Giriş: Modern Araçların Dijital Nervous Sistemi
Gelişmiş Sürücü-Assistance Systems (ADAS), otomotiv endüstrisindeki en önemli teknolojik değişimlerden birini temsil ediyor.Bir zamanlar lüks araçlara özel olan özellikler - otomatik acil frenleme, şerit tutma yardımı, a Adaptif bir seyir kontrolü ve kör nokta izleme - bu verileri hızla bir kez daha iyi kamera veya radarlar eklemenin bir meselesi değildir; otomotiv elektroniklerinde, giderek daha sofistike mikroişlemciler tarafından üretilen verilerin hacmi.
Bu mikroişlemciler merkezi karar verme merkezleri olarak hizmet eder, ADAS'deki mikroişlemcilerin vazgeçilmez rolünü, mimarisini ve işlevlerini ve tüm araç özerkliğine doğru yolda sahip oldukları derin etkiyi keşfederler.
Dağılıştan Orta Mimarilere Dağın
Modern mikroişlemcilerin rolünü tam olarak takdir etmek için, biri, aracın elektrik ve elektronik (E/E) mimarisinin dönüşümünü anlamak zorundadır. Geleneksel araçlar, bazen yüzlerce, dağıtılmış Elektronik Kontrol Birimleri (ECUs), her biri tek bir işlev için sorumlu, güç pencereleri veya anti-lock frenleri gibi.Bu yaklaşım, araçtaki birden çok sensörden veri füzyonunu gerektiren bir yaklaşımdır.
Endüstri, alan merkezli ve zonal mimarilere geçiş yapıyor. Bu modelde, güçlü alan kontrolörleri - otomatik vazo park veya otoyol pilotu gibi özellikler için gerekli olan karmaşık sensör algoritmalarının oluşturulması ve işlenmesine olanak sağlıyor. Mikroişmanlık ve işlem verileri daha önce çok basit bir mantık ünitesinden sorumluyor; bu konsolidasyon ağırlığı azaltır, basitleştirilmiş AI modelleri.Bu mimari değişimleri azaltır ve otomatik olarak inşa edilmiş yazılım algoritmaların inşa edilmesi gereken karmaşık sensör füzyon algoritmalarının oluşturulmasını sağlar.
Silikonu Yasaklama: Mikrokontrollerden Sistemlere-on-Chip
Bir araçtaki tüm işlemciler aynı değildir. ADAS uygulamasının özel işleme gereksinimleri gerekli olan silikon türünü belirler. Farklı işlemci aileleri arasındaki ayrımı anlamak modern otomotiv sistemlerinin karmaşıklığını anlamak için gereklidir.
Mikrokontroller (MCUs) ve Fonksiyonel Güvenlik (ISO 26262)
Güvenlik-kahkalama, frenleme, direksiyon ve havabag dağıtım gibi zaman-düzeltme işlevleri için tasarlanmıştır. Bu cihazlar, hataları yakalamak için paralel olarak aynı hesaplamaları çalıştırıyor, yerleşik olarak (BIST), ve hata-korulama kodu (ECC) için uluslararası bir standart.Bu "güvenli" MCUs özel kilit kilitlenmeli çekirdekler, Acil olmayan görevleri yerine getirmek için aynı hesaplamaları otomatik olarak çalıştırıyor.
Sistem-on-Chip (SoC) ve Heterojen Hesaplama
ADAS algı ve planlama katmanları için, kameralardan büyük miktarda veri toplama, kapaklı ve radarın işlenmesi gerekir, geleneksel MCUs gerekli hesaplama gücü yoksundur.Bu, yüksek performanslı SoCs'in oyuna girmesi için gereken yerdir. Bu çipler heterojen bir hesaplama platformlarıdır, çok sayıda çekirdek türü tek bir ölü öğrenme aracı için entegre eder: güçlü CPU kümeleri (ARM Cortex-A serisi) genel amaçlı yazılımlar için uygun yazılımlar için uygun yazılımlar için, Dijital Signal Processors (DSPs) ve özel donanım hızlandırıcıları içerir.
