當(dāng)前，各大車廠正在全力備戰(zhàn)高級(jí)自動(dòng)駕駛的量產(chǎn)，被稱為自動(dòng)駕駛智慧之“眼”的環(huán)境感知基礎(chǔ)部件傳感器，也進(jìn)入了新一輪的技術(shù)迭代與創(chuàng)新升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期。
激光雷達(dá)和4D毫米雷達(dá)漸成自動(dòng)駕駛標(biāo)配業(yè)內(nèi)一致認(rèn)為，上一代的傳感器配置已經(jīng)不足以支撐L3級(jí)以上高級(jí)別自動(dòng)駕駛的量產(chǎn)；單一傳感器已經(jīng)無(wú)法滿足高階自動(dòng)駕駛應(yīng)對(duì)復(fù)雜場(chǎng)景與安全冗余的需求，多傳感器融合成為必然趨勢(shì)。此外，除了搭載先進(jìn)傳感器等裝置，運(yùn)用人工智能等新技術(shù)是《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》定義智能汽車的兩個(gè)重要標(biāo)簽之一。自動(dòng)駕駛算法和AI模型的迭代周期非常短，芯片的迭代完全無(wú)法跟上整個(gè)節(jié)奏。汽車需要一套復(fù)雜的車輛傳感器及相應(yīng)的處理系統(tǒng)讓自動(dòng)駕駛給予更高的安全感。為此，全球各大車企、自動(dòng)駕駛公司都在為高級(jí)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)瘋狂做“加法”。從今年全新推出的新車也可以看到，在自動(dòng)駕駛感知技術(shù)上，技術(shù)路線不一，除了已經(jīng)量產(chǎn)上車的攝像頭和毫米波雷達(dá)之外，激光雷達(dá)、4D毫米波雷達(dá)等新一代傳感器儼然已經(jīng)成為各大車企全新車型的主流甚至標(biāo)準(zhǔn)配置。眾多新能源車企和傳統(tǒng)車企相繼宣布在2021年推出裝載激光雷達(dá)或者4D毫米波雷達(dá)的量產(chǎn)型汽車。與此同時(shí)，包括大陸集團(tuán)、博世在內(nèi)的各大感知硬件供應(yīng)商以及一批初創(chuàng)企業(yè)紛紛發(fā)力下一代新型傳感器，比如超高分辨率800萬(wàn)像素感知攝像頭、下一代高精度雷達(dá)（4D毫米波成像雷達(dá)）、純固態(tài)激光雷達(dá)等。激光雷達(dá)和4D毫米波雷達(dá)面臨前所未有發(fā)展風(fēng)口。在2021年度（第十二屆）高工智能汽車開發(fā)者大會(huì)上，賽靈思大中華區(qū)汽車電子系統(tǒng)架構(gòu)師及商務(wù)經(jīng)理毛廣輝發(fā)表演講表示：“激光雷達(dá)市場(chǎng)增長(zhǎng)迅速，會(huì)逐漸成為高級(jí)別自動(dòng)駕駛標(biāo)配。毫米波雷達(dá)市場(chǎng)容量巨大，4D毫米波雷達(dá)的需求逐漸明確，將會(huì)在大多數(shù)高端應(yīng)用場(chǎng)景替代2D雷達(dá)。”毫無(wú)疑問，無(wú)論是多傳感器的融合處理，還是新一代激光雷達(dá)和4D毫米波雷達(dá)的創(chuàng)新和大規(guī)模商業(yè)化量產(chǎn)，都對(duì)以芯片為核心的計(jì)算平臺(tái)的計(jì)算能力、可靠性、海量數(shù)據(jù)處理能力， 以及使用機(jī)器學(xué)習(xí)提升機(jī)器視覺等等技術(shù)，提出了更高的要求，其中包括：1. 高算力需求：相比傳統(tǒng)攝像頭和雷達(dá)，激光雷達(dá)需要處理更加龐大和復(fù)雜的數(shù)據(jù)， 甚至需要同時(shí)強(qiáng)大的并行處理能力。2. 靈活應(yīng)變需求：例如激光雷達(dá)，其有激光發(fā)射器、激光接收器、測(cè)距方式、掃描方式四大組成部分，不同組合存在不同的可能性，理論上有上百種不同的激光雷達(dá)方案。新型傳感器需要滿足應(yīng)對(duì)變化和未來演進(jìn)的能力。3. 低時(shí)延需求：無(wú)論是激光雷達(dá)還是4D成像雷達(dá)，都需要對(duì)大量的點(diǎn)云進(jìn)行處理，這不僅要求計(jì)算平臺(tái)具備高性能、大吞吐量的特征，還對(duì)時(shí)延響應(yīng)速度有很大的要求。4. 人工智能算法需求：傳感器內(nèi)的處理運(yùn)算不僅利用傳統(tǒng)行駛的算法（計(jì)算機(jī)視覺），還利用基于AI的算法作為配合，Tier1和車廠往往需要更大算力且能夠進(jìn)行高效處理的計(jì)算平臺(tái)。5. 低成本需求：由于技術(shù)的復(fù)雜性，激光雷達(dá)相比其對(duì)應(yīng)的攝像頭和雷達(dá)昂貴得多。