美信打通檢測、處理、電源三大環(huán)節(jié)，讓自動駕駛在5G時代加速前進(jìn)

從通信技術(shù)演進(jìn)來看，5G 相較于 4G 具有更高的網(wǎng)絡(luò)速率，峰值網(wǎng)絡(luò)速率達(dá)到 10Gbps，網(wǎng)絡(luò)傳輸速度比 4G 快 10-100 倍；同時 5G 還有更低的網(wǎng)絡(luò)延時，從 4G 的 50 毫秒縮短到了 1 毫秒。對于自動駕駛來講，信息傳輸速度和響應(yīng)時間是一切前瞻技術(shù)的基石。目前全球都在大力建設(shè) 5G 基站，5G 商用就在眼前。

那么，汽車電子技術(shù)在 5G 時代將有哪些變化？芯片供應(yīng)商所面臨的挑戰(zhàn)和市場機(jī)遇有哪些？

針對以上問題，與非網(wǎng)以《汽車，因 5G 而改變》為主題，特邀 Maxim Integrated 大中華及南亞太區(qū)銷售副總裁李艇先生參加了本次討論。

Maxim Integrated 大中華及南亞太區(qū)銷售副總裁李艇

自動駕駛、車聯(lián)網(wǎng)、信息娛樂系統(tǒng)、人工智能都將因 5G 技術(shù)而改變
如果說 4G 時代的主角是手機(jī)，那么，5G 時代的主角一定是汽車。5G 技術(shù)的商用到底會給汽車本身及汽車產(chǎn)業(yè)帶來哪些變革？李艇認(rèn)為， 5G 的商用不僅會重新定義互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，更會為汽車產(chǎn)業(yè)乃至世界交通帶來革命性的變化。飛速、互聯(lián)、安全、智能將成為汽車在 5G 時代的標(biāo)簽。根據(jù)第三方機(jī)構(gòu)發(fā)布的最新報(bào)告，預(yù)計(jì)到 2035 年，5G 將為汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造超過 2.4 萬億美元的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出，幾乎占預(yù)期 5G 全球經(jīng)濟(jì)影響的五分之一。

他分析了 5G 通信技術(shù)對自動駕駛、車聯(lián)網(wǎng)、信息娛樂系統(tǒng)、人工智能技術(shù)所帶來的改變：

自動駕駛 - 更快速、更精準(zhǔn)
隨著 5G 網(wǎng)絡(luò)的深入部署，通訊運(yùn)營商可提供部分網(wǎng)絡(luò)切片（Network slicing），為汽車安全應(yīng)用提供異常迅速的響應(yīng)速度。網(wǎng)絡(luò)切片將在 5G 網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮重要的作用，每個網(wǎng)絡(luò)切片都會很容易地配置網(wǎng)絡(luò)元件和功能，來滿足特定的應(yīng)用要求，進(jìn)而提升網(wǎng)絡(luò)速度和響應(yīng)時間，這對于自動駕駛汽車行業(yè)來說非常重要。

高清地圖是自動駕駛汽車必不可少的支持，但目前的導(dǎo)航產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用中仍然存在一定程度的偏差。與現(xiàn)有的導(dǎo)航地圖不同，5G 技術(shù)可將幾乎所有物體的信息定位在道路上，車內(nèi)可通過 5G 網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)控車輛和監(jiān)控車輛識別的周圍物體的實(shí)時變化上傳至地圖，從而實(shí)現(xiàn)精確定位。此外，通過預(yù)測駕駛路線，自動駕駛的安全系數(shù)也將被提高。

車聯(lián)網(wǎng) – 更安全、更便利
要實(shí)現(xiàn)理想的自動駕駛，速度和響應(yīng)時間是至關(guān)重要的技術(shù)指標(biāo)。目前，汽車中已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)部分程度的自動駕駛，但依然無法應(yīng)對交叉路口的信號燈變化，尤其是道路交通中的突發(fā)事件。而在 5G 時代，每輛汽車都會被連接起來，從而判定相互的位置，即使行駛速度達(dá)到 150km/h，也能夠保證足夠快的響應(yīng)時間，反應(yīng)速度可以到達(dá)毫秒級。

車聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)，意味著車輛擁有 V2X (Vehicle to Everything)的通信能力，即實(shí)現(xiàn)車與人、車與車、車與道路基礎(chǔ)設(shè)施以及車與網(wǎng)絡(luò)的通信。我們的汽車不僅是獨(dú)立的駕駛單元，更是車聯(lián)網(wǎng)的一個節(jié)點(diǎn)。V2X 能夠打破車輛自身傳感器的限制，與其他車輛和道路基礎(chǔ)設(shè)施共享數(shù)據(jù)，并通過研判算法產(chǎn)生預(yù)測信息，輔助自動駕駛技術(shù)更加成熟完善。當(dāng)人們行駛在路上時，車輛可以通過信號獲知路況和環(huán)境信息，以及和其他車輛的交互信息。V2N 同時可以用于地圖更新、交通管理，以及提供一定距離以外的路況環(huán)境等信息。可以說，沒有 V2X，就無法真正的實(shí)現(xiàn)全場景自動駕駛。

在 5G 的框架下，V2X 通信將獲得強(qiáng)大的技術(shù)支撐，因?yàn)?5G 具有高速率、超高可靠性和低時延特性，可支持 3D 高精度地圖數(shù)據(jù)以及車輛、行駛環(huán)境數(shù)據(jù)的傳輸，可支持實(shí)現(xiàn)汽車自主性 AI，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模機(jī)器間的相互通信。

信息娛樂系統(tǒng) – 更快速、更享受
由于網(wǎng)絡(luò)速度變快，車內(nèi)娛樂功能的體驗(yàn)也將更加精彩，你甚至可以用幾秒的時間下載一部高清電影，乘客在車內(nèi)不管是看電視、看電影，還是玩游戲，都會更加隨心所欲。

人工智能 – 更懂得思考的汽車
隨著人工智能 (AI) 技術(shù)的不斷發(fā)展，語音識別的準(zhǔn)確性和實(shí)用性都將得到大幅度提升。例如行駛中的汽車為用戶推薦附近或目的地餐廳、導(dǎo)航根據(jù)實(shí)時路況給出最快的到達(dá)路徑，以及綁定駕駛員的手機(jī)來提供定制服務(wù)。

同時，AI 還能夠讓全自動汽車實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)功能。其中一個關(guān)鍵是：汽車可以從其他汽車間獲得信息，分析、學(xué)習(xí)駕駛體驗(yàn)，改善自身功能。當(dāng)然，機(jī)器學(xué)習(xí)并非是離線的，而 5G 為上述機(jī)器學(xué)習(xí)提供的網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)交流的平臺，讓汽車可以自動分發(fā)、接受數(shù)據(jù)?？梢哉f，5G 為汽車中的 AI 體驗(yàn)提供隨需而變的網(wǎng)絡(luò)支持。

ADAS 是自動駕駛落地的必經(jīng)之路，通過 GMSL SerDes 技術(shù)提供高速方案
目前，行業(yè)巨頭一直在努力推進(jìn)自動駕駛技術(shù)的完善與普及，包括中國廠商在內(nèi)的一些汽車企業(yè)也開始進(jìn)行行駛試驗(yàn)。對于中國市場的推進(jìn)，Maxim 在技術(shù)、法律法規(guī)方面仍然有很多方面需要完善。但毋庸置疑的是，ADAS 是自動駕駛落地之前的必經(jīng)之路?，F(xiàn)在，越來越多的高級系統(tǒng)采用視頻處理算法并利用多個視頻攝像頭來提供更高精度的事件檢測和駕駛報(bào)警，視覺系統(tǒng)將成為關(guān)鍵的基礎(chǔ)技術(shù)。在這一趨勢下，為 ADAS 系統(tǒng)選擇合適的高速 SerDes 方案就變得非常重要，而 Maxim 的 GMSL SerDes 技術(shù)能夠滿足未來系統(tǒng)的所有需求。

另外，Maxim 的吉比特多媒體串行鏈路(GMSL)串行器和解串器(SerDes)全面支持未來汽車信息娛樂系統(tǒng)和高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)要求的寬帶、復(fù)雜互連和數(shù)據(jù)完整性。從攝像頭的超低功耗要求、到傳感器數(shù)據(jù)匯聚的寬帶要求，GMSL SerDes 能夠滿足未來系統(tǒng)的所有需求。先進(jìn)的鏈路完整性和診斷功能提供可靠的鏈路性能監(jiān)測——這對汽車安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。GMSL 串行器和解串器支持長達(dá) 15m 的屏蔽雙絞線(STP)或同軸電纜傳輸，滿足汽車行業(yè)最苛刻的電磁兼容(EMC)要求。

打通檢測、處理、電源三大環(huán)節(jié)，助推自動駕駛快速發(fā)展
在自動駕駛這塊蛋糕不斷變大的市場前提下，汽車產(chǎn)業(yè)鏈上下游都在努力針對自動駕駛應(yīng)用研發(fā)產(chǎn)品。李艇也介紹了 Maxim 可以提供的一系列可驅(qū)動聯(lián)網(wǎng)汽車以及自動駕駛功能的 IC，主要涉及檢測、處理和電源。

