布谷鸟产研-奥迪座舱电子之演变:从英伟达到高通到三星

* 来源: * 作者: admin * 发表时间: 2020-07-10 13:43:00 * 浏览: 64

奥迪座舱电子从2009年就开始用英伟达,从Tegra2到Tegra3再到Tegra K1,2016年短暂改用高通602A,2018年最终改用三星,这背后是MIB的三代,还有放弃MOST和QNX,个中缘由,本文详细描述。本文由布谷鸟科技-产研首席分析师周彦武老师编写。

奥迪座舱电子主要分两部分,一部分为Infotainment即MIB系列中控,另一部分为仪表,顶配则称之为Virtual Cockpit虚拟驾驶舱。MIB系列中控不仅用在奥迪系列,在大众的帕萨特和迈腾上也有使用。MIB系列目前发展到第三代,第二代于2013年底设计,2015年上市,第三代MIB3于2019年底最先在欧洲版斯柯达上使用,然后是2020年1月北美版奥迪A4,最后是2020年4月中国版奥迪A4L。未来部分顶配帕萨特或迈腾也会用MIB3。MIB系列是模块构成,是一个非常复杂的体系,据称有50多种型号,包括入门版、标准版、Plus版、高级(High)版(也有叫MIB 2.5)、导航版等,还有各个地区版,奥迪产品供应商包括日本爱信、三星哈曼。低配版的MIB2在大众探歌上也有使用,由德尔福提供。Virtual Cockpit虚拟驾驶舱则一直变化不大。


上图为奥迪纯电车E-tron的MIB部分架构图,奥迪E-tron有两块中控显示屏,上屏为导航和信息娱乐,下屏为空调、座椅等其他显示与控制。R7为DVD播放机,U41是USB连接,R293是USB集线器,R204是电视卡读卡器,R78是电视调谐头,J525是数字音频控制器,J794是控制核心,J285为非虚拟座舱的低配仪表控制单元,J587是选档杆感应电子装置控制器,J898是HUD。 J1060为下屏显示控制,J685为显示屏,J1146为为移动设备充电单元,E67为空调。奥迪第二代MIB还是采用老旧的MOST总线,成本很高,与显示屏之间连接都还是最传统的LVDS。当然也有可能有解串行。J623是电机控制单元,J1121是ADAS控制器,使用以太网连接。


上图为博世为奥迪制造的虚拟驾驶舱仪表,代号为FPK。采用日本JDI供应的12.3寸显示屏,分辨率为1440*540。主要有两块PCB板,一块是载板即PCB1,由台湾健鼎无锡厂提供PCB,可能也在中国贴片。另一块核心板即PCB2,由奥地利AT&S公司提供PCB,可能在德国贴片。


上图为PCB1正面,值得一提的只有功率半导体元件,大多是日本ROHM和英飞凌的,还有一颗德州仪器的立体声DAC与放大集成块。


上图为PCB1的背面,主要元件包括Cypress的MB9DF125,这实际是日本富士通2012年的产品,Cypress通过收购获得了富士通的MCU业务。MB9DF125代号Atlas-L,是全球首款支持3D仪表显示的车规级MCU。采用ARM Crotex-R4内核,支持HSE硬件安全扩展和Autosar,运行频率128MHz,DMIPS为200。Xilinx的XA Spartan-3E 系列FPGA即XA3S100E做接口处理,这是Xilinx在2009年推出的90纳米FPGA,价格便宜,不到2美元。还有NXP的CAN收发器(Phy)TJA1042,德州仪器的MOST物理层SN65HVDA195,Microchip的MOST控制器OS81118。


上图为PCB2的正面图,主芯片是英伟达的Tegra 3,4片SK Hynix的H5TQ2G83FFR-RBC,这是车规级的DDR3,容量2Gb。4片是8Gb,也就是1GB,而这仅仅是用在仪表上,在2015年这可谓非常奢侈,EMMC是SK Hynix的H26M31001FPR,容量4GB,在2015年同样可以说奢侈。一颗德州仪器的DS90UR910,这是10MHz 至 75MHz、24 位彩色 FPD-Link II 至 CSI-2 转换器,推测是奥迪为驾驶员状态监测预留的摄像头输入装置,实际虚拟驾驶舱中没有驾驶员状态监测功能。TPS659119是Tegra 3的电源管理。


