单片英伟达Thor座舱、智驾和泊车三合一方案浅析

汽车   2024-12-11 08:40   江苏  
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搭载英伟达Thor的量产车型将于2025年上市,目前可以确定有智己和极氪,比亚迪、广汽、理想最迟也会在2025年底或2026年初用Thor代替Orin。
Orin有四个版本:①旗舰版是12核心,275TOPS算力,但后来可能没推出;②中间版本Orin-X是国内最常用的,12核心,254TOPS算力;③低端的Orin NX是8核心,100TOPS算力;④最低端Orin Nano是6核心,70TOPS算力。
Thor也有多个版本,目前已知的有5个:①Thor-Super,2000T算力;②Thor X,1000T 算力;③Thor S,700T 算力;④Thor U,500T 算力;⑤Thor Z,300T 算力。实际Super和苹果系列芯片一样,就是将两片X放进一个封装里。不过据说Thor-Super有些不顺利,可能无法推出,因此联想的全球第一个Thor中央计算单元还是采用双Thor X。

Thor与Orin对比
来源:佐思汽研
Thor可以做到三合一,集合座舱、智能驾驶和自动泊车于一体,降低成本同时性能不妥协。
来源:佐思汽研
智驾MCU上用CAN-FD接毫米波雷达,一个主前毫米波雷达,四个角雷达分主从,三个CAN-FD接口即可,12个超声波传感器也连接在智能驾驶MCU上,超声波一般采用DSI3接口,DSI3其实就是一个主从式一对多的异步单线电流电压型通信,MCU的SPI、INTB、RESB与DSI3收发器连接。DSI3也可以用于气囊传感器。英伟达的UART接口连接定位盒子,将来可能还会加入L波段定位,预留两个UART或GPIO口。
Thor支持LPDDR5X,目前量产的车规级LPDDR5X带宽最高是7500MTPS,美光的9600MTPS已经有样片,但还没车规级产品,且美光要么是7500MTPS,要么是9600MTPS,没有8533MTPS的产品,但Thor似乎最高也就支持到8533MTPS,这样子总带宽才是273GB/s,为了发挥Thor的全部性能,推荐用8533MTPS的产品。
图片来源:SAMSUNG
推荐用三星的K3KL9L90DM-MHCU,最高工作温度105℃,2025年初量产,单片8GB,x32总线,使用8片,共64GB,此外MTPS与Mbps是一回事。
存储方面考虑到大模型无论在座舱还是智能驾驶都是需求强烈,且为了留出足够的性能余量,应该采用SSD,目前主流的UFS太慢,eMMC就更慢了。车规级SSD采用的是PCIe标准,PCIe的弹性空间极大,潜力巨大,JESD312确定的是PCIe 4.0标准,实际其包含多个速率,4通道是最低的PCIe 4.0标准,16通道双工可以到64GB/s,而PCIe 5.0标准已经在2019年发布了,PCIe5.0将信号速率翻倍到了32GT/s,x16双工带宽更是接近128GB/s。而目前主流的UFS是3.1版本,最高2.9GB/s,与SSD有几十倍的差距,下一代4.0版本不过4.2GB/s,预计到2027年会有5.0版本,估计达到10GB/s,跟SSD还是差距明显。目前美光和三星都有车规级SSD,三星是AM9C1系列,128GB到1TB都有。不过目前还没有详细资料,美光是4150AT系列。
图片来源:美光
4150AT系列有220GB、440GB、900GB和1800GB四种,其中220GB级别用于单独的座舱或智能驾驶,舱驾一体至少要用440GB。
Nor Flash采用旺宏的MX25L12833F,Quad I/O Peripheral界面,最高支持125℃,达到AEC-Q100 Automotive Grade 1。
来源:佐思汽研
核心以太网交换机是Marvell的88Q5192,国内目前一般都是三域设计,即左右后,某些会加一个中或前域,前域和左右域很接近,一般没有必要,如果是小型短轴距车辆,后域也没有必要。分Zonal域有利于供电灵活布局,提高可靠性,减少线束用量和成本。目前一般配电盒会有两到三个,前中后,长轴距大型MPV有一个后配电盒再加上后域控制器很有必要。激光雷达用一个,预留一个4D毫米波雷达,OBD和诊断留两路,T-Box留一路方便OTA。

88Q5192内部框架图
图片来源:Marvell
88Q5192有多达16个端口,是目前端口数量最多的以太网交换机,6个百兆端口,4个千兆端口,两个万兆端口,留有充足的升级和扩展空间。

