電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李彎彎）車載計算平臺是智能網(wǎng)聯(lián)汽車的核心部件，承擔(dān)著車輛感知、決策、控制等關(guān)鍵任務(wù)，相當(dāng)于汽車的“大腦”。隨著汽車智能化和自動駕駛技術(shù)的發(fā)展，車載計算平臺的重要性日益凸顯，其性能直接決定了自動駕駛的等級和安全性。

車載計算平臺的核心功能：感知與融合，通過攝像頭、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)等傳感器獲取環(huán)境信息，并對多源數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，實現(xiàn)對車輛周圍環(huán)境的精準(zhǔn)感知；決策與規(guī)劃，基于感知數(shù)據(jù)，進(jìn)行路徑規(guī)劃、行為決策（如變道、超車、避障等），并生成控制指令；控制與執(zhí)行，將決策結(jié)果轉(zhuǎn)化為具體的控制信號，控制車輛的轉(zhuǎn)向、加速、制動等執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)自動駕駛功能；通信與網(wǎng)聯(lián)，支持車與車（V2V）、車與基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）、車與云端（V2C）的通信，實現(xiàn)信息共享和協(xié)同控制。

車載計算平臺的技術(shù)架構(gòu)——硬件和軟件

車載計算平臺的硬件架構(gòu)需滿足高算力、低功耗和冗余安全的需求，通常采用異構(gòu)計算單元和高帶寬通信的組合。

異構(gòu)計算單元包括CPU、GPU、FPGA、ASIC、NPU等。CPU，負(fù)責(zé)通用計算任務(wù)，如系統(tǒng)調(diào)度、通信協(xié)議處理等。通常采用多核ARM架構(gòu)（如高通驍龍、瑞薩R-Car），兼顧性能與功耗。GPU，擅長并行計算，加速深度學(xué)習(xí)模型推理（如目標(biāo)檢測、語義分割），NVIDIA Orin、特斯拉FSD等芯片集成高性能GPU。

FPGA，可編程硬件，靈活適配算法優(yōu)化，常用于傳感器數(shù)據(jù)預(yù)處理或低延遲任務(wù)。ASIC，針對特定算法（如Transformer模型）定制化設(shè)計，提供極致能效比（如特斯拉FSD芯片）。NPU，專為AI計算優(yōu)化，支持高吞吐量的矩陣運(yùn)算，是當(dāng)前主流AI芯片的核心組件。

高帶寬通信包括車載以太網(wǎng)、PCIe接口、TSN（時間敏感網(wǎng)絡(luò)）等。車載以太網(wǎng)，支持1Gbps甚至10Gbps傳輸速率，替代傳統(tǒng)CAN總線，滿足傳感器數(shù)據(jù)的實時傳輸需求。PCIe接口，連接GPU、FPGA等加速卡，提供低延遲、高帶寬的擴(kuò)展能力。TSN（時間敏感網(wǎng)絡(luò)），確保關(guān)鍵任務(wù)（如制動控制）的確定性時延，避免網(wǎng)絡(luò)擁塞導(dǎo)致的安全隱患。

冗余與安全設(shè)計，如雙系統(tǒng)冗余、硬件安全模塊（HSM）、隔離設(shè)計等。雙系統(tǒng)冗余，主計算單元與備份單元并行運(yùn)行，故障時無縫切換（如英偉達(dá)DRIVE AGX Orin支持雙Orin芯片冗余）。硬件安全模塊（HSM），獨立芯片存儲密鑰和加密算法，防止數(shù)據(jù)篡改或惡意攻擊。隔離設(shè)計，通過虛擬化技術(shù)將安全關(guān)鍵任務(wù)與非關(guān)鍵任務(wù)隔離。

軟件架構(gòu)需支持多任務(wù)并行、低延遲通信和持續(xù)迭代，通常采用分層解耦的設(shè)計模式。

操作系統(tǒng)層，如實時操作系統(tǒng)（RTOS）、通用操作系統(tǒng)（GPOS）、混合架構(gòu)。實時操作系統(tǒng)（RTOS），如QNX、VxWorks，用于安全關(guān)鍵任務(wù)（如剎車控制），確保毫秒級響應(yīng)。通用操作系統(tǒng)（GPOS），如Linux、Android，用于非關(guān)鍵任務(wù)（如導(dǎo)航、娛樂），支持豐富的應(yīng)用生態(tài)?；旌霞軜?gòu)，通過Hypervisor（如ACRN、KVM）實現(xiàn)RTOS與GPOS的協(xié)同運(yùn)行，兼顧安全與靈活性。

中間件層，包括通信中間件、調(diào)度中間件、安全中間件。通信中間件，如SOME/IP、DDS，支持服務(wù)發(fā)現(xiàn)、數(shù)據(jù)分發(fā)和QoS控制，實現(xiàn)模塊間高效通信。調(diào)度中間件，如AUTOSAR Adaptive Platform，動態(tài)分配計算資源，優(yōu)化任務(wù)時序。安全中間件，集成加密庫、入侵檢測系統(tǒng)（IDS），保障數(shù)據(jù)傳輸和存儲安全。