PCB2的背面,只有一颗Cypress的GL512S11DHA02,容量512Mb的Flash存储器。


MIB2的最高级版本MIB2+ High与虚拟驾驶舱或者说仪表设计几乎完全相同,唯一不同的地方在于MIB2多了一颗德州仪器的Jacinto,2016年前MIB2使用Jacinto 5Eco,2016年后使用Jacinto 6,Jacinto6主要负责导航、收音处理、射频。MCU则升级为瑞萨的V850系列。同时MIB2+ High分成两个壳体,Tegra所在的叫MMX,Jacinto所在的叫RCC。RCC内部包含大功率音频放大,在最顶级的奥迪Q8上,标配的功率都有190瓦,顶配的B&O高达1920瓦,这和宝马最新的MGU如出一辙。


图中所谓RCC即Jacinto 5


MIB2具备OTA能力,射频天线部分通过无线通讯网下载信息,通过以太网传给RCC,RCC通过串行传给V850,V850通过CAN传给网关。在以太网部分,曾经有人通过此部分进入MIB2的核心,MIB2采用QNX系统,系统灵活性比较差。

 Tegra 3是比较老旧的芯片,2011年推出,采用4核A9架构,CPU算力大约14000DMIPS,GPU能力也只有12.5GFLOPS。

 MIB2后奥迪就有意抛弃QNX系统,转用安卓,显然手机厂家的芯片做安卓系统更合适,英伟达比较适合QNX或原生Linux。2015年下半年奥迪与高通合作,在2016年CES大展上推出了采用高通602A的奥迪Q7。602A采用4核Krait设计,CPU算力为13800 DMIPS,GPU算力大约58GFLOPS,CPU与Tegra持平,GPU提升不少,为不过后来就再无消息。2016年下半年,奥迪推出MIB2+High,改用英伟达的K1,GPU高达384Gflops,即便是今天也是很高。

2017年12月三星以80亿美元的代价收购了哈曼国际,哈曼是全球第一大汽车Infotainment厂家, 哈曼还是三大豪华车厂家Infotainment第一大供应商,合作关系超过15年。2019年1月,三星宣布其V9芯片将进入奥迪供应链,做Infotainment的核心。2019年5月,三星再次宣布Exynos 8890 Auto将在2020年奥迪A4上使用,众所周知,Exynos 8890是三星在2016年初发布的旗舰产品,锁定竞争对手就是高通的820,高通820的自研架构核心叫Krait,意思是金环蛇或银环蛇,剧毒。而三星Exynos 8890的自研核心叫Mongoose,即猫鼬,是环蛇的天敌。当然现在三星高通都已经放弃了自研架构。如果奥迪采用Exynos 8890,那么很可能是全面使用,高通820可能没有一席之地,首先两者是竞争关系,奥迪没有必要维持两个差异不大的产品线,其次,三星的V9也已经进入奥迪的供应链,而602A昙花一现,全无消息。三星哈曼还是奥迪Infotainment第一大供应商。最后奥迪A4是奥迪最主力产品,2019年中国区奥迪A4L占奥迪总销量的27%,Q5占22%,A6L占21%。奥迪在最主力产品上使用Exynos 8890,显然是最大程度的信赖。MIB3全系列可能都是以三星Exynos 8890。Tegra 3后的Tegra 4没什么反响,2016年推出的Parker倒是反应不错,奔驰最新的座舱系统NTG6就是基于英伟达的Parker。

奥迪/大众体系的MIB3可能有高低两个版本,低端版本用在欧洲斯柯达、大众中国迈腾和帕萨特上,使用瑞萨R-CAR M3W,斯柯达的MIB3由欧洲松下提供,中国MIB3或者说RNS3.0由均胜Preh车联供应。低端版本可能还采用了虚拟机,高端奥迪MIB3自然就是用三星的Exynos 8890 Auto。



高通

高通

高通

高通

三星

三星

三星

华为

型号

820a  Pre

m

SA6155P

SA8155P

SA8195P

Exynos

Auto 8890

Exynos

Auto V910

Exynos

V920

麒麟980

制造工艺

14纳米

11纳米

7纳米

7纳米

14纳米

8纳米

5纳米(估计)

