向道路延伸 汽车显示屏背后的角力(上)

2014-08-07 18:32:29来源: 中关村在线

十万个为什么

    是的,您没有看错,这里确实是中关村在线显卡频道。我们所致力于讨论和研究的话题与显卡、显卡技术以及显卡供应商息息相关,所以当显卡供应商以及显卡技术的触角延伸到其他领域的时候,我们的话题自然也会跟着延伸。眼下我们所要延伸的方向,正是看似与显卡毫不相干的汽车领域。显卡世界的战争已经马上就要蔓延到汽车领域了,汽车上的每一块显示屏背后,都将会成为激烈交火的战场。

    这个世界总能发生许多让你无法理解却又相当合理的事,比如说原本应该属于“机器的浪漫”的汽车吧。也许很多人还觉得汽车中控仍旧停留在收音机加个液晶屏就能了事的时代,抱歉,那个时代已经过去了,如今的汽车领域已经在一夕之间便成了消费电子领域的新宠儿——Carplay的发布以及实用化、Android auto的发布、还有NVIDIA甚至Intel的大举进入,一系列消费电子领域厂商的大动作来得突然且猛烈,好像要在一夕之间把汽车变成手机/平板电脑的延伸似的。凡提及汽车必讨论马力、扭矩、操控的景象,已经被讨论操作系统、人机交互界面甚至屏幕到底有多大所取代了。



JEEP采用了全座舱可编程显示系统

    不可否认,随着信息技术的进步以及市场对车载呈现、娱乐和驾驶员辅助系统需求的变化,汽车正越来越多的电子化、按钮化甚至屏幕化,玻璃座舱在现在的汽车领域看来已经不再是一个遥不可及的梦了。车载电子系统在厂商和用户心目中的地位正变得越来越重要,车用芯片市场的火热以及各种消费电子芯片供应商的大举介入似乎并不应该是一件值得奇怪的事。

    但是,为什么是现在?为什么是现在这种……奇怪的局面?


Carplay在宣布后不久便快速实用化了

    您不觉得奇怪么?为什么我们的驾驶舱在经历了几十年的不变之后突然开始了翻天覆地的变化?为什么Carplay以及Android auto操作系统会在现在进入汽车领域?为什么NVIDIA甚至Intel大举进入车载电子领域,却没听有谁站出来表示不屑、紧张或者其他情绪,甚至好像这些新晋而来的厂商连竞争对手都没有?车载电子领域原本是什么样子的?现在又变成了什么样子?到底有多少人打算加入到这样一个庞大的新兴市场当中?它们的现状以及未来又会是怎样的呢?

    好奇并且沿着问题思考是我们一贯的特点,所以在接下来的一周时间里,就让我们顺着这新的一串“十万个为什么”来重新审视一下车载电子领域,一起来寻找我们所感兴趣的答案吧。

长路漫漫

    汽车是一个庞大复杂的机械系统,其中的芯片类型及用途分类相当广泛庞杂。一般而言,我们所关注的车载电子领域主要集中在车内的人机交互界面领域,与大量传感器打交道的涉及机械控制及驾驶过程控制的ECM/PCM系统所在的汽车电子控制领域并不相同。换句话说,车载电子领域的专注对象其实在“汽车”之外,它就像车上外挂的一台独立的电脑系统,主要职责在于呈现信息和完成娱乐应用,行车电脑、导航、影音娱乐功能是它们服务的对象。虽然随着技术的进步和相互渗透,车载电子领域也存在联通甚至具备接管一部分车辆驾驶及控制操作的可能(驾驶员辅助系统的延伸),但本质上来讲,它的主要服务对象还是呈现和交互而非控制的界面。



我们通常所说的车载电子系统,并不是引擎控制等汽车电子控制领域

    尽管已经有了几十年的发展历程,但在相当长的一段时间里,车载芯片的发展都不是以性能为第一要务的。汽车是高速运动的机械,对安全性的考虑在车辆设计过程中所占的比例相当大,车辆驾驶过程伴随着的高温/高温差、震动以及复杂电磁环境,其工作环境的恶劣程度是普通消费电子芯片所无法想象的。所以自从电子系统进入汽车领域之后,不论何种类型的车载芯片,其设计的第一考量都是兼容稳定性,尤其是对运行过程中稳定性要求极高。一款芯片可能只有16bit甚至8bit的位宽,运行频率仅仅几十或者几百KHz,但却要能够承受零下40~零上85度的宽泛温度区间变化且稳定安全。性能要素,在很长时间里都要给稳定性让路。


