运行的虚拟环境取代传统的“电路板场”。这有助于汽车制造商简化持续集成、持续部署 (CICD) 工作流程，从而更高效地完成测试。
由于 TDA5 VDK 也可用于未来的 TDA5 SoC，因此开发人员可以跨多个工程扩展工作。如果开发人员将 VDK 用于特定的 TDA5 器件（例如 TDA54），则他们可以在虚拟环境中探索 TDA5 系列中的其他产品，而无需更改硬件配置。
系统集成
TDA5 VDK 等虚拟化设计为开发人员构建完整的数字孪生模型奠定了基础。通过虚拟化 SoC，它可以与其他虚拟组件和工具集成，以创建更大的仿真系统，例如完整的 ECU 网络。图 3 显示了开发人员如何利用 Synopsys 平台的功能将 VDK 与其他虚拟组件集成并模拟完整的设计。
数字环境仿真工具还可与 TDA5 VDK 集成，以便在模拟驾驶场景中进行虚拟测试，使开发人员能够快速执行可重现的测试。TDA5 VDK 还允许开发人员利用 Synopsys 广泛的工具和合作伙伴生态系统，充分利用他们的虚拟开发体验
为什么可扩展高性能 SoC 是自动驾驶汽车的未来
面向下一代汽车设计的 SoC中央计算架构的核心是异构 SoC，它集成了各种 IP 块并支持高级软件（如 TDA54-Q1），这是 TDA5 系列 SoC 的第一款器件。
虽然市场上有多种类型的高性能 SoC，但与主要基于单个计算元件（如图形处理单元）的 SoC 相比，采用各种计算元件的 SoC 更节能，并且能够提高中央计算 ECU 的性能。具有各种计算元件的 SoC 可以简化高级自动驾驶功能软件的开发、部署和执行，因为它们可以将特定任务卸载到由专用板载存储器提供支持的专用 IP 块，包括高性能神经处理单元 (NPU) 和视觉处理器。
TDA54-Q1 等异构 SoC 凭借以下优势，为更多车辆带来更高的自动驾驶能力和设计灵活性：
• 可扩展的 AI 性能。在边缘 AI 功能方面，TDA5 SoC 的设计采用了符合汽车标准的最新 5nm 工艺技术，并具有基于 TI 专有 C7 数字信号处理架构的集成式 NPU。这些技术有助于提供高效的功率范围和可扩展的 AI 性能，实现从 10 万亿次运算/秒 (TOPS) 到 1200 万亿次运算/秒 (TOPS)。工程师可以利用这些 SoC 的 AI 资源，通过支持数十亿参数大型语言模型、视觉语言模型和高级变压器网络，提高车辆响应能力。这种 AI 性能水平会随着时间的推移而扩展，以满足不同应用要求不断变化的需求，从支持自适应巡航控制等 1 级功能一直到 3 级自动驾驶（涵盖指定条件下的条件驾驶自动化或自动驾驶）。
• 安全优先架构。TDA5 SoC 通过跨域硬件安全架构提供更高级别的专业性能和效率，该架构可提供确定性的实时监控，而软件无法单独实现。这种性能使 OEM 能够满足汽车安全完整性等级 D 要求，这是国际标准化组织 26262 标准中的最高风险分类。TDA5 SoC 采用了 Arm 最新的 Armv9 内核，其应用核心和微控制器核心均具备锁步运行能力。
• 芯片就绪型架构。TDA5 SoC 系列的可扩展性不限于其处理性能；这些器件还采用了芯片就绪型架构。芯片技术是一种新兴的半导体架构设计方法，其中各个集成电路的作用与异构 SoC 中的 IP 块类似，允许专用芯片进行模块化设计。通过对通用芯片互连高速接口开放技术标准的内置支持，TDA5 SoC 可通过未来的芯片扩展实现更高的可扩展性和适应性，为开发人员提供适应未来需求的面向未来的平台。
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