7纳米

核心数

4

8

8

8

8

8

8

8

核心介绍

Kyro 200(1.6-2.0GHz)

Kyro300 2x Gold @ 1.7 GHz

6x Silver @1.6

GHz(相

当于

A55)

Kryo 435

3x Gold @2.1 GHz

1x Gold Prime

@2.4

GHz

4x Silver

@1.8

GHz

Kryo 495

4x Gold Prime – TBD GHz

4x Silver – TBD

GHz

4xM1@2.1GHz 4Xa53@

1.6G

Hz

8xCortex-A76@2.1 GHz


2xCortex A76@2.6GHz+2xCorte4x A76@1.92GHz+4xC

ortex

A55@1.8G

Hz

CPU算力

45k

60k

80k(估计)

150k(估计)

62.8k

111k

200k(估计)

72k(估计)

GPU

Adreno 530

Adreno

608

Adreno

640

Adreno

899

Mali T880

MP1

2

Mali

G76 MP1

8


Mali

G76 MP10

频率

624 MHz

845 MHz

700 MHz

未知

950MHz

未知

未知

未知

 

GPU算力(GFLOP

S)

320

430

1142

2100

398

1205

未知

700(估计)

NPU(INT8

TOPS)



4

10(估计)


1.9

30

4

车规级

AEC-Q10

0

AEC-Q100

AEC-Q100

AEC-Q100

AEC-Q10

0

AEC-Q10

0

ASIL

B

AEC-Q100

ASIL

B(目标)


量产时间

2017年初

2018年初

2019年初

2021年初

2018年初

2021年初

2022年2季度

未知


车载版Exynos 8890和手机版略有不同,四个猫鼬核心频率从2.3GHz降到2.1GHz,尽管如此,还是大幅度领先高通820a,因为高通820的核心频率更低,且高通820只有4核,8890是8核。GPU方面,手机版8890的GPU是要弱于高通820,只有265GFLOPS,因为运行频率比较低,只有625MHz,车载版则大幅度提高,达到950MHz,从而超越高通820。不过功耗肯定也大幅度增加,肯定会加风扇,而手机是没法加风扇的。

高通在820a后开始重新规划汽车SoC方向,一个是高性能,一个是低成本即SA6155P,国内都比较看好SA6155p。性能基本上与Exynos 8890不相上下,GPU略强。外设方面基本相当,都支持3个独立显示,SA6155P不支持HDMI,只有MIPI DSI和DP,Exynos 8890则支持HDMI。都有以太网接口,输入摄像头方面,SA6155P略强,具备3个4 Lane的MIPI CSI输入。Exynos 8890则是两个4Lane,一个2Lane。

三星在汽车座舱芯片领域优势十分明显,首先三星哈曼是全球第一大汽车Infotainment厂家,同属一个集团,推广自家芯片当然不遗余力。哈曼是三大豪华车厂家Infotainment第一大供应商,合作关系超过15年。其次,三星拥有晶圆厂,能够自产芯片,在供应链和成本上都有优势,而高通则要委托台积电或三星代工芯片。再次,三星集团是全球第一大DRAM和Flash厂家,在供应链和成本上都有优势,整体解决方案成本会有优势。最后三星集团还可以供应车载的被动元件,无线模块,OLED显示屏。

德州仪器的Jacinto6可能仍在MIB3里保留一席之地,主要负责收音和导航。收音和导航是传统汽车芯片厂家最后的阵地。宝马的MGU用了瑞萨的R-CAR H3。奔驰的NTG 6可能也用了Jacinto6。当然豪华车不太在乎成本,大部分车还是选择NXP的常青树i.MX6或i.MX8。

近期随着中美关系紧张,原本选择高通820a的比亚迪转投华为麒麟710的旗下,车载版麒麟710主频由原来麒麟710的2.2GHz降至2.0GHz,由台积电12纳米改为中芯国际14nm制程工艺。尽管降频,麒麟710的CPU算力仍有53120,还是比820a要高,但GPU就差很多,麒麟710是MALI T830MP2,主频900MHz,算力只有61.2GFLOPS。

三星这种厂家肯定走大客户路线,而高通更可能像手机市场初期那样,开拓尽量多的客户,也会扶植方案公司,在中国这种方式可能更受欢迎。