劃重點
1. 智能駕駛域控制硬件方案的演講趨勢
2. 當前主流的智駕域控硬件方案是N*SoC+ MCU，那么MCU是否可以去掉？
3. 隨著芯片集成度不斷提升，在理想的情況下，智能駕駛域控硬件方案最終是否會演變成單SoC芯片方案么？
前言：
1.早期：奧迪的zFAS（2015年4月開發完成）是智能駕駛域控制器最早期的架構形態，采用3顆SoC+MCU方案，該方案幾乎是把當時在各個應用領域性能最優的芯片組合在了一起。zFAS模塊包含：SoC-1（Mobileye-EyeQ3 ）+ SoC-2（英偉達-Tegra K1 VCM ）+SoC-3（Altera-Cyclone V）+MCU（英飛凌—Aurix-TC297T）
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Mobileye - EyeQ3 ：負責前置攝像頭圖像處理；
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NVIDIA - Tegra K1 VCM ： 負責環視攝像頭圖像處理以及駕駛員的狀態監控；
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Altera - Cyclone V ： 負責超聲波信號處理；攝像頭、毫米波雷達和激光雷達等多源傳感器數據融合；作為內部網關實現內部通信；
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Infineon - Aurix TC297T ：用于監控系統的運行狀態，并對外進行通信。
受限于整個行業能提供的計算平臺算力水平（EyeQ3的AI算力為0.256TOPS，Tegra K1 VCM單浮點運算性能為350GFLOPS，Cyclone V的CPU算力為5250DMIPS），導致zFAS的整體性能水平受到了很大的限制。
兩個不同時間段芯片性能的定性比較（信息來源：公開資料整理）
zFAS的電路主板示意圖（圖片來源 - 硬核汽車電子）
備注：該域控制器由Mobieye提供EyeQ3芯片及對應的軟件方案，TTTech提供中間件，奧迪自研一些上層應用算法，安波福進行系統集成。
2.現狀：隨著芯片廠商開放度提升，SoC芯片集成的異構資源不斷豐富，以及CPU算力和AI算力的大幅提高，行車和泊車傳感器的數據處理、數據融合等軟件算法開始逐漸地集成到一個功能更強大的異構SoC里面去完成。因此，智駕域控硬件方案中選用SoC芯片的種類在減少，但仍然需要ASIL D級別的MCU作為輔助支持，比如德賽西威的IPU03：英偉達-Xavier + 英飛凌Safety MCU；華為的MDC610：昇騰610芯片+英飛凌Safety MCU。雖然有一些域控方案里依然會使用2~4顆SoC，但大都是選擇同一種型號的SoC，比如特斯拉的 Autopilot HW3.0平臺采用2顆FSD芯片；蔚來的NIO Adam域控平臺采用4顆Orin X芯片。
信息來源：公開資料整理
3.未來：隨著SoC芯片集成化程度不斷提高，越來越多的SoC芯片將會在內部集成ASIL D等級的MCU核心-功能安全島。那么，外掛的MCU的角色有被SoC內部的功能安全島所取代的趨勢，市場上將會逐漸出現越來越多的單SoC芯片域控解決方案。比如，知行科技的 IDC MID版本，通過單顆 TDA4VM芯片實現行泊一體方案，預計在今年下半年量產應用。
備注 ：
內置MCU核心/功能安全島：通過在SoC內部內置MCU核心，利用鎖步的方式提升SoC芯片自身的功能安全等級，同時外設接口也會更豐富，一般會設有單獨的CAN接口，作為和整車底盤和毫米波雷達的數據通訊接口，在緊急工況下實現車輛的安全停車。
現在L2+及以上的智能駕駛域控硬件方案的形式主要是：N*SoC+MCU。其中，SoC一般主要負責感知、全局路徑規劃等，MCU則負責實時性要求很高的整車控制任務。為什么域控制器電路板上要布置一顆獨立的MCU芯片,它的作用是什么，去掉它到底行不行？
當前已量產應用的主流智駕域控硬件方案（信息來源：公開資料整理）
在整個智能駕駛解決方案中，外掛MCU 需滿足功能安全 ASIL D要求，有多路CAN總線接口和高速以太網接口，能與車身傳感器連接，并接收和發送車身CAN總線和以太網信息，從而實現域控平臺與整車其它節點進行交互。MCU主要支持的功能如下：
1）整車底盤控制功能：作為最后一道關口，對車輛的執行命令進行校驗處理，并對接底盤的控制功能；
2）狀態監控 ：供電模塊狀態、通信狀態、以及交互節點狀態的監控等；
3）執行最小安全風險策略：當監測到自動駕駛系統發生故障時，外掛MCU會及時進入最小安全風險條件，擔負起功能降級、駕駛員接管提醒、安全停車的作用。
1.2 去掉外掛MCU，到底行不行
