自动驾驶汽车为何还没来？恩智浦有话说

 

回顾2016年，媒体和技术界对自动驾驶汽车寄予了厚望。彼时有媒体报道预测2020年将有1000万台自动驾驶汽车上路，而2021年将有20家公司投入该领域。但到了2020年，人们意识到了技术发展的真实进度与预期之间的差距，自动驾驶汽车的发展并没有达到预期。
 
恩智浦半导体执行副总裁兼首席技术官Lars Reger指出，这其中主要的原因是，尽管人工智能和机器学习被寄予厚望，但它们并不是解决所有问题的万能钥匙。简单地将人工智能应用于汽车或其他关键系统是不可行的。与生物进化类似，技术的进化也应是渐进的，不断在现有功能的基础上增加信息安全和功能安全。恩智浦正是在这样的理念指导下，推动着技术向前发展，塑造着更智能、更安全的未来。
 
汽车架构百变，电子和软件平台至关重要
 
现代汽车的架构集成了各种复杂的功能，包括连接性、信息娱乐系统、动力传动系统、车身电子、温控、以及驾驶辅助系统等。这一切都通过一个大数据网关连接起来，形成一个完整的系统。尽管这看似简单，但实际上各个汽车制造商的架构各不相同，甚至同一制造商的不同车型也会有所差异。这导致现代汽车拥有数百种不同的底层架构，从入门级车辆到高端车型都有显著差别。
 
面对这样的复杂性，半导体供应商的角色变得尤为关键。通过提供标准化的模块，供应商能够帮助汽车制造商实现各种架构。虽然这种平台化构造的概念在汽车行业并不新鲜，但如今95%的创新都通过电子和软件实现，只有5%的创新发生在机械领域。因此，构建电子和软件平台变得尤为重要。
 
目前，恩智浦凭借其丰富的半导体技术库，正在研发一系列系统化的解决方案。从基础的MCU，到跨界的MCU+微处理器更先进的产品，这些技术线覆盖了从简单的车顶控制到复杂的车身控制，适用于从基础监测到高端计算的多种需求场景。此外，i.MX RT和S32系列在确保性能的同时，还兼顾了功能安全。所有这些器件在工艺上也正在不断升级，从40纳米技术升级到即将发布的5纳米级旗舰产品。
 
然而，仅有处理能力是不够的，数据传输同样关键。恩智浦借鉴了IT行业的经验，采用了以太网技术，实现了从10Mbit到10GB的数据传输速率，并提供了能够处理8GB到80GB数据的以太网开关。
 
最重要的是，恩智浦提供的不仅仅是硬件。软件的可复用性在这种平台中同样至关重要，它们确保了从微控制单元到微处理器的无缝兼容和互操作性。通过这种方式，恩智浦不仅提高了汽车的灵活性，还确保了不同产品之间的兼容性和融合能力。
 
模仿人脑结构，恩智浦打造行业最高效的汽车架构
 
随着汽车智能化和自动化方向发展，汽车本质上已经成为一个机器人。对于如何构建最先进的机器人架构，恩智浦从人类大脑的运作方式中汲取灵感。人类的大脑结构包括脑干、小脑和大脑，各司其职，协同工作以实现快速反应和复杂决策，恩智浦认为，机器人技术也需要模仿这种多层次的功能。
 
自动驾驶车辆同样需要这种快速、分层的反应能力。例如遇到障碍时，它们必须立即刹车，然后再进行复杂的分析和决策。这不仅需要AI和机器学习，还需要固定的规则和快速反应机制。Lars指出，对于自动驾驶技术，虽然人工智能和创造性思维在决策过程中发挥作用，但基于规则基础的行为和安全措施仍然是基础和必需的。
 
早在2016年，恩智浦半导体在汽车和智能设备领域率先推出了其“BlueBox”开发平台。它就像一个高效运作的大脑，不仅具备联网能力，还拥有强大的性能和功能安全特性。更值得注意的是，它配备了人工智能加速器，并设有4个PCIe扩展插槽，可以加上人工智能的加速器，可以达到400 TOPs这样的速度。


 
“BlueBox”开发平台自2018年开始在汽车中实践，其中一个代表的合作案例是与大陆，双方共同基于恩智浦的参考设计，开发出了一款高性能计算单元。此后，恩智浦的这项技术便广泛应用于汽车行业。
 
零跑汽车，是该技术的最近受益者之一。他们最近发布的电子电气架构，便是在恩智浦平台上进一步建构而成的。这个架构共分为两层，第一层基于恩智浦的S32G芯片，这是BlueBox的核心技术之一。在进行网络连接时，系统通过以太网确保功能安全性。这一设计可以理解为恩智浦的技术充当了“小脑”和“脑干”的功能。得益于清晰的系统架构，零跑汽车成功减少了20%的线束，同时还将控制单元减少了三分之一。
 
据Lars的介绍，如今恩智浦90%的客户都转向了这一新架构，并且应用范围不仅限于汽车领域，还拓展到了制造机器人、无人机等领域。“这个架构是高度可扩展的，似乎也是整个行业当中最高效的架构之一。”
 
Lars进一步指出，这一点其实并不令人惊讶。从生物学的角度来看，低等生物如昆虫仅有小脑，而像人类这样的复杂生物则拥有更发达的大脑，具有更强的创造力。这一原则同样适用于技术产品的开发：基于BlueBox架构的基础架构，客户可以根据解决方案的复杂程度进行扩展。
 
恩智浦的技术布局非常明晰。基础层是以太网连接，再往上是计算单元，相当于小脑和部分脑干。在最顶层，恩智浦推出了采用5纳米工艺的高性能器件，旨在提升整体系统效率。并确保人工智能加速器能够完美融合至整个系统中。
 
但是在汽车自动化的路上，也不能盲目采用最先进的人工智能，因为，其巨大的能耗将导致车辆续航能力大幅减少。对此，恩智浦希望开发出来的芯片如同大脑，能够有极高的效率，同时确保功能适用，这与生物进化的目标不谋而合。例如像常见的烟雾报警器就使用了非常小的钮扣锂电池，它不需要大量计算，但能效极高，因为它需要保持十年以上的使用寿命。在这些智能互联设备中，不能一味追求高性能计算，高能效反而至关重要，否则地球将无法承载这些设备巨大的能源需求。
 
结语
 
Lars指出，希望恩智浦成为大家都信赖的制造机器人的先锋。为了实现这一梦想，有几个关键条件必须满足：首先，必须有正确的架构，因为错误的架构会在进化中失败；其次，需要一个可信赖且稳定的系统，确保功能和信息安全；最后，系统必须具备可扩展性，以适应从小型（类似昆虫大小）到大型复杂人形机器人的各种需求。
 
从传感器到互联解决方案，从处理器架构到高端产品的能源管理、电池管理和充电技术，恩智浦的所有技术不仅有所涉及，而且都已经成熟。恩智浦已经在采集、思考、连接和行动方面取得了显着进展，成功构建了一个结合功能安全和信息安全的完整产品组合，为汽车乃至其他电子设备领域铺就了一条通往可预测、自动化世界的道路。