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走向一芯多屏,智能座艙中百花齊放的顯示技術

發(fā)布時間:2023-02-15 來源:Mouser 責任編輯:wenwei

【導讀】在今年理想L9推出后,喝彩和嘲諷兩種聲音參半。喝彩聲來自對其座艙的智能化、舒適化的稱贊;嘲諷則斥責其只重視在座艙內(nèi)發(fā)力,而忽略了行駛等機械素質(zhì)的本原。


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兩種聲音其實反映出了同一個趨勢:汽車的產(chǎn)品定義在逐漸豐富,汽車的消費觀念在改變。車已經(jīng)不僅僅是生產(chǎn)力工具,更是以消費者為中心的一體化數(shù)字平臺,一臺超大號智能設備。汽車座艙所承載也不僅僅是駕駛和載客這些簡單的功能,而是正逐漸演化為一個智能化的第三生活空間。


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圖1:理想L9智能座艙

(圖源:理想官網(wǎng))


走向“一芯多屏”


回顧汽車座艙的發(fā)展歷程可以發(fā)現(xiàn),汽車座艙經(jīng)歷了從機械化、到電子化、再到智能化的發(fā)展階段。在2000年以前,汽車座艙中采用的是簡單的機械儀表和音頻設備,交互方式也多采用物理按鍵的方式。


在2000年到2015年,消費電子的蓬勃發(fā)展一定程度上也推動了汽車座艙的電子化,像液晶儀表、影音娛樂系統(tǒng)、觸摸屏等開始在一些高端車型中出現(xiàn)。但當時通常一車一方案,定制化程度較高,并沒有實現(xiàn)規(guī)?;氖袌鰲l件。


從2015年后,隨著域控概念的出現(xiàn),汽車座艙由此開始加速智能化發(fā)展,同時人們對于座艙也有了新的認識和要求。其中顯示技術成為智能座艙應用中的重要部分開始了快速演進。顯示上的演進包括:大尺寸液晶屏幕替代傳統(tǒng)中控;高刷液晶儀表、HUD取代傳統(tǒng)指針儀表;流媒體后視鏡替代傳統(tǒng)后視鏡;新增人工智能助手等。人機交互方式也升級為手勢操作、語音操作等混合自然交互方式。


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圖2:智能座艙的演進

(圖源:東吳證券)


由此可見,智能座艙發(fā)展中的一個重要趨勢就是屏幕數(shù)量增多,尺寸變大,刷新率和分辨率提升。據(jù)群智咨詢數(shù)據(jù),2022年上半年全球汽車整車銷量約3,766萬輛,同比下滑約10.7%。


但前裝車載顯示面板的出貨約8,581萬片,同比增長約5.6%。在汽車銷量下滑的情況下,汽車顯示應用卻仍保持較大增幅,可見顯示技術在當前智能汽車發(fā)展中至關重要。


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圖3:2022上半年全球汽車前裝顯示面板出貨數(shù)據(jù)

(圖源:群智咨詢)


傳統(tǒng)的方案采用的都是一個屏幕一個芯片的方式,這種設計方案的缺點較多:BOM成本高;整體座艙的交互體驗也相對割裂;存在信號延遲的問題;來自不同供應商方案的協(xié)調(diào)調(diào)試也很繁瑣,開發(fā)周期長;可靠性并不理想等。


2015年世界通信大會上,偉世通首次推出智能座艙解決方案SmartCore。它在一個多核SoC級芯片上運行車載娛樂系統(tǒng)、數(shù)字儀表、HUD等多個獨立系統(tǒng),重新定義了信息傳輸方式,讓多屏交互更易實現(xiàn)。隨后這一方案在奔馳高端車型上實現(xiàn)搭載。而當前,多芯多屏和一芯多屏的顯示方案正在成為主流趨勢。


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圖4:三星和哈曼合作推出的一芯多屏方案

(圖源:ResearchInChina)


作為一芯多屏方案的核心,多系統(tǒng)運行、高算力、高安全性、高可靠性的SoC成為行業(yè)追捧的熱點。行業(yè)領先的處理器廠商紛紛投身其中。


其中包括高通的SA8155P,采用7nm工藝,提供8TOPS超強算力;三星的Exynos Auto V9,采用8nm工藝支持6屏顯示;瑞薩的H3提供40,000 DMIPS算力,性能是前代的4倍;瑞芯微的RK3588M,一芯驅(qū)動5塊屏幕,具備360度環(huán)視算法等。


但其實除了這些主芯片之外,整個智能座艙的組成還需要很多種不同類型芯片的參與,除了這些芯片之外還有許許多多芯片,成為了幕后功臣。


智能座艙的關鍵芯片怎么選?