ADAS Processing Boru Hattında Temel Fonksiyonllar
ADAS mikroişlemcinin çalışması sürekli bir döngüye ayrılabilir: Sense, Perceive, Plan ve Act. Her aşama işleme donanımında eşsiz talepler getiriyor.
Sensör Fusion ve Perception
İlk aşama, kameralardan hammadde almayı içerir, radar, kapaklı ve ultrasonik sensörler. Mikroişlemcinin rolü, bu verileri tek, tutarlı bir şekilde, dünya modeline sokmak gibi algılanır.Her sensör türü, farklı işleme talepleri tanımlar.Döneticileri (ISP)[Döneticileri)[Döneticileri)[Döneticileri)
Karar Verme ve Yol Planlaması
Çevre anlaşılınca, sistem ne yapacağını karar vermelidir. Planlama katmanı, bu şerit değişikliğini sorunsuz bir şekilde yürütmek için işlenmiş bilgileri kullanıyor mu?Bu aşama genellikle SoC'nin Davranış planlamasını (örneğin, Modelleme Kontrol (MPC) ve hareket planlamasını kullanarak (örneğin, kesin bir yönlendirme ve hızlandırılabilir Markov Karar Süreçleri) içerir.
Araç Kontrolü ve Aklım
Son aşama, planlı eylemleri fiziksel komutlara tercüme ediyor. Üst düzey SoC, istenen yörüngeyi güvenlik-kırık MCU'lara iletmektedir. Bu özel MCU'lar, daha sonra, hareket edenlere kesin sinyalleri göndererek komutlar yürütüyorlar, frenler ve direksiyonlar.Bu el-Düzücüler arasındaki bu el-performasyonlu işlemler, NAK'ın karmaşık algısını, AI'nın karmaşık algısını, güvenlik-kritik bir şekilde yürütmesi, en yüksek işlevsel güvenlik standartlarına uygun olarak, (ASIL-D) verimli bir şekilde, bu tür işlem birimlerin (CPU) kritik bir şekilde yönetilmesi, NICE'nin gerçek bir şekilde yönetilmesi, DPU'nin zorlanmasıdır.
Otomotiv Süreçtörler için Anahtar Teknik Gereksinimler
ADAS için bir işlemci geliştirmek, tüketici elektronik cihazı için birini tasarlamaktan daha zor. Gereksinimler dört ana sütunda dönüyor: Performans, Güç Verimliliği, Güvenlik ve Güvenlik.
Tamamlanan Performans (TOPS, DMIPS, FLOPS)
Bir seviyenin bağımsızlığı ile gerekli olan performans. A Level 2 sistemi (hands-on) yaklaşık 10-30 TOPS (Operasyonlar için Operasyonlar İkinci) AI inference için gerekli olan ölçekler. A Level 4 sistemi (gözler-off) for robotaxisS perfoTOPS) Bu talep, en gelişmiş yarı iletken üretim süreçlerinin kullanımını gerektirir (7nm, 5nm ve ötesinde).
Red dışı ve Fallback Operasyonları için Mimarlık
Daha yüksek düzeydeki bağımsızlık (L3 ve yukarıdaki), işlem mimarisi başarısız olmalıdır ve ADAS işlevleri genellikle ASIL B, ASIL D veya bir bölme (ASIL) için gerekli olan bir sistem için, ASIL D'nin tüm donanım seviyesindeki konfigürasyonları içermelidir.
Cybersecurity ve Donanım Güvenliği Modülleri
Araçlar daha bağlantılı ve yazılım tanımlı hale gelirken, siber saldırılar için hedefler haline gelir. ADAS işlemciler, işlevsel güvenlik modülleri (HSMs), ve güvenli çizme, güvenilir yürütme ortamları (TEE), ve aşırı hava durumu (OTA) güncellemeler için ISO 21434 standardının ISO 26262'yi işlevsel güvenlik için korumak için güvenli bir donanıma sahip olmalıdır.
Endüstri Peyzajı ve Lider Yarısık Platformlar
Özerk araçlar için "birbirbir" sağlamak için yarış dinamik ve rekabetçi bir manzara yarattı. Birkaç önemli oyuncu yüksek performanslı ADAS SoC pazarına hükmeddi, her biri ayrı bir mimari felsefe ile.
