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作者：Jake Kochnowicz——汽车部门高级总监，Imagination公司

前言

对于汽车业来说，现正是令人振奋的时刻。从采用化石燃料的内燃机引擎到现今产值高达5000亿美元的汽车电子业，汽车朝电子化发展的趋势对制造商和消费者而言都是巨大的转变。这也反映出，乘驾体验已经不再相同了！从内部设计来看，数字正在取代模拟，无论是人机接口（HMI）还是引擎传动系统，电子技术在汽车功能中扮演着日益重要的角色，推动着从胎压监控到先进驾驶辅助等所有系统到朝全自动驾驶的目标迈进。同时，为了因应这些改变，汽车的底层数字基础架构亦正在演进，从多个分散的电子控制单元（ECU）朝更集中式的运算架构移转。

 尽管这些趋势带来了正面进展，但却也使汽车制造商遭遇前所未有的新挑战。采取新营运模式的新进业者也正摩拳擦掌地竞逐新商机。面对此新的竞争，汽车制造商和供货商都必须快速学习和应变，因为他们过去所熟悉的技术和流程都正在迅速演进中。

 如今，汽车电子已是规模达5,000亿美元的产业，并将持续成长。过去15年来，Imagination一直将其技术方案提供给汽车产业，并已在车载HMI领域拥有45％的市占率 ─ 今天，有超过3亿辆行驶在道路上的汽车采用了我们的绘图技术。

 在本文中，我们将详细说明汽车电子平台架构所面临的改变。我们将讨论HMI的进展、人工智能和自驾车的兴起、功能安全的重要性，以及汽车连网骨干的改变 ─ 并说明我们将如何协助您解决这些问题。汽车产业正展开了一趟新的旅途，我们期待您的共同加入。就让我们开始吧！

重新打造 ─ 汽车架构将如何改变

汽车的电子架构正历经全面性的演进。随着我们进入一个电气化的汽车世界，不再有内燃机引擎独特的声音和感受时，软件和半导体技术将逐渐成为差异化竞争的基础。因此，汽车制造商正寻求改善人机接口（HMI），以为驾驶和乘客提供令人振奋的新体验。最新的顶级车款将拥有分辨率8K的大尺寸多屏幕显示，先进的抬头显示器（HUD）可在挡风玻璃内提供AR功能，同时语音和手势控制的使用也日益普及。此外，ADAS和自驾功能的出现意味着需要更高的处理能力。因此，到2025年，预期汽车中的半导体组件数量将增加一倍以上。事实上，一家德国主要的OEM业者宣称，很快，超过80％的汽车价值将取决于其内部所包含的电子装置。

大量的数据增加推动了对底层芯片处理能力需求的成长，即使今天，在汽车内部移动的数据已高达4 TB。ADAS和自驾车的兴起已使整合传感器的数量激增，从多个影像摄影机到光达、雷达，红外线和热成像技术，制造商正积极采用多种技术使汽车具备感知周遭环境的能力。

因此，随着生成和处理的数据量将呈指数性增加，为克服此问题，我们需具有千兆位（gigabit）能力的网络。

今天，取决于车款的价值与功能等级，一辆典型的汽车可能包含30-100个电子控制单元（ECU），执行从8位微控制器到多重32/64位核心特定应用SoC的不同处理需求。

随着处理和数据需求的增加，采用大量ECU设计是不切实际的。因此，制造商正在试图将其整合为数量较少的域控制器（domaincontroller），每个域控制器都可控制诸如引擎、底盘或驾驶舱等功能，并与一个或多个、更大的中央处理器结合。此方式具备多项效益，更少的ECU将降低成本、提高可靠性，并使空中（over- the-air）更新更易于管理并减轻重量，以简化EV动力系统，因为它比同等级的内燃机引擎重了许多。.

为了减少数据流量负载并降低延迟，处理也开始在汽车「边缘」进行，例如直接在传感器上执行。集中式ECU与边缘传感器处理之间的争论，是目前业界面临的主要问题。但我们相信，在可预见的未来，依照汽车的使用案例和功能，将会以混合设计方式来解决。

汽车价值链的不断改变：OEM业者应如何掌控自己的命运

随着内燃机引擎的轰鸣声被电动马达的嗡嗡声所取代，制造商面临着如何创造最佳车载使用者体验的新挑战。在此新的使用情境中，汽车正成为行动数据中心 ─ 提供娱乐、导航、先进驾驶辅助系统（ADAS）和自驾功能的软件定义平台。

在此新世界中，芯片将扮演关键角色，而软件将定义未来。因此，许多OEM业者正试图以汽车的基本IP建构模块为基础，来进行垂直整合。对此，自定义芯片是专门为满足下一代自驾车的精确需求所设计的，包含了从无人驾驶出租车、重型车辆车队，一直到无人驾驶的私人汽车等。

截至目前，在汽车产业朝垂直整合以及半导体创新的发展道路上，硅谷的科技业者已超车坐落于底特律和斯图加特的传统汽车供应链，而中国正紧追在后。意识到这一点，世界各地的众多OEM业者和Tier-1制造商都希望能掌控自己的未来发展，并聚焦于其先进的神经网络技术，透过投资自驾车新创业者，以寻求最适用的硬件平台来实现自己的芯片梦想。

人与机器

对于车载接口而言，这是一个令人振奋的时刻。现今的嵌入式低功耗GPU可提供超高效能的3D绘图，即使是平价的入门级智能型手机也可提供流畅的使用接口。因此，当消费者乘坐汽车时，他们有很高的期望 ─ 缓慢、笨拙和不吸引人的接口是不能忍受的。

此外，随着消费者开始转向电动汽车，Tier-1和OEM业者将利用HMI，来凸显他们与竞争对手的差异 ─ 这已经是竞争优势的关键点，且其重要性将更胜以往。

因此，此一领域中的创新正在加速进行。我们不仅可以在更大、更高分辨率的屏幕上看到更清晰的影像，而且多台显示屏将成为常态 ：驾驶的主显示屏、仪表板上的中央控制台，甚至还有前座乘客的第三个屏幕。很快地，环绕式数字体验将成为可能，甚至后座乘客都有显示屏。HMI不仅与屏幕有关 ─ 因为免提、语音互动也将越来越普遍。

由于显示屏的重要性与日俱增，HMI不能依赖传统的2D和原始设计。复杂、视觉上引人注目的3D绘图将成为必须。3D已开始用于卫星导航或环景等功能，但其影像将变得更为细致与复杂。

光线追踪是一种绘图技术，可模仿光线在现实世界中的行为，创造出惊人的3D真实感，将把车载绘图推升到新的境界。我们是此领域的领导业者，已准备好把IP带进将这场嵌入式GPU的革命中。

以3D作为技术核心，HMI开发者现在正利用游戏引擎来创建自己的设计。这是因为，这些软件环境本质上是为3D所设计的，它们使设计人员能够实时检视、修正和对其设计进行协作。

更多内容：迈向未来道路 改变中的汽车产业 - imagination.pdf