芯片是成就智能座艙體驗的關鍵,那么如何選擇合適的芯片來搭建智能座艙的方案?本文接下來會給出一些選型建議。


處理器


處理器方面推薦的是Microchip Technology的SAM9X60低功耗微處理器,全系列采用ARM926EJ-S架構,運行速度是微控制器(MCU)的兩到三倍,可支持大型軟件應用程序并提供對Linux操作系統(tǒng)環(huán)境擴展功能的訪問。


我們推薦的具體產(chǎn)品型號在貿(mào)澤電子官網(wǎng)上的料號是SAM9X60D1G-I/LZB,這是SAM9X60D的SOM模塊系統(tǒng)(SOM)。外型尺寸僅為28mm × 28mm,單個封裝中包含MPU和4Gb SLC NAND閃存,以及電源、時鐘和存儲器。


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圖5:SAM9X60D1G-I/LZB

(圖源:Microchip官網(wǎng))


觸控IC


觸摸屏交互推薦的同樣是來自Microchip的ATMXT1189TD-A系列汽車觸摸屏控制器,該系列適用于最大13英寸的顯示屏;用于中控臺、導航系統(tǒng)或后座娛樂系統(tǒng)。支持利用自電容和互電容測量實現(xiàn)自適應觸摸,從而識別所有觸摸,避免誤觸檢測。我們推薦直接采用ATMXT1189TDAT maXTouch評估板來進行器件評估和快速開發(fā),該評估板在貿(mào)澤電子官網(wǎng)上的料號是ATMXT1189TDAT-SPI-PCB。


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圖6:ATMXT1189TDAT maXTouch評估板

(圖源:貿(mào)澤電子)


以太網(wǎng)芯片


座艙中的通信離不開以太網(wǎng),這里給大家推薦的以太網(wǎng)交換芯片是來自Microchip的KSZ8841系列,這是一款具有32位/33MHz PCI處理器接口的單端口快速以太網(wǎng)MAC芯片。給大家推薦的具體型號在貿(mào)澤電子官網(wǎng)上的料號是KSZ8841-PMQLI-TR。


CAN總線


此外作為汽車應用,信號可靠性尤為重要。如下圖7所示,在汽車CAN總線網(wǎng)絡中需要共模抑制線圈來抑制總線中同向傳輸?shù)墓材T肼暎瑸V除網(wǎng)絡或電信設備高速差分數(shù)據(jù)線里的共模EMI干擾,保持信號的完整性。在這里給大家推薦的共模抑制線圈是來自Bourns的DR SMD系列數(shù)據(jù)線扼流圈。


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圖7:DR331-513AE在汽車電子控制器局域網(wǎng)絡中的應用

(圖源:Bourns)


先來介紹下Bourns,這是一家全球領先的芯片制造商,從1980年就開始提供汽車解決方案,并于2005年成立了汽車工業(yè)部,先后收購了多家汽車電子領域相關公司。目前專注于汽車傳感器、電路保護解決方案等產(chǎn)品供應,所有汽車產(chǎn)品均根據(jù)IATF 16949的要求制造。


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圖8:Bourns在汽車領域的發(fā)展史

(圖源:Bourns)


我們推薦的DR SMD數(shù)據(jù)線扼流圈具有超過1,000MHz的寬頻率范圍、0.1A至0.5A的額定電流范圍以及高質(zhì)量環(huán)形磁芯。同時Bourns DR扼流圈提供雙線或扇形繞組。推薦的具體產(chǎn)品型號在貿(mào)澤電子官網(wǎng)上的料號是DR331-513AE。


USB端口保護


汽車智能座艙中必然也離不開USB的使用,而作為汽車應用中USB的使用同樣需要關注安全和可靠性問題。如下圖9所示,Bourns也專門針對這類應用需求提供了USB 2.0單端口保護-數(shù)組解決方案。


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圖9:USB 2.0單端口保護-數(shù)組解決方案

(來源:Bourns)


該方案中的MF-NSMF Multifuser? AEC-Q200 PTC自恢復保險絲符合AEC-Q200標準和RoHS指令,采用對稱設計。該器件具有非常小的尺寸(1206封裝),可以快速響應故障事件,非常適用于即插即用保護、電池和端口保護。我們推薦的具體產(chǎn)品型號在貿(mào)澤電子官網(wǎng)上的料號是MF-NSMF150-2。


總結


未來,智能汽車是獲取用戶數(shù)據(jù)的重要窗口,智能座艙是車廠打造差異化競爭力和護城河的關鍵。作為交互的媒介,“一芯多屏”會是智能座艙演進過程中最為重要的技術趨勢。貿(mào)澤提供豐富的智能座艙顯示相關芯片產(chǎn)品,助力您快速完成面向未來的智能座艙設計。



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