可编程元件加速创新，必将掀起汽车技术革命？

三种汽车，一场革命

如今，在加州南湾，你每天都可以看到象征汽车产业世界性变化趋势的三种汽车：时髦的特斯拉(Tesla) Model S悄然无声息的驶过；在后窗贴着‘U’的Uber新型汽车接送乘客；以及在车顶安装旋转光达(LiDAR)的新款Lexus SUV正沿着街道自行驾驶，而身处世界任何位置的远端驾驶人则忙着收集资料。这些日常所见代表着三种同时出现的技术趋势，正显着地突破汽车现状：电动化、连网化和自动化。每一种趋势均以不同的速度在发展，但这三种趋势都有一个共同点：软体！

软体：改善今日，革新未来

自从2004年以来，普通汽车中的电子元件成本比重已经从20%倍增到40%了。今天的豪华汽车中通常包含100个微处理器，执行1亿行软体程式码，并控制着从引擎时序到车载资讯娱乐系统中的一切。

我们正处于这样一个时间点：软体、感测器和处理器带来全新的汽车功能，而不只是简单地将传统功能从机械控制转换为电子控制。今天的ADAS系统和明日的自动驾驶系统将完全依赖于软体，以理解来自感测器、摄影机、网际网路、基础设施以及其它车辆的资料。

汽车的复杂性提升，改变了汽车价值链。电动化、连网化与自动化的趋势，只是加速其价值朝向提供元件和软体的公司转移，并远离疏于创新的OEM厂商。

这种转移将带来两种影响。首先，软体将成为关键的市场差异化因素，迫使OEM缩短生产周期，并为传统系统提供支援和升级。其次，朝向软体转移有助于后来者在产业中创新，并提高进入门槛。

在配备ADAS的典型汽车中，许多感测器可以为电子控制单元(ECU)提供有关外部驾驶环境的资料，从而实现诸如避免正面碰撞(FCA)等应用。

图1：基本的ADAS架构配备许多感测器，为ECU提供有关驾驶情况的资料

电子控制单元随即使用软体判断是否存在威胁，并启用煞车致动器(或可能其它措施)以减轻这种威胁。

用于驾驶辅助应用的现有感测器是自动驾驶车的硬体基础。未来的感测器将会越来越小、越来越快和越来越便宜。但在目前的ADAS系统和未来的完全自动驾驶系统之间，真正的差距在于软体。无论输入资料能以多快的速度处理，可让汽车在复杂驾驶环境中比人类驾驶更高效、更安全驾驶的软体演算法仍然是最大的挑战。

可编程元件加速创新

作为沟通专用硬体和创新软体之间的桥梁，诸如赛灵思(Xilinx)的Zynq-7000 All Programmable SoC等可编程元件已经成为当今最复杂的ADAS系统核心，并快速取代较欠缺通用性的ASSP。在同一元件上整合Zynq SoC的ARM处理器和FPGA逻辑元件，可以协助OEM搭建出高整合度、完全可编程的ADAS平台，这种平台能够根据汽车产品线进行调整，还能加入新的增强功能，以因适严苛且不断演进的用户要求。

汽车OEM可以在许多平台配置中发挥Zynq SoC的作用。该元件可用为多感测器、多功能的驾驶辅助平台、高解析的视讯和绘图平台、汽车连网和连网平台，以及影像处理与辨识平台。

在这些应用中，使用者可以在SoC的逻辑部份实现设计中最复杂和运算最密集的功能演算法，并在板载ARM处理系统中建置连续处理功能。

图2：ADAS软体演算法必须能够处理道路类型、速度和威胁的复杂度

他们利用高速I/O连接至感测器，并创建连接至汽车网路的高可靠性连接。用户还可以利用SoC供应商提供的IP以及其设计工具和开发环境，快速地开发出ADAS平台。

新产品的推出，如Zynq SoC的Zynq UltraScale+ MPSoC版本，可以藉由其它任何晶片架构无法匹敌的可编程设计平台，协助OEM实现更加复杂的融合系统。

消费者的采纳与扩散

虽然OEM选择不同的市场策略推出ADAS和汽车自动驾驶功能，但从2010年开始几乎每年都持续推出功能越来越强大的ADAS汽车。

图3：诸如“避免交通拥塞辅助”等较简单的系统将率先推出，紧接着是能够操控汽车的系统

既然已经能取得这种技术的早期版本，那么消费者采纳的速度有多快呢？

这种相对较高成本的汽车意味着具有ADAS功能的汽车和自动驾驶车的普及率可能比起其它现代技术稍慢一些，但仍然较传统汽车的普及率更快得多。

正如其它新技术的采纳一样，先驱者和早期采纳者将有助于配置ADAS的汽车早期推广，一旦安全优势得到证明、成本也进一步降低，就会逐渐被大多数的消费者接受。这意味着普及率来自其所具有的优势，而不是受制于成本。

为了证明这个结论，市场谘询公司Marconi Pacific针对ADAS和自动驾驶进行了消费者调查。结果显示，最初吸引消费者的是这种技术的安全性和便利性。安全性将是家庭采纳的主要动机，因为他们将会瞭解配备ADAS的汽车如何避免导致乘客伤害甚至致死的碰撞。

另外一个重要的动力来自时间的重复利用。能够在高速公路上定速巡航、同时不需要把太多注意力放在道路上，将是加速这一需求的重要推动力。

Marconi Pacific已经建立了一个新技术扩散模型，更能有效地理解导入这种技术进展的步伐以及消费者的接受度。这种模型是基于情境的，且具有许多输入。关键因素包括汽车年销售量、ADAS技术的导入日期以及车辆汰旧换新预测等。

结果相当惊人。根据该模型发现，到2035年，所有细分市场中将有超过50%的汽车和85%的新车销售都将是配备ADAS的汽车或自动驾驶车。

图4：当消费者体认识到安全与便利等优点时，ADAS和自动驾驶车(AV)技术将创造另一波销售高峰

当然，不同层级的ADAS和自动驾驶将对社会产生不同的影响，包括每年发生碰撞的次数减少程度、对于交通拥塞的影响以及对于共乘或Uber等服务的影响等都不相同。

图5：根据该模型预测，ADAS/AV技术的累积销售量将在2035年达到汽车总销售量的85%

汽车生态系统意义

汽车领域及其相关产业形成了一个很大的生态系统，并渗透至全球经济。从表1可以看出ADAS和自动驾驶不仅对汽车也对许多周边产业带来重大影响。

随着电动化、连接能力和自动化方面的创新不断突破现状，不仅OEM感受到这一波效应，其它许多领域和以往围绕着传统个人汽车构建的商业也感受到了。能够迅速抓住机会的公 司即将取得成功，而延迟导入技术者将注定失败。

表1：ADAS和自动驾驶车将在汽车与许多产业带来创新