在今年理想l9推出后,喝彩和嘲讽两种声音参半。喝彩声来自对其座舱的智能化、舒适化的称赞;嘲讽则斥责其只重视在座舱内发力,而忽略了行驶等机械素质的本原。
两种声音其实反映出了同一个趋势:汽车的产品定义在逐渐丰富,汽车的消费观念在改变。车已经不仅仅是生产力工具,更是以消费者为中心的一体化数字平台,一台超大号智能设备。汽车座舱所承载也不仅仅是驾驶和载客这些简单的功能,而是正逐渐演化为一个智能化的第三生活空间。
走向“一芯多屏”
回顾汽车座舱的发展历程可以发现,汽车座舱经历了从机械化、到电子化、再到智能化的发展阶段。在2000年以前,汽车座舱中采用的是简单的机械仪表和音频设备,交互方式也多采用物理按键的方式。
在2000年到2015年,消费电子的蓬勃发展一定程度上也推动了汽车座舱的电子化,像液晶仪表、影音娱乐系统、触摸屏等开始在一些高端车型中出现。但当时通常一车一方案,定制化程度较高,并没有实现规模化的市场条件。
从2015年后,随着域控概念的出现,汽车座舱由此开始加速智能化发展,同时人们对于座舱也有了新的认识和要求。其中显示技术成为智能座舱应用中的重要部分开始了快速演进。显示上的演进包括:大尺寸液晶屏幕替代传统中控;高刷液晶仪表、hud取代传统指针仪表;流媒体后视镜替代传统后视镜;新增人工智能助手等。人机交互方式也升级为手势操作、语音操作等混合自然交互方式。
由此可见,智能座舱发展中的一个重要趋势就是屏幕数量增多,尺寸变大,刷新率和分辨率提升。据群智咨询数据,2022年上半年全球汽车整车销量约3,766万辆,同比下滑约10.7%。
但前装车载显示面板的出货约8,581万片,同比增长约5.6%。在汽车销量下滑的情况下,汽车显示应用却仍保持较大增幅,可见显示技术在当前智能汽车发展中至关重要。
图3:2022上半年全球汽车前装显示面板出货数据 (图源:群智咨询)
传统的方案采用的都是一个屏幕一个芯片的方式,这种设计方案的缺点较多:bom成本高;整体座舱的交互体验也相对割裂;存在信号延迟的问题;来自不同供应商方案的协调调试也很繁琐,开发周期长;可靠性并不理想等。
2015年世界通信大会上,伟世通首次推出智能座舱解决方案smartcore。它在一个多核soc级芯片上运行车载娱乐系统、数字仪表、hud等多个独立系统,重新定义了信息传输方式,让多屏交互更易实现。随后这一方案在奔驰高端车型上实现搭载。而当前,多芯多屏和一芯多屏的显示方案正在成为主流趋势。
作为一芯多屏方案的核心,多系统运行、高算力、高安全性、高可靠性的soc成为行业追捧的热点。行业领先的处理器厂商纷纷投身其中。
其中包括高通的sa8155p,采用7nm工艺,提供8tops超强算力;三星的exynos auto v9,采用8nm工艺支持6屏显示;瑞萨的h3提供40,000 dmips算力,性能是前代的4倍;瑞芯微的rk3588m,一芯驱动5块屏幕,具备360度环视算法等。
但其实除了这些主芯片之外,整个智能座舱的组成还需要很多种不同类型芯片的参与,除了这些芯片之外还有许许多多芯片,成为了幕后功臣。
智能座舱的关键芯片怎么选?
芯片是成就智能座舱体验的关键,那么如何选择合适的芯片来搭建智能座舱的方案?本文接下来会给出一些选型建议。
处理器
处理器方面推荐的是microchip technology的sam9x60低功耗微处理器,全系列采用arm926ej-s架构,运行速度是微控制器(mcu)的两到三倍,可支持大型软件应用程序并提供对linux操作系统环境扩展功能的访问。
触控ic
触摸屏交互推荐的同样是来自microchip的atmxt1189td-a系列汽车触摸屏控制器,该系列适用于最大13英寸的显示屏;用于中控台、导航系统或后座娱乐系统。支持利用自电容和互电容测量实现自适应触摸,从而识别所有触摸,避免误触检测。
以太网芯片
座舱中的通信离不开以太网,这里给大家推荐的以太网交换芯片是来自microchip的ksz8841系列,这是一款具有32位/33mhz pci处理器接口的单端口快速以太网mac芯片。
can总线
此外作为汽车应用,信号可靠性尤为重要。如下图7所示,在汽车can总线网络中需要共模抑制线圈来抑制总线中同向传输的共模噪声,滤除网络或电信设备高速差分数据线里的共模emi干扰,保持信号的完整性。在这里给大家推荐的共模抑制线圈是来自bourns的dr smd系列数据线扼流圈。
图7:dr331-513ae在汽车电子控制器局域网络中的应用 (图源:bourns)
先来介绍下bourns,这是一家全球领先的芯片制造商,从1980年就开始提供汽车解决方案,并于2005年成立了汽车工业部,先后收购了多家汽车电子领域相关公司。目前专注于汽车传感器、电路保护解决方案等产品供应,所有汽车产品均根据iatf 16949的要求制造。
我们推荐的dr smd数据线扼流圈具有超过1,000mhz的宽频率范围、0.1a至0.5a的额定电流范围以及高质量环形磁芯。同时bourns dr扼流圈提供双线或扇形绕组。推荐的具体产品型号在贸泽电子官网上的料号是dr331-513ae。
usb端口保护
汽车智能座舱中必然也离不开usb的使用,而作为汽车应用中usb的使用同样需要关注安全和可靠性问题。如下图9所示,bourns也专门针对这类应用需求提供了usb 2.0单端口保护-数组解决方案。
该方案中的mf-nsmf multifuser® aec-q200 ptc自恢复保险丝符合aec-q200标准和rohs指令,采用对称设计。该器件具有非常小的尺寸(1206封装),可以快速响应故障事件,非常适用于即插即用保护、电池和端口保护。我们推荐的具体产品型号在贸泽电子官网上的料号是mf-nsmf150-2。
总结
未来,智能汽车是获取用户数据的重要窗口,智能座舱是车厂打造差异化竞争力和护城河的关键。作为交互的媒介,“一芯多屏”会是智能座舱演进过程中最为重要的技术趋势。贸泽提供丰富的智能座舱显示相关芯片产品,助力您快速完成面向未来的智能座舱设计。
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