- [FONT=0]NVIDIA: [Dönetici: [Dönetici:0]NVIDIA: [2000 TOPS) ve DRIVE (NVIDIA DR) [FONTIVE Thor (2000 TOPS) merkezileştirilmiş, AI-ilk araç mimarisi için tasarlanmıştır. onların gücü DRIVE veya olgun yazılım ekosistemi ile yüksek performanslı alandadır.
- [FONT:0)Qualcomm:[[Dönetici: [Dönder: · 3 ), her iki dijital kokpit ve ADAS iş yüklerini tek bir SoC'de işlemek için tasarlanmıştır. Bağlantı ve mobil güç verimliliği onlara bir yüksek avantaj sağlar.
- [FONT=0)Mobileye (Intel): [FONTS uzayında bir gazabı, Mobileye EyeQ serisini sunuyor, bu da vizyon tabanlı ADAS için inşa edilmiş olan, EyeQ Ultra, birçok CPU çekirdeği ve kamera-ilk yaklaşımı için optimize edilmiş.]
- [FONT:0]Texas Instruments, NXP ve Renesas: Bu şirketler, temel kontrol ve davranış katmanını ele alan güvenilir, güvenlik sertifikalı işlemciler ve MCUlar sağlar, cihazlarının arka kemiği oluşturur.
ADAS Processor Design ve Entegrasyonda Zorluklar
Hızlı ilerlemeye rağmen, önemli zorluklar bu karmaşık çipleri pazara getirmek ve onları araçlara entegre etmek için kalır. Küresel yarı iletkenlikli bir eksiklik, otomotiv tedarik zincirinin kırılganlığını açığa çıkarabilir. Yüksek uç ADAS SoCs, kapasitede ve son derece pahalıya mal olan lider düğümlere güvenir. 5nm çipine tek bir maske birkaç milyon dolara mal olabilir.
En kritik teknik meydan okuma termal yönetimdir. Yüksek performanslı SoCs, veri merkezlerinde bulunan sofistike soğutma sistemleri oluşturabilir. Yüksek TOPS'i sağlam bir güç ve termal bütçe içinde otururken yüksek çözünürlükte bulunan çipler, yazılımların karmaşıklığı - gerçek zamanlı işletim sistemlerinin (QNX, AUTOSAR Classic), zengin işletim sistemlerinin (Linux, AUTOSAR Adaptive), ve AI çerçeveleri (TensorFlow,Torch) - silikon satıcılar ve oto üreticileri arasındaki işbirliğinin karmaşıklığı ve doğrulaması.
Geleceğin: Ortalanmış Hesaplama ve Yazılım Savunmalı Araç
yörünge açık: dün dağıtılan ECU'lar küçük bir süper bilgisayar sayısına yol açıyorlar. "yumuşak araç" kavramı (SDV) mikroişmanlık ve esneklik ile bağlantılı olarak.
Gelecek araç mimarisi muhtemelen birkaç alan veya bölge kontrolörleri ile ilgili olacaktır - ADAS için tek bir merkez hesap platformu, bilgitainment ve vücut kontrolü. Bu yakınlık, birçok iş yüküyle aynı anda işlemek için tasarlanmış çipler ile, çipiz mimarileri, gelişmiş paketleme (2.5D/3D), ve daha hızlı bir şekilde tek bir şekilde otomatikleştirilmiş araç güvenlik sistemleri (PCIe Gen 5/6) için, özellikle de jeneratif ağ hızlandırıcıları işlemek için tasarlanmış olan ağ hızlandırıcıları entegre edecektir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Mikroişlemciler ADAS devriminin rakip kahramanlarıdır. Önümüzdeki yolu yorumlayan AI süper bilgisayarlarına kadar, güvenli, bağımsız ulaşımın ikinci olarak trilyonlarca operasyon gerçekleştirmeye muktedir olduğu yataklı bilgisayarlardır.Güvenlik sertifikalı MCU, frenlerinizi garanti eden teknoloji derinliğine ve daha akıllı araçların arkasındaki dönüşümleri garanti eder.