如果打算去掉MCU，那么原先MCU干的“活”誰來接替呢？只能是SOC了，那么，現在SOC到底有沒有這個能力把MCU的活全干了呢？按理說是可以的，因為現在很多的SOC內部開始集成MCU核心-功能安全島，性能也越來越接近外掛的MCU，比如TDA4VM 內部的功能安全島，已經可以達到ASILD等級，在一些情況下是完全可以替代外掛MCU。
但是為什么現在主流方案依然還是采用SOC+外掛MCU呢？經過找業界相關專家調研咨詢，下面從技術和商業化角度來進行簡單地進行分析總結：
1）技術上不是很成熟
雖然越來越多的芯片廠商開始考慮在SoC芯片內部內置MCU核心，但與傳統成熟工藝的MCU相比，內置的MCU核心在功能安全、實時性和可靠性方面尚存在一些差距，畢竟任何新技術和新產品都需要一定的時間驗證。
安全性不足，內存有限
英飛凌大中華區智能駕駛市場經理余辰杰曾在一次公開演講中提到：現在的 AI SoC 算力豐富，有 Cortex-A 核、NPU、GPU等。更有一些SoC內部集成一個MCU級別的實時鎖步核，稱之為safety island。它似乎在灌輸一個概念，SoC里面加了一對鎖步核就是功能安全ASIL-D了。其實一對鎖步的實時核跟ECU系統，甚至僅僅是芯片自身達到 ASIL – D等級都不是一個概念。而且受制于die size，成本等原因，目前一些safety island上只集成了非常有限的RAM。以一個Lockstep R5F附加1M SRAM為例，如果希望程序都運行在RAM中，程序的體積受到明顯制約。
《2萬字長文說清自動駕駛功能架構的演進》一文中也表達了類似的觀點：“未來單SoC的價格會比SoC+MCU便宜，即使單SoC也能符合功能安全ASIL D的要求（目前行業內的大算力SoC只能做到ASIL B），也可以滿足網絡安全要求，但是對于完全自動駕駛安全而言做到‘相對安全’還遠遠不夠，需要做到‘本質安全’，因此筆者認為外掛MCU還是非常有必要。”
軟件移植存在風險
單SoC芯片方案尚未經過充分的市場驗證，用內置的MCU核心去取代外掛MCU這種革新式的設計，會有一些風險。
前宇通客車智能網聯副院長彭能嶺認為，之所以現在主流方案還是SoC +MCU，我覺得大家還是出于一種謹慎的態度，畢竟不同廠家的MCU里面的硬件資源以及硬件性能都不會完全一樣。如果把外掛MCU的功能移植到內置功能安全島，在軟件的移植過程中會帶來一些風險，比如軟件漏洞、軟件缺陷等。倒不如沿用現在的SoC+MCU方案更穩妥。畢竟現在的軟件比以前更復雜，并且國家對產品的安全性、合規性等要求也越來越高。因此，任何車企都不太愿意貿然去冒風險去掉外掛MCU。
2）商業上不是很合算
現階段投資回報率低
主機廠或者Tier1已經習慣于把控車等功能放到外掛的MCU上去實現，并在上面跑傳統的AUTOSAR CP操作系統。現在Tier1如果打算把外掛MCU的功能遷移到內部不但需要投入人力和時間成本，同時也需要滿足一些客觀條件：第一個是SoC芯片內置MCU核心的可靠性和功能安全等級達到了規定要求；第二個是整個軟件平臺也要有對應的方案。從長期來看，這是一個趨勢，但過渡肯定需要時間，需要投入研發成本。
寒武紀行歌產品副總裁劉道福提到，對于現在的車型平臺，主機廠考慮到研發周期的緊迫性，一般不太愿意去嘗試和更換新的架構方案，主機廠已經習慣使用老的架構方案，比如控車用TC297/397等，并且這些方案已經很成熟。對于下一代新的平臺，主機廠有更多時間去做研發，會從更高的集成度、更低的量產成本去考慮這件事，可能愿意投入一定的資源去做。在行歌的未來產品中，會考慮將MCU功能集成到SoC中，從而提高域控制器集成度，降低域控制器的整體BOM成本。
“目前國內車廠項目的平臺化相對來講沒有海外體系成熟，部分車型項目比較碎片化一些。從Tier1的角度來講，如果僅僅是拿到了一個車型或者一個項目，量級可能較小，相應的開發費有限。外掛MCU拿掉，雖然硬件上的成本省了一點，但把所有的綜合成本算下來，包括重新匹配AUTOSAR、以及在AUTOSAR CP上部署一些其它軟件等工作算進去，相比沿用已成熟量產的現成方案，估計不太合算。所以它不僅僅是技術層面的可行性問題，更多還需要從商業的角度考慮。”黑芝麻智能產品副總裁丁丁講道。
現階段，外掛MCU方案作為成熟方案，具有實現上的便利性和成本上的優勢
外掛的MCU已經形成了完整的產業生態和明確的產業分工。英飛凌，NXP以及瑞薩等傳統MCU廠商，MCU已經做了很多代，各方面都已經比較成熟，在生態鏈上已經有很多合作伙伴。有的合作伙伴負責MCU上AUTOSAR的適配，有的負責上層應用的開發，已經形成了一個完整的產業鏈條，對于Tier1或者車廠來講，只要花錢就能夠找到合作伙伴幫助他們完成。
安霸軟件研發高級總監孫魯毅認為，外掛MCU的獨立性更強，Tier1在它上面開發的一些軟件，做一些基礎性工作，比如AUTOSAR CP的適配或基于毫米波雷達的一些功能。基于一顆MCU開發的軟硬件可以反復重用，而不用顧慮主控的SoC芯片究竟選擇的是哪家，進而可以減少Tier1的工程量，縮短開發時間、降低開發成本。
轉自九章智駕
(未完待續）
