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特斯拉大屏背後的巨人:英特爾

特斯拉在2011年推出Model S時,17寸大屏令人驚艷,大屏背後是英偉達的Tegra 3和Altera的FPGA,設計相當複雜。時隔6年後,特斯拉推出Model 3,改用全新設計,這一次是英特爾入駐,而在2018年3月,特斯拉Model S/X的Infotainment系統也升級為英特爾系統。

Model 3的Infotainment屏幕略小,為15英寸,屏幕長寬比為8:5,解析度為1920*1200,底部控制項的尺寸為120像素,也就是特斯拉想要的顯示是1920*1080,屏幕由LG提供。Model S/X早期使用17寸顯示屏,採用豎屏設計,解析度還是1200*1920。Model S/X還有一個12.3寸的全液晶儀錶,解析度為1920*720。Model 3隻有HUD,沒有儀錶。

特斯拉將輔助駕駛的電路板與Infotainment放在一個盒子里,兩塊電路板通過連接端子相連,似乎是同軸連接端子,可能是ADAS HUD視頻輸出。特斯拉輔助駕駛的電路部分仍然使用英偉達的晶元,設計與Model S/X相同。

Infotainment內部核心的晶元有兩片,一片為英特爾Gordon Peak BMP,另一片為Apollo Lake,也就是A3900, E3900的車載版。Gordon Peak BMP推測應該是Atom X3-M7272,其內部包含了英特爾XMM7272平台,支持4G LTE,達到Cat6級別,下行最高速率300Mbps。同時支持WiFi、藍牙和GPS。同時內部集成了一片英特爾4核心的E3900或E3800,達到了AEC-Q100標準。Atom X3-M7272負責LTE通訊、WiFi、藍牙和GPS,還有汽車行業必須的eCall功能。

A3900在2016年10月推出,中國區則是英特爾、一汽紅旗與東軟三方合作,計劃在今年下半年推出智能駕駛座艙。A3900共有4款,主力型號為A3950,單從數據看大致相當於ARM 的A57。A3960大致相當於ARM的A72。不過英特爾深諳CPU性能關鍵是cache,對cache的利用早已是爐火純青,當然,大容量Cache導致價格增加,但Atom早已在上網本分攤完全部設計成本,所以整體價格不高。

目前CPU的性能瓶頸實際在存儲器,CPU產品中,一級緩存的容量基本在4KB到64KB之間,二級緩存的容量則分為128KB、256KB、512KB、1MB、2MB等。一級緩存容量各產品之間相差不大,而二級緩存容量則是提高CPU性能的關鍵。二級緩存容量的提升是由CPU製造工藝所決定的,容量增大必然導致CPU內部晶體管數的增加,要在有限的CPU面積上集成更大的緩存,對製造工藝的要求也就越高。

同時x86架構和ARM架構的L1/2也有所不同,桌面級x86架構L1/L2 Cache通常都是每個CPU核心一個,A3900是兩個CPU核共享一個1MB的L2。ARM一般L2是為一個簇即4個核心共享的。通常車載處理器如比較頂級的R-Car H3或NXP的下一代i.mx8的L2cache都是512K,H3有特別高配版,有2MB的L2 Cache。高通的手機版820的Cache為1.5MB,其中兩個Kyro共享一個1MB的L2,另外兩個共享512K的L2cache。

用戶在使用電腦的時候,他的操作是隨機的,無法預測的,造成了指令也無法預測。X86為了增強對這種情況下的處理能力,加強了亂序指令的執行。此外,X86還增強了單核的多線程能力。這樣做的缺點就是,無法很有效的關閉和恢復處理器子模塊,因為一旦關閉,恢復起來就很慢,從而造成低性能。為了保持高性能,就不得不讓大部分的模塊都保持開啟,並且時鐘也保持切換。這樣做的直接後果就是耗電高。而ARM的指令強在確定次序的執行,並且依靠多核而不是單核多線程來執行。這樣容易保持子模塊和時鐘信號的關閉,顯然就更省電。