在檢測應(yīng)用領(lǐng)域，隨著汽車的自主能力越來越強(qiáng)，傳感器在攝像機(jī)相關(guān)方面必將發(fā)揮越來越重要的作用，支持車道偏離報(bào)警、輔助泊車、自動剎車等功能。傳感器融合的進(jìn)步對實(shí)施 ADAS 至關(guān)重要，視覺系統(tǒng)將成為關(guān)鍵的基礎(chǔ)技術(shù)。Maxim 為客戶提供廣泛的傳感器接口產(chǎn)品。

在處理應(yīng)用領(lǐng)域，對于自動駕駛、高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)、信息娛樂系統(tǒng)和 V2V 通信，車輛需要收集、分析和共享數(shù)據(jù)。這就使高速串行器 / 解串器(SerDes)線驅(qū)動器和接收器成為了關(guān)鍵所在，以承載支持車載視頻、音頻和通信的數(shù)據(jù)流。Maxim 的吉比特多媒體串行鏈路(GMSL)技術(shù)能夠通過長達(dá) 15m 的單根同軸電纜或 10m 至 15m 的屏蔽雙絞線傳輸高清(HD)視頻、音頻、控制信息和吉比特以太網(wǎng)。與以太網(wǎng)相比，GMSL 技術(shù)速度更快，且布線成本更低、電磁兼容(EMC)性能更好。

在電源應(yīng)用領(lǐng)域，隨著當(dāng)今汽車中動力控制模塊、傳感器、執(zhí)行器和電機(jī)數(shù)量越來越多，對各種電源管理和電壓調(diào)節(jié)電路的要求也隨之提高。Maxim 提供多種類型的 PMIC、DC-DC 轉(zhuǎn)換器和電壓調(diào)節(jié)器件，滿足汽車電源管理和照明應(yīng)用的需求。

自動駕駛汽車達(dá)到 L5 還受制于兩大因素
在李艇看來，制約自動駕駛走向 L5 有兩大因素：從技術(shù)來講，制約自動駕駛向更高等級發(fā)展的主要因素在于缺乏一套強(qiáng)大的人工智能系統(tǒng)。L5 級別的自動駕駛不但要求系統(tǒng)處理速度快，更需要達(dá)到人類級別精確的判斷以及對突發(fā)事件做出反應(yīng)的能力，甚至超越人腦的能力，從而實(shí)現(xiàn)人類駕駛員能夠完成的所有操作，并且可以應(yīng)對城市、越野等各種路況。

另一項(xiàng)制約因素則來自于傳感器的靈敏度與可靠性。自動駕駛系統(tǒng)要做出正確的判斷，前提是要保證信息的準(zhǔn)確性，所以車輛周身不僅需要布滿各式各樣的傳感器，以在復(fù)雜多變的環(huán)境中進(jìn)行信息收集，同時傳感器還需要支持長時間使用，從而杜絕因故障帶來的潛在危險。

他強(qiáng)調(diào)，“雖然 L5 級汽車還需要一段時間才能走向消費(fèi)者市場，但我相信，5G 的商用無疑會有效地幫助攻克上述困難，極大助力自動駕駛技術(shù)的發(fā)展?！?/p>

智能算法至關(guān)重要，軟件和硬件需相輔相成
自動駕駛汽車離不開軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)的支持，未來兩者會各自發(fā)揮怎樣的作用？李艇分別從軟件和硬件方面做了分析，在硬件方面，自動駕駛需要高性能、低能耗、高可靠性及和安全性的集成電路為基礎(chǔ)。在這一需求的驅(qū)動下，自動駕駛專用芯片、人工智能處理器、高速通信接口設(shè)備以及安全保護(hù) IC 將獲得非常大的發(fā)展空間。在軟件方面，自動駕駛的決策算法將成為贏得競爭的關(guān)鍵。根據(jù) ISO 26262 已有的功能安全的規(guī)定，這就要求決策系統(tǒng)需要達(dá)到 ASIL-D 的標(biāo)準(zhǔn)。同時，在設(shè)計(jì)軟件的同時，我們必須考慮與之匹配的計(jì)算架構(gòu)與硬件效能。

最后他總結(jié)，“我認(rèn)為，自動駕駛汽車的軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)仍然會按照并駕齊驅(qū)、相輔相成的關(guān)系發(fā)展，它們發(fā)揮的作用對于汽車系統(tǒng)來說都至關(guān)重要。并且我相信，隨著智能算法向前沿設(shè)備的進(jìn)一步推進(jìn)，算法和芯片的深度融合、軟硬件系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計(jì)是必然的趨勢?！?/p>

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