由于激光雷達(dá)技術(shù)較新，目前還沒有明確的 ASSP/ASIC 器件架構(gòu)，而且高端的ADAS和自動(dòng)駕駛也還沒有采用通用的芯片平臺(tái)。此外， 激光雷達(dá)采用計(jì)算能力和計(jì)算效率等都直接根據(jù)特定算法進(jìn)行定制的ASIC芯片，或者硬件固定的CPU 和GPU，短期內(nèi)來看并不太現(xiàn)實(shí)。“在深度學(xué)習(xí)算法暫未穩(wěn)定、AI 芯片本身還需要不斷迭代改進(jìn)的情況下，高性能、自適應(yīng)的FPGA 處理器平臺(tái)，無(wú)疑是當(dāng)今主流處理器中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛計(jì)算的最佳選擇。” 賽靈思大中華區(qū)汽車業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理花盛向《高工智能汽車》如是說。
FPGA破解激光雷達(dá)和4D毫米波雷達(dá)難題硬件可編程的靈活應(yīng)變的賽靈思 FPGA 平臺(tái)，能夠靈活適應(yīng)任何雷達(dá)傳感器配置，使之成為應(yīng)對(duì)高階傳感器不斷變化和演進(jìn)發(fā)展設(shè)計(jì)的理想選擇。賽靈思異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)涵括了強(qiáng)大的 DSP 性能和靈活的 I/O 配置和可編程邏輯資源，能夠充分滿足眾多雷達(dá)制造商的高算力需求。過去幾十年，因?yàn)榇蠖鄶?shù)雷達(dá)制造商采用的都是相似的通用芯片方案，無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正的產(chǎn)品方案差異化。但賽靈思解決方案最特別的地方在于可編程邏輯塊，具備異構(gòu)單芯片SoC平臺(tái)強(qiáng)大的集成價(jià)值、強(qiáng)大的三維FFT數(shù)據(jù)信號(hào)處理（DSP）性能、靈活的輸入輸出（I/O）配置等優(yōu)勢(shì)，非常適合各類不斷變化發(fā)展的設(shè)計(jì)，完美匹配了眾多雷達(dá)廠商的定制化個(gè)性化需求。毛廣輝介紹說，可編程、靈活配置和并行計(jì)算能力，使得賽靈思FPGA解決方案可以滿足不同技術(shù)路線的4D毫米波及激光雷達(dá)應(yīng)用，包括機(jī)械式、固態(tài)、混合固態(tài)等，同時(shí)還可以滿足激光雷達(dá)不同的點(diǎn)云密度、激光線束的處理。FPGA 平臺(tái)具備低時(shí)延、高吞吐量、高度自適應(yīng)性等特征，可以直接完成無(wú)批次的推理，并且還能夠保持較高的計(jì)算效率。此外，其可軟件升級(jí)的方式修改芯片并實(shí)現(xiàn)算法的快速迭代，這對(duì)于自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的創(chuàng)新升級(jí)和快速量產(chǎn)尤為重要。以4D成像雷達(dá)為例，在點(diǎn)云密度增加的情況下，4D成像雷達(dá)如何增加檢測(cè)的成功概率，減少回聲的噪音，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)處信號(hào)反射較弱物體的檢測(cè)，還需要解決多信號(hào)的干擾問題。4D雷達(dá)需要大規(guī)模的并行處理流水處理，而這剛好可以在可編程邏輯結(jié)構(gòu)中得以實(shí)現(xiàn)。毛廣輝表示，賽靈思FPGA器件擅長(zhǎng)處理各種傳感器的復(fù)雜數(shù)據(jù)，其本身就內(nèi)置了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理單元，在提供大規(guī)模數(shù)據(jù)并行處理的同時(shí)，提供獨(dú)立接收通道（不限通道數(shù)量及接口種類）進(jìn)行優(yōu)化處理，可以有效優(yōu)化復(fù)雜的前后處理，并且有效區(qū)分有用點(diǎn)云和無(wú)用點(diǎn)。從成本上來看，賽靈思FPGA 平臺(tái)方案的單芯片強(qiáng)大集成能力，使得單顆芯片就可以滿足之前需要多芯片才能實(shí)現(xiàn)的性能，也避免多芯片方案潛在的兼容、協(xié)作等額外成本。此外，其硬件可編程的架構(gòu)優(yōu)勢(shì)，也使得其可以助力開發(fā)者避免芯片升級(jí)換代或者功能更新可能引起的各種不可預(yù)料的成本攀升。