随着越来越多的用户开始关注自家车辆的智能化表现,越来越多的车企开始加入这场车机硬件的军备竞赛,各家都使出浑身解数疯狂堆料。
从“高通8155”包治百病,到特斯拉不讲武德拉来AMD Ryzen助拳,再到华为携麒麟入场打造“车机天花板”,某些新势力品牌甚至开始丧心病狂到将两块“8155”一起塞进车里,讲究的就是力大砖飞一力降十会。
国内新能源汽车市场的内卷已经逐渐从“卷屏幕”演变到了“卷芯片”,对用户来说肯定是好事。但车机芯片毕竟不像屏幕,谁的屏多屏大一目了然,车机芯片看不见摸不着,一大堆什么CPU、GPU、NPU、DPU、SOC傻傻分不清楚,但这些又是车机智能化硬件性能的重中之重,甚至可以等同于燃油车时代的发动机、变速箱,今天咱们就一起盘一盘这些令人头大的关键参数,教你读懂你的智能汽车。
先说最重要的CPU,CPU(Central Processing Unit)指中央处理器,也是整辆汽车的“大脑”。从功能上来说,CPU的内部结构可分为:控制单元、计算单元、存储单元三部分。
其中控制单元是整个CPU的“指挥中心”,可以根据事先编好的程序从存储器中取出各条指令。计算单元则是听从控制单元的命令负责算数运算(加减乘除)和逻辑运算(比如两个值比大小),存储单元则用来临时存放等待处理和已经处理好的数据。
CPU说完我们再来说说和它看起来挺像的GPU,GPU(graphics processing unit)也就是图形处理器,又叫显示核心,是一种主要负责图形运算工作的微处理器。
从功能上来说,CPU更加全能,应用场景更加广泛,GPU则更擅长做一些多线程的简单任务,大部分工作的计算量都很大但没什么技术含量,而且要重复很多次。
CPU和GPU的关系可以简单理解成一群小学生和一个教授的区别,虽然教授能力更强,但同时计算多个简单问题显然还是不如一群小学生同时做速度更快。
GPU性能的优劣很大程度上决定了车机的图形性能,如果你是游戏的重度用户,想在车机上打游戏,那车机的GPU性能可能就是你需要关注的重点。
聊完了CPU和GPU,我们再聊聊最近很火的“AI芯片”NPU,NPU(neural-network processing units)即神经网络处理器,很早之前谷歌就提出了TPU这个概念,和现在的NPU本质上是一样的,都是用电路来模拟人类的神经元和突触结构,是一块定制化芯片。
可以简单把它理解为一个专为AI计算定制的加速器,用于加速神经网络的运算,毕竟专用的工具肯定比万能工具效率更高,使用NPU芯片就是为了解决传统芯片在神经网络运算时效率低下的问题。
这类芯片采用的是“数据驱动并行计算”的架构,擅长处理视频、图像这类海量的多媒体数据,像是手机拍照的算法优化和前段时间很火的AI换脸,都是NPU的拿手好戏,如今车上的人脸识别、自动驾驶等也都离不开NPU芯片的帮助。
聊完上面这些芯片,可能大家对车机芯片有了一些基础的了解,有些朋友也许会问了,那之前提到的高通8155属于哪种芯片呢?其实高通8155并不属于上述芯片的一种,8155芯片严格意义上来说属于SoC(System on Chip),也就是片上系统,是由多种芯片集成在一起的信息系统核心,是一个整体。
高通8155芯片的CPU部分,使用的是 Kryo 485核心,其中大核主频为2.96GHz,GPU部分使用的是高通自家的Adreno 640,还搭载了集成向量计算加速器(也就是上面提到的NPU)的Hexagon以及ISP图像信号处理器。
一般车辆智能座舱中的蓝牙和WiFi功能也都会被集成在车内的SOC芯片当中。
除了上面这些芯片的名称和作用,肯定还有很多朋友想知道,既然知道了这些芯片的作用,那应该如何判断这些芯片性能的优劣呢?别着急,这里我们要引入一个算力的概念,可以简单把它理解成芯片的性能。
比如车企宣传中经常提到的TOPS、FLOPS都是衡量芯片性能的单位。其中TOPS(Tera Operation Per Second)表示每秒钟可以进行的操作数量,一般用于衡量自动驾驶的算力,1TOPS代表处理器每秒钟可进行一万亿次(10^12)操作,比如高通8155的算力是8TOPS。
FLOPS(Floating-point Operations Per Second)指的是每秒所执行的浮点运算次数,一般用来衡量GPU的性能,一个 GFLOPS (gigaFLOPS) 等于每秒10亿 (=10^9) 次的浮点运算,比如高通8155的GPU算力约为1000GFLOPS。
一块高性能的车机芯片,不仅会让车机的日常使用更加流畅,也可以支持更丰富的功能,如果车机芯片的性能太差,不能满足车机系统的需求,就会出现发热卡顿甚至黑屏死机等问题。
对于使用周期在十年以上的汽车来说,车机芯片的硬件性能除了要满足当下的需求,还要留出足够的性能冗余,为后续不断迭代的OTA升级留出空间。这也是如今各个车企堆料车机芯片甚至形成“军备竞赛”的根本原因。