此外,在操作系統這個級別,個人電腦上通常會開很多線程,而移動平台通常會做優化,只保持必要的線程。這樣使得耗電差距進一步加大。當然,如果X86用在移動平台,肯定也會因為線程少而省電。初期凌動系列(ATOM)專門為這些特性做了優化,在一定程度上降低亂序執行和多線程的處理能力,甚至取消了這些能力,從而達到省電,後期的ATOM系列更傾向於性能,而不是功耗,亂序和多線程能力又增強了。現在移動處理器都是片上系統(SoC)架構,也就是說,處理器之外,圖形,視頻,音頻,網路等功能都在一個晶元里。這些模塊的打開與關閉就容易預測的多,並且可以通過軟體來控制。這樣,整體功耗就更加取決於軟體和製造工藝而不是處理機架構。在這點上,X86的處理器佔優勢,因為Intel的工藝有很大優勢,而軟體優化只要去做肯定就可以做到。幾乎所有的高性能ARM架構處理器都是台積電代工的,台積電很難為這些晶元都做特別的工藝優化,一般都使用統一的工藝,而英特爾可以。

上圖為A3900內部框架

A3900也可以做座艙域控制器,但目前還多是單Infotainment應用。

上一代英特爾Infotainment平台為E600系列,於2010年推出,常見型號為E660T,典型應用為寶馬i3和現代的Genesis。寶馬i3的Infotainment由哈曼完成,設計相當複雜,有三片主晶元,包括英特爾的E660T,德州儀器的Jacinto 5,英偉達的GeForce8。而寶馬i3的Infotainment只有6.5英寸大小,顯然E660T的GPU能力太弱,A3900則大幅度提升。2018版寶馬i3的Infotainment增加到10英寸,很有可能採用英特爾的A3900。

英特爾A3900的另一個典型應用是沃爾沃最新的XC40,跟吉利的領克01出自同一平台。Infotainment尺寸為9英寸。

XC40最大特色是使用純正的Android Auto,而不只是安卓的皮。新版的 Android Auto 因為導入了 Android P,使用介面更為直覺、簡潔,而且同樣擁有 Google Assistant。實際應用上, Volvo 在方向盤上配置了一個 Google Assistant 人工智慧語音助理,只要按下按鍵,就可以快速啟用語音助理,以聲控的方式播放音樂、並且藉由最新的 Google Maps 聲控搜尋導覽功能,來搜尋地點跟導航。透過 Google Assistant 同樣可以調整空調、播放 Spotify 音樂,甚至控制支持 Google Assistant 的連網家電。

此外,透過 Google Assistant 也可以像是 Siri 一樣,免持聲控撥打電話。在汽車使用安全上,Android Auto 系統會直接跟汽車儀錶板上連動,基本上所有數據都會跟儀錶板同步,好比說啟動導航功能,那麼導航路線就會出現在儀錶板當中,而系統也會很聰明的記錄汽車裡程,萬一汽車需要安全保養,儀錶板上也會跳出相關訊息。實際操作來說,整體感覺就像操作一個安裝在汽車中的 Android P 平板電腦一樣。

這個 Android Auto 有自己的 Google Play,基於安全法規,Google Play 會把影音相關的應用程序屏蔽,因此現有版本不會有 YouTube、NetFlix 等應用程序,當然也不能在上面玩遊戲。

另一個就是2019版現代Genesis G70,上一代Genesis G90使用英特爾的E660T,屏幕尺寸為9.2英寸。而在2019版上,G70使用A3900,也採用了類似XC40的Android Auto。G70跟第一代寶馬i3內飾設計近似,G70的Infotainment的尺寸為8英寸。

英特爾攜帶高性能體驗捲土重來,但大部分都是單infotainment應用,可能是用x86指令集開發儀錶系統難度高,此外還有價格因素。

目前僅見超級豪華車賓利大陸GT採用A3900將儀錶與Infotainment合二為一。

峰會議題

汽車座艙電子的發展現狀及趨勢

ADAS和自動駕駛發展現狀和趨勢

信息娛樂系統與數字化儀錶的融合趨勢和現狀

HUD及其他車載智能終端

座艙域控制器和智能駕駛域控制器技術

汽車智能化對座艙及信息娛樂系統的影響

疲勞駕駛系統與前視ADAS的融合

ADAS前視、環視、內視系統及應用

HMI人機界面與智能語音交互技術

車聯網技術、TBOX及智能網關

汽車感測器、高精度地圖及高精度定位

已確定演講企業,更多企業確認中

哈曼

QNX

ADI

英特爾

凱立德

同行者

路暢科技

四維圖新

恆潤科技

佐思產研

友衷科技

東軟集團

深圳航盛

索喜科技

奇點汽車

東南汽車

布谷鳥科技

比亞迪汽車

艾拉比智能

易成自動駕駛

樂駕科技車蘿蔔

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