座舱MCU连接图
图片来源:网络
座舱MCU采用和智能驾驶同系列的TC387,价格略低于TC397,也可以用TC397,开发周期会更短,座舱MCU连接不外乎CAN-FD、LIN,如果是吉利或沃尔沃,会增加FlexRay。也可以使用英飞凌最新的TC4X系列产品,TC4X系列内置小型AI处理器,对虚拟机支持度也增强了不少。
图片来源:Infineon
TC4X系列特别有对应自动驾驶的轨迹控制和规划,对按规则执行的自动泊车有很大帮助,对雷达和雷达传感器融合做AEB制动也有帮助。
图片来源:网络
摄像头输入部分,前视双800万像素,一个FOV是120度,一个是30度,后视也使用800万像素。解串行方面使用目前最顶级的ADI的GMSL3系列的MAX96792,可以支持12Gbps带宽,以800万像素摄像头高速无损无延时传输要求为例,一般为3264*2448=7990272个像素点。按照RGB三色24bit,摄像头30帧计算,该摄像头每秒产生的数据量约为7.68Gbps带宽。
摄像头的数据格式,通常由RAW RGB、YUV两种。YUV常见的有三种级YUV444,YUV422和YUV420。
  • YUV444是像素X帧率X比特X3,即5.76Gbps;
  • YUV422是像素X帧率X8比特X2,即3.84Gbps;
  • YUV420是像素X帧率X8比特X1.5,即2.88Gbps。
ADAS通常对色彩考虑不多,YUV420足够。MAX96792可以支持4个800万像素,考虑到有可能远距离前视觉摄像头可能要RGB全彩,因此预留出一个MAX96792或MAX96712对应一个单独的彩色摄像头。如果都是灰度摄像头,一个MAX96792足以。4个侧视也都按800万像素配置,要求不高用一个MAX96792即可,实际上侧视400万像素足够,太高了,就算把英伟达H100搬来也难流畅处理。4个300万像素环视摄像头,用一个MAX96712足够。再有就是车内摄像头,一个监视是否有人员滞留的OMS摄像头,一个用于手势识别的ToF摄像头,一个ID识别摄像头,一个驾驶员状态监控DMS摄像头,车外还有一个行车记录仪摄像头,再预留两个CMS电子倒车镜摄像头。用三个MAX96712足够覆盖,大部分情况下两个就够。
来源:佐思汽研
上图是视觉输出部分,MAX96789和MAX96745都支持MST即多流传输技术(Multi Stream Transport),MST 将单个视频信号分成多个流,在多个显示器中独立显示。ADI的DP串行器都支持2或4个MST。MAX96745支持4个MST,即4个独立显示,可以对称分割,也可以不对称分割。德州仪器也有类似的产品,如DS90UB981和DS90UB983。解串行则可以选择德州仪器的DS90UH948、UH928、UH926,ADI的MAX96752、MAX9678或MAX9276。电子后视镜CMS也可以直接在仪表屏或中控屏显示,单独显示小屏过于复杂了,成本也太高。

Thor的音频、收音和无线部分
图片来源:网络
目前,国产中高端车对音频都非常重视,通常都用A2B音频总线分成两路,低端车采用车机自带的功率放大器,中高端使用独立外置功率放大器,外接扬声器一般都超过10个,中高端车都有DSP音效处理,这些音效处理通常都内置ADC,接入麦克风输入。
DSP可以选择AKM的AK7739,也可以选择ADI的ADSP 21489。更高级会再增加一片专门用于降噪的芯片ADSP 21584,特斯拉顶配的带独立显卡的车机就是两颗ADI的SHARC+高性能浮点型ADSP,型号分别为SC587W和AD21584,其中AD21584用于主动道路降噪功能运算,SC587W带ARM Cortex-A5还搭配两颗RAM。特斯拉没有外置音频功率放大,而是车机选用3颗4通道输出Class D,支持12通道输出,官宣为音响功率960 W,共 22 个扬声器,但内置的永远不可能和外置的功率放大器比音质,外置有单独的电源,感染源也少,对音频放大,电源纯净非常重要。
图片来源:瑞萨
软件方面,需要至少五个安全分区和多个虚拟机支持。
图片来源:瑞萨
不止英伟达Thor,瑞萨的X5H也将支持座舱、智能驾驶和自动泊车一体,瑞萨还加入部分网关的功能,未来车载高端SoC不会再分是针对ADAS的还是座舱的,在这一点上,高通落伍了。

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