除此之外，目前包括車廠、激光雷達(dá)廠商對(duì)于信息安全都有要求，賽靈思器件具備HSM的信息安全保障，不僅可以更新傳感器軟件，還支持硬件無(wú)線更新（OTA）。《高工智能汽車》認(rèn)為，高階自動(dòng)駕駛系統(tǒng)對(duì)于計(jì)算平臺(tái)的高效、靈活且可拓展等智能處理能力需求急劇增加，使得以FPGA為核心的極具靈活應(yīng)變能力和擴(kuò)展能力的賽靈思異構(gòu)并行自適應(yīng)計(jì)算平臺(tái)，在賦能自動(dòng)駕駛領(lǐng)域具備巨大的潛力。賽靈思在自動(dòng)駕駛不同領(lǐng)域的應(yīng)用案例也提供了有力的佐證。比如，在ADAS及自動(dòng)駕駛域控制器領(lǐng)域，宏景智駕基于賽靈思車規(guī)級(jí)XA Zynq? UltraScale+? MPSoC平臺(tái)推出了多核異構(gòu)架構(gòu)的高級(jí)自動(dòng)駕駛域控制器——Gemini ADCU。該方案支持最高12路攝像頭、6路激光雷達(dá)系統(tǒng)及多路毫米波雷達(dá)的接入和數(shù)據(jù)處理，不僅可以實(shí)時(shí)處理多路多目標(biāo)的AI感知，還支持功能的持續(xù)迭代和傳感器分辨率的持續(xù)提升，是市面上少有能夠支持L2-L4級(jí)自動(dòng)駕駛的通用型域控制器平臺(tái)解決方案。根據(jù)宏景智駕CEO劉飛龍介紹，賽靈思車規(guī)級(jí)處理器平臺(tái)具備優(yōu)異的可編程能力、出色的計(jì)算性能和豐富的I/O接口，可以收集多個(gè)傳感器的不同結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，并且將它們都轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的格式輸出。《高工智能汽車》了解到，除了宏景智駕之外，包括采埃孚、大陸集團(tuán)等Tier1巨頭以及小馬智行、魔視智能等自動(dòng)駕駛公司也紛紛選用了賽靈思的產(chǎn)品。以采埃孚為例，其使用賽靈思 Zynq UltraScale+ MPSoC 平臺(tái)來處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)聚合、預(yù)處理和分配，并為采埃孚全新的人工智能（AI）汽車控制單元ZF ProAI Gen3提供低延時(shí)、高功效的AI計(jì)算加速。與其他系統(tǒng)大多采用固定的軟硬件組合架構(gòu)不同，ProAI平臺(tái)最大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)就是硬件模塊化和開放式的軟件架構(gòu)，適用于L2-L5級(jí)自動(dòng)駕駛。而采埃孚之所以選擇賽靈思超強(qiáng)適應(yīng)性的智能平臺(tái)，就是因?yàn)樗梢詾閆F ProAI平臺(tái)提供高效的處理能力、可擴(kuò)展性和靈活性，能夠助力采埃孚根據(jù)每個(gè)客戶的獨(dú)特需求進(jìn)行定制化服務(wù)。
《高工智能汽車》了解到，面向汽車市場(chǎng)，賽靈思可以提供從28nm工藝的FPGA、Zynq SoC，16nm的Zynq UltraScale+ MPSoC 7EV 和11 EG，以及7nm工藝的Versal ACAP，可以應(yīng)用于智能網(wǎng)聯(lián)汽車的艙內(nèi)體驗(yàn)（DMS、3D環(huán)視等）、ADAS（ICMS、前端攝像頭、自動(dòng)泊車、域控制器）以及高級(jí)自動(dòng)駕駛（中央計(jì)算、下一代前端攝像頭）等各個(gè)領(lǐng)域。根據(jù)賽靈思公開的數(shù)據(jù)顯示，賽靈思的激光雷達(dá)產(chǎn)品已經(jīng)用于Baraja、北醒光子、Blickfeld、禾賽科技、Innovusion、Opsys、OURS、Ouster、Phantom Intelligence、Pointcloud、北科天繪、一徑科技、速騰等國(guó)內(nèi)外大多數(shù)激光雷達(dá)廠商當(dāng)中，占有該市場(chǎng)90%以上的市場(chǎng)份額。截止目前，賽靈思在汽車電子領(lǐng)域的累計(jì)出貨量已經(jīng)達(dá)到2.05億片，而在ADAS領(lǐng)域的出貨量也已經(jīng)達(dá)到8000萬(wàn)片。僅去年一年，賽靈思在汽車行業(yè)的出貨量就接近2000萬(wàn)片器件。儼然，從下一代傳感器到自動(dòng)駕駛的融合計(jì)算，作為全球?yàn)閿?shù)不多可以覆蓋自動(dòng)駕駛感知、決策等各個(gè)層級(jí)的自適應(yīng)芯片及計(jì)算平臺(tái)廠商，賽靈思正在譜寫高階自動(dòng)駕駛的新篇章。