汽车更柯烈的使用环境是消费类电子产品所无法比拟的

    信息系统呈现的简单和单调所带来的低需求增长同样是汽车领域长期以来的特点。10年前,甚至是5年前,汽车所呈现给驾驶员的最主要的信息仍旧只是简单的速度、发动机转速、液温、油量等等直观的运行数据,这些数据通过传统的机械仪表就可以完成直观呈现,完全不需要使用复杂的电子系统来加以模拟。即便是诸如CD以及收音机之类即便是今天仍旧是主力的车内娱乐系统,也只需要一小块液晶屏加几个数字就能完成信息的传递和交互。缓慢的增长和缓慢的变化节奏,是车载电子领域的又一大特色。


如此简洁的信息呈现曾经就是我们与汽车交流的全部

    特殊的需求和缓慢的需求增长给了车载电子领域特别的环境和格局。这一领域的发展速度缓慢,竞争相当有限,高稳定性低性能的需求同时导致了IP定制化盛行,每一家厂商都有自己的合作伙伴,厂商们通常都会针对为数不多的几种固定应用而与合作伙伴一起定制开发对应的单片机系统,然后再将这些系统融入到车辆当中。安逸、缓慢、有需求才有动作,近似于区域循环式小农经济体系的环境,是相当长一段时间里车载电子领域的主旋律。

群龙无首

    车载电子领域的竞争散漫到什么地步了呢?也许接下来这个话题有助于开启我们的描述——我们先前说过,这一领域的研发和生产过程通常都是以定制化方案为主的,而完成这些定制IP的主力是谁呢?

    不不不,我们知道您在想些什么,您猜错了,完成这些定制化方案的既不是某些我们所熟悉的响当当的芯片供应商,也不是什么专门性极强的设计公司。汽车电子领域的主力(如果算是的话……),是一群我们熟悉同时绝对出乎意料的厂商。



日本瑞萨科技曾经处在汽车电子领域的第一集团

    根据IHS iSuppli所统计的库存及销售情况显示,包含车载电子领域在内的汽车电子领域供应商的第一集团包括瑞萨电子(Renesas)、英飞凌(Infineon)、意法半导体(ST Micro electronics)、恩智浦(NXP)以及飞思卡尔(Freescale),进一步扩大范围的话,爱特梅尔(ATMEL)以及赛灵思(Xilinx)也可以被算做这一领域的主要成员。其中瑞萨电子因为面临财务困境,现在已经将整个汽车电子业务外包给了台积电(TSMC)。

   台积电、英飞凌、意法半导体、恩智浦……没错,常年在车载电子领域“辛勤耕耘”的,其实是一帮在我们的惯常概念中被定义为“代工厂”的半导体供应商。他们的IP研发实力虽然仍可以称得上强大,但同专业的IP供应商以及芯片级供应商之间的差距还是相当明显的。真正职业的IP/芯片级供应商在传统的车载电子领域相当稀少,我们所看到的第一集团,即便扩大范围之后也只有Freescale、ATMEL以及xilinx而已,而且车载电子产品还都不是这些公司的主业。


英飞凌也在积极参与汽车电子领域,但显然它的主要精力并不在此

    不仅如此,就算是这样的第一集团成员,所拥有的年销售额总和加在一起也不过是几十亿美元的级别,而且其中任何一位几乎都面临着数十天的庞大库存压力(以瑞萨为例,其平均DOI长期超过九十天,也难怪会因为财务问题而把业务整体外包给TSMC……),这表明这些第一集团成员的销售情况其实并不理想,整个行业的需求满足并不是由它们来主导完成的。大量车企的解决方案,实际上都是通过很多名不见经传的小公司甚至是院校机构来实现的。原本庞大的产值,就这样被分摊和稀释到了一个相当广阔的群体当中,以小规模内循环甚至是微生态的形式被消化掉了。

    我们为什么敢使用“散漫”或者“小农体系”这样的形容词,我想您应该已经能够体会到了。


TSMC都间接的成了汽车电子领域的强者?