應(yīng)用算法層，如感知算法、決策算法、控制算法。感知算法，包括攝像頭視覺處理（如YOLO、Faster R-CNN）、激光雷達(dá)點云分割（如PointPillars）、多傳感器融合（如卡爾曼濾波）。決策算法，基于規(guī)則的決策樹（如有限狀態(tài)機(jī)FSM）或基于學(xué)習(xí)的強(qiáng)化學(xué)習(xí)（如DQN），生成行駛策略。控制算法。模型預(yù)測控制（MPC）、PID控制等，將決策轉(zhuǎn)化為具體的車輛控制指令。

典型技術(shù)架構(gòu)，以NVIDIA DRIVE AGX為例。硬件：雙Orin芯片（算力508TOPS），集成Ampere架構(gòu)GPU、Arm Cortex-A78AE CPU、深度學(xué)習(xí)加速器（DLA）。軟件：底層是Linux + 安全內(nèi)核（符合ISO 26262 ASIL-D）；中間件是NVIDIA DRIVE OS（集成CUDA、TensorRT）；應(yīng)用層是DRIVE AV（自動駕駛）、DRIVE IX（智能座艙）。通信：支持PCIe Gen4、10G以太網(wǎng)、CAN-FD。

車載計算平臺芯片——SoC

目前市面上主要的車載計算平臺SoC芯片有英偉達(dá)Orin系列、華為昇騰系列、地平線征程系列、黑芝麻智能華山系列、高通驍龍Ride平臺、特斯拉FSD芯片等。

英偉達(dá)Orin系列，單顆芯片算力可達(dá)254TOPS，多顆組合可支持更高算力需求，如蔚來ET7和威馬M7搭載4顆Orin芯片，巔峰算力超過1000TOPS。其采用“CPU+GPU+ASIC”架構(gòu)，適用于L3或L4級自動駕駛。

華為昇騰系列，包括昇騰310、昇騰610等，具有強(qiáng)大的AI計算能力，功能安全等級達(dá)到ASIL-D。昇騰610芯片在CPU、CV處理能力及內(nèi)存帶寬方面業(yè)界領(lǐng)先，適用于自動駕駛應(yīng)用負(fù)載。

地平線征程系列，包括征程2、征程3、征程5、征程6等，算力不斷提升，滿足不同等級自動駕駛需求。2025年4月18日，地平線征程6系列的旗艦產(chǎn)品征程6P（J6P）、征程6H（J6H）正式亮相，同時，基于J6P芯片和地平線自研端到端算法的軟硬一體全棧方案HSD（Horizon Super Driving）也一并推出，具備L2城區(qū)輔助駕駛能力。

J6P基于地平線最新的BPU“納什”架構(gòu)，采用CPU+GPU+NPU+MCU+VPU的異構(gòu)設(shè)計，具備三級存儲架構(gòu)和數(shù)據(jù)變換引擎，專為Transformer、BEV等大模型優(yōu)化。

黑芝麻智能華山系列，包括A500、A1000L、A1000、A1000 Pro以及A2000家族?；贏1000芯片，可提供單顆、雙顆、四顆芯片的組合方案，算力覆蓋從ADAS輔助駕駛到L4及以上自動駕駛需求。

2024年12月30日，黑芝麻智能宣布推出其專為下一代AI模型設(shè)計的高算力芯片平臺——華山A2000家族，包括A2000 Lite、A2000和A2000 Pro三款產(chǎn)品，分別針對不同等級的自動駕駛需求。A2000 Lite專注于城市智駕，A2000支持全場景通識智駕，而A2000 Pro則是為高階全場景通識智駕設(shè)計。

A2000家族的芯片集成了業(yè)界領(lǐng)先的CPU、DSP、GPU、NPU、MCU、ISP和CV等多功能單元，實現(xiàn)了高度集成化和單芯片多任務(wù)處理的能力。新一代ISP技術(shù)，具備4幀曝光和150dB HDR，在隧道和夜間等場景下表現(xiàn)更好，顯著提升了圖像處理能力。A2000家族算力最大是當(dāng)前主流旗艦芯片的4倍，原生支持Transformer模型。

高通驍龍Ride平臺，巔峰算力預(yù)計在700-760TOPS，采用“CPU+GPU+ASIC”架構(gòu)，為自動駕駛、ADAS、車載信息娛樂系統(tǒng)等領(lǐng)域提供強(qiáng)大的計算能力。

Mobileye EyeQ系列，如EyeQ6 Ultra，算力達(dá)到176TOPS，采用“CPU+ASIC”架構(gòu)，為高階自動駕駛提供支持。不過，Mobileye在市場競爭中逐漸掉隊。

特斯拉FSD芯片，以NPU（ASIC）為計算核心，有三個主要模塊：CPU、GPU和Neural Processing Unit（NPU），總算力達(dá)到144TOPS，已廣泛用于特斯拉車型。

寫在最后

車載計算平臺的技術(shù)架構(gòu)是硬件、軟件和系統(tǒng)集成的綜合體現(xiàn)，其核心在于異構(gòu)計算的高效協(xié)同、實時性與安全性的平衡以及全生命周期的可持續(xù)性。SoC內(nèi)部集成多個異構(gòu)處理單元，結(jié)構(gòu)設(shè)計復(fù)雜，處理和計算能力強(qiáng)，適用于多任務(wù)處理以及計算任務(wù)復(fù)雜的應(yīng)用場景。隨著汽車智能化程度的提高，對高性能SoC芯片的需求也將不斷提升。