技术前瞻——能源危机下辅助驾驶算力技术路线展望根据中国国家应急管理部门统计，2022年第一季度，智能汽车发生自燃的事故一共发生了640起，平均1天有7辆电动车发生自燃。电动车起火的原因主要是以下几点：电池过热、电池老化、电池遭受碰撞、高负荷运行等等。其中，电池的高负荷运行是最严重的原因之一。

　　随着特斯拉通过视觉算法来实现自动驾驶。各大Tier 1大厂纷纷进入算力的军备竞赛，算力不断加大，较大的算力需要消耗较高的功耗。

　　实际上自动驾驶领域，变化的区域占整个图像的很小一部分，大部分视觉数据是无用数据。传统的视觉处理花费了大量精力来处理这些无用的背景，这浪费了大量的算力和时间。采用事件处理系统，通过时间系统触发判断方式，可以提高100-1000倍的处理速度，减少运算量。

　　事件相机无法提供深度信息，目前依靠相机的计算方式还属于简单的蛮力计算。采用事件相机结合激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达等方式就可以实现完美的3D感知。同时，也可以避免依靠海量数据和海量算力造成的资源浪费。

　　图像事件系统能解决视觉识别的大部分算法，但是，它也存在一些局限性。除了传统的图像算法，激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达也越来越多地被用于ADAS。随着ADAS的智能化要求的不断提高，自动驾驶系统需要采用多个不同类型的传感器协同处理的方式实现。

　　各传感器采集数据，然后通过总线发送给域控制器，存在一定程度的延时，并且，各传感器延时的时长不固定。为了提高自动驾驶的传感器之间的深度融合、决策规划和融合定位等性能，自动驾驶高级域控制器与其关联的传感器均需要做时间同步。

　　TSN最初来源于音视频领域Ethernet AVB的应用需求，用于解决音视频网络的高带宽、高实时性、和高传输质量的需求。TSN的核心原理是基于时间流量调度和管理，通过TSN网络中的时间感知整形器TAS（Time Aware Shaper）的调度来实现的。

　　TSN可以比较精确的计算出传输线的时延问题。但是，如果主从设备采用自己独立的时钟，还会存在频偏问题，这就需要采用精度非常高的晶振来实现传输功能。基于成本等综合考虑，通常采用OCXO/VCXO+PLL的方式实现从设备时钟的频率锁定，与主时钟实现频率同步。

　　在ADAS应用中，采用TSN结合OCXO+锁相环的方式，就可以实现各传感单元和GPU/FPGA的时间同步，消除累计误差，实现时钟源的统一和多传感器完全融合。

　　图像事件系统含有海量数据，要满足多传感器深度融合，这些数据就必须要在极短时间完成信息交换。受流线型处理器启发，人们一直采用独立于处理器的32位或64位局部总线MB/s。这种总线被称为外设互联标准总线（PCI总线 PCI总线架构框图

　　PCI总线之后，传输速率很难做进一步的提升。这是因为，时钟和数据信号之间的传输线寄生电感形成串扰，严重影响数据信号的波形，很容易对采样信号形成误判，影响通信效率。

　　由于SRAM的上管和下管都是工作在深度饱和状态。所以，CMOS反相器从一种稳定工作状态转变到另一种稳定工作状态时，会出现上下管同时导通的情况。此时，CMOS的内阻非常小，此时对应的电流会非常大，所以，产生的动态功耗非常大。

　　Flash架构的FPGA最大的一个特点，工作点是静态的，动态切换也不会出现大的电流波动，可以节约高达50%的功率损耗。Wolfe表示Microchip最新PolarFire与同类器件28nm产品相比，其算力能做到其他器件2.6 倍GOPS/W。

　　在政策、互联网跨界竞争、消费者内在需求等因素驱动下，ADAS渗透率将快速提升。也有一些低端车型，也开始搭载部分ADAS功能，提升卖点。

　　Microchip推出LAN937X系列TSN交换器件。作为业界符合IEEE 802.1AS标准的功能的交换解决方案，可实现更低延迟的数据流量和更高的时钟精度。下一步，Microchip还会推出集成1000 BASE TI PHY的LAN969X系列产品。TSN可以实现网络传输延迟，但是，由于时钟晶体存在频偏差异，可能引发不同节点之间的频率误差，为了解决频偏问题，人们通常会在节点中，采用PLL锁相环和VCXO来锁定时钟频率。同时，为了更进一步同步GPS的1PPS时钟，还需要同步1PPS时钟。Microchip的ZL307XX系列集成5个PLL ，支持1PPS，SYNCE。满足大部分以太网时间同步要求。目前，Microchip已经和部分车企展开合作，开始评估Microchip的时钟解决方案。

　　2022年2月，Microchip宣布推出市场上首款汽车级认证的PCIe交换机PM430XX/PM440XX。新发布的PFX、PSX和PAX交换机解决方案为ADAS提供了尖端的计算互连能力，第4代PCIe交换机提供高速互连，支持ADAS架构中的分布式实时安全关键数据处理。

　　因为Microchip所采用Flash工艺这一独特的工艺制程，其功耗最多只有相同制式的FPGA的50%。

　　在ADAS机器视觉算法应用中，采用Microchip的FPGA做摄像头前端采样、预处理，图像拼接等应用中，有着很好的表现。Microchip带功能安全的PolarFire FPGA系列内置安全加密认证、可以保护设计、数据、网络不受攻击，Flash自带SEU免疫性能的FPGA，是数据中心、工业、汽车和航空航天应用的理想之选。

　　除此之外，Microchip集成功能安全的MCU、DCDC、USB HUB、AES加密芯片，以及诸如CAN、LIN总线等，也是ADAS和汽车行业应用的主流方案。针对Microchip基于ADAS技术一揽子解决方案，Excelpoint世健都提供相应的技术支持和指导，降低视觉算法算力的功耗，提高效率，助力自动驾驶技术发展。