    相对于我们所熟悉的消费类电子领域,传统意义上的车载电子领域整体结构松散,并未形成有效的垄断和资本集中,用户的定制化和个性化倾向严重,主要依赖单片机和定制IP方案。因为汽车在现代社会的重要性以及庞大绝对数量,车载电子领域的市场非常庞大,但却没有一家企业能够在其中起到领袖作用,引领行业前进并对其进行最有效的开发。这一领域的竞争烈度明显不如消费电子领域,空隙和余地相当多。

    现在,您明白为什么NVIDIA甚至Intel大举进入车载电子领域,却几乎没听到有谁站出来表示表示,甚至连叫一声的都没有了吧。

change,we need

    当然,发展缓慢不代表没有发展,即便是身处小农经济体系当中,在几十年的积累之后,车载电子芯片的处理能力仍旧缓慢的进步到了接近实现许多多媒体功能的等级,行车电脑,彩色中控屏幕,影音娱乐以及车载导航系统等应用越来越多的进入到汽车领域。虽然缓慢,但我们的驾驶舱确实是在逐渐发生着改变的。



可最定义显示内容的数字仪表板

    在汽车领域之外,消费类电子产品的兴起也对用户使用习惯以及信息呈现/交互形式的影响和改变,甚至连我们的生活习惯和节奏也在发生着足以影响汽车使用的变化,这些改变自然而然的被使用者带入到了汽车领域。现在的汽车市场与传统的汽车市场已经有了巨大的不同,除了车辆的性能之外,丰富的娱乐配置和更具科技感的人机交互界面/驾驶员辅助系统在影响消费行为的过程中所占的权重正在快速增长。


平板电脑的出现改变了许多用户对电子类产品的看法和使用习惯

    在经历了漫长的蛰伏之后,长期处在稳定性和低需求阴影之下的性能要素终于在环境的变化中得到了解放。在熟悉了消费类电子产品并适应了现代的生活节奏之后,人们对车载电子系统的功能性需求被迅速点燃并释放出来,这些新的需求提出了更多与之相对应的性能增长要求,并推升了车载电子芯片的设计需求。多方面因素共同作用之后,车载人机交互界面已经拥有了可以实现许多消费电子领域盛行之功能的可能性。

    于是,车载电子市场活络了,Carplay来了,Android auto来了。

新大陆

    作为一套基于智能移动平台研发的车载操作系统,Carplay所能够实现的功能主要包括苹果手机上业已成熟的Siri,导航以及其他影音应用,它还可以将车载的屏幕变成手机的镜像屏幕来进行投影式操作。Android auto的Google助手、Google Map、Google Play以及mirrorlink在功能上与Carplay基本相同。



Android auto的主要表现源自呈现型应用

    应该不难看出,这些新兴操作系统所带来的应用对车载电子芯片的性能需求主要集中在可编程通用任务处理、多媒体任务处理性能、显示性能以及多任务并行处理性能方面,这些应用明显超出了传统的单片机/定制IP解决方案的处理能力。最通俗易懂的解释,就是需要车载电子系统像一台PC或者智能移动设备那样,拥有性能优秀的CPU和GPU系统。考虑到车载系统原本的稳定性及安全性需求,现在在智能移动平台上已经非常成熟的SoC解决方案,就成了相当理想的选择。事实上甚至不用等到Carplay以及Android auto,更早之前已经普及在产品线当中的audi MMI系统等等传统车载操作系统已经开始将解决方案转向了通用SoC解决方案。


现有的Audi MMI系统已经转向了NVIDIA的Tegra SoC解决方案

    而车载电子领域传统的耕耘者们,显然并不具备快速拿出理想的SoC解决方案的实力。

    接下来的事情就简单了,NVIDIA来了,Intel也来了,甚至高通和AMD也想来分一杯羹……极高的市场保有量、新兴同时在自身技术水平上完全可以予以满足的需求、还有原本松散的竞争环境和缺乏竞争力的“原住民”竞争对手,车载电子领域简直就像是一片充满沃野的崭新大陆,毫不费力的吸引了吸引着数量庞大且已经在各自的传统领域杀的头破血流,继续新增长点的芯片级供应商。


NVIDIA推出的车用JETSON TK1平台

    在今天的文字当中,我们努力解决了开篇所提出各种“十万个为什么”当中的差不多一半,大致弄明白了车载电子领域的发展现状及成因,但还有另外一半问题并没有来得及提及——作为车载移动平台四大新竞争者,Intel、NVIDIA、高通以及AMD在PC以及智能移动平台上都有着或者有过上佳的表现,彼此之间的竞争也曾经或者正处在白热化的状态。那么在车载电子领域这片肥沃的新大陆上,这四位强者的表现和未来的命运又将如何呢?这个问题的答案,就留待我们下期的《探险新大陆 汽车显示屏背后的角力(下)》来为您揭晓吧。

关键字:汽车  显示屏  背后

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2014/0807/article_9510.html
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