購買新能源汽車（簡稱EV）的人數(shù)正在呈現(xiàn)爆炸式增長。據(jù)估計到2030年道路上的新能源汽車數(shù)量將達到1000萬輛，到2040年這個數(shù)字將達到3600萬。隨著政府制定碳排放目標以及越來越多的消費者意識到新能源汽車在使用成本和環(huán)境保護方面的好處，汽車行業(yè)正處于一個轉折點。

這一變化發(fā)生的同時高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動駕駛功能也正隨之而來。 隨著LV3和LV4自動駕駛技術越來越普及，駕駛員可以將注意力從道路上轉移開，不用過分操心駕駛。人們對傳感器的需求正在不斷的增長，這些傳感器將被集成到車輛上從而替代司機的眼睛。越來越多的攝像頭、外部激光雷達（LIDAR）甚至內部傳感器來監(jiān)控駕駛員的安全和注意力，這對未來的駕駛無疑是件好事，但是有一點是非常具有挑戰(zhàn)性的：電力的消耗。

傳感器消耗的每一瓦特的功率都會影響車輛的行駛里程，那么汽車制造商如何在不影響車輛行駛里程的情況下實現(xiàn)未來汽車的特性呢？

從新能源汽車的設計來考慮

一個簡單的方法是提高系統(tǒng)本身的效率。通過開發(fā)能夠能夠采集數(shù)據(jù)的低功率的傳感器我們可以立刻節(jié)省功耗，但是所有采集到的數(shù)據(jù)都需要傳輸?shù)侥硞€處理器進行處理，數(shù)據(jù)越多芯片處理的功耗就越大。自動駕駛的高級概念車和先進的ADAS系統(tǒng)依賴于PC級別的水冷GPU解決方案，以處理這些密集和復雜的計算。但是當電池的容量有限時，350W功耗的GPU就顯得捉襟見肘了。

解決這個問題的最好辦法之一就是從頭開始設計，考慮將汽車作為一個平臺。與其采用多種模塊設計不如使用更高密度的芯片來實現(xiàn)更高效的計算，同時減少車內芯片的數(shù)量。采用定制的設計就可以從底層開始實現(xiàn)功能安全設計。例如最近為汽車設計的Imagination XS系列GPU就符合ISO 26262標準。這意味著單個GPU可以在內部立即進行故障檢測。與其他解決方案相比汽車制造商對芯片的需求減少了50%。

從宏觀到微觀，把小的收益放大

在我們主要的ADAS GPU產(chǎn)品中，我們有定制設計的、高密度的、功能安全的芯片，但我們還能怎樣降低功率讓駕駛員在不關閉所有設備的情況下行駛更多的里程呢？ 在任何現(xiàn)代汽車中都集成了數(shù)百個電子控制單元（ECU），分布在汽車的各個模塊中。這些單元可以控制和監(jiān)控高端ADAS功能，甚至可以控制汽車的電動后視鏡。

每個微控制器都需要控制自己的功能在整個汽車系統(tǒng)里面的功率預算，一兩個微控制器可能產(chǎn)生的影響，但整體上來看功率數(shù)則非常大。降低汽車中ECU的數(shù)量也是功能安全考慮的一方面，每個核需要管理一個單獨的應用或功能來確保沒有信息交叉以及整個系統(tǒng)的功能安全，IP供應商正在研究如何以聚焦安全的方式來挑戰(zhàn)傳統(tǒng)的做法。

降低功耗的一種方法是將不同ECU控制的功能變成一個多核的ECU處理單元，通過將多種功能合并，無論是定位，還是其他場景應用，我們都可以降低對獨立ECU的需求以及由此產(chǎn)生的功率消耗。硬件虛擬化是一種方案選擇，它允許GPU執(zhí)行多個工作負載，例如儀表盤、后視攝像頭、信息娛樂控制中心都有一個芯片來負責處理。在一個GPU上將這些功能隔離開來，多個操作系統(tǒng)和功能就可以同時獨立運行，通過滿足功能安全標準比如ISO 26262對每個核的故障進行自檢，我們很容易看到ECU的數(shù)量大幅減少。

保持向前發(fā)展

新能源汽車并沒有廣泛的使用，而且這個行業(yè)也還沒有形成一個更加安全的自動駕駛標準。從ADAS到門鎖，每一瓦特的功率都至關重要，將新能源汽車與自動駕駛技術緊密結合在一起的關鍵就是IP供應商以及芯片廠商，他們將繼續(xù)為汽車開發(fā)支持各種功能特性并實現(xiàn)低功耗提供解決方案。

英文鏈接：https://www.newelectronics.co.uk/electronics-blogs/why-is-efficiency-critical-in-electric-vehicles/231082/

編輯：jq