電子發燒友網報道（文/李彎彎）車載計算平臺是智能網聯汽車的核心部件，承擔著車輛感知、決策、控制等關鍵任務，相當于汽車的“大腦”。隨著汽車智能化和自動駕駛技術的發展，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、毫米波雷達、超聲波雷達等傳感器獲取環境信息，并對多源數據進行融合處理，實現對車輛周圍環境的精準感知；決策與規劃，基于感知數據，進行路徑規劃、行為決策（如變道、超車、避障等），并生成控制指令；控制與執行，將決策結果轉化為具體的控制信號，控制車輛的轉向、加速、制動等執行機構，實現自動駕駛功能；通信與網聯，支持車與車（V2V）、車與基礎設施（V2I）、車與云端（V2C）的通信，實現信息共享和協同控制。

車載計算平臺的技術架構——硬件和軟件

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

異構計算單元包括CPU、GPU、FPGA、ASIC、NPU等。CPU，負責通用計算任務，如系統調度、通信協議處理等。通常采用多核ARM架構（如高通驍龍、瑞薩R-Car），兼顧性能與功耗。GPU，擅長并行計算，加速深度學習模型推理（如目標檢測、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，靈活適配算法優化，常用于傳感器數據預處理或低延遲任務。ASIC，針對特定算法（如Transformer模型）定制化設計，提供極致能效比（如特斯拉FSD芯片）。NPU，專為AI計算優化，支持高吞吐量的矩陣運算，是當前主流AI芯片的核心組件。

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

冗余與安全設計，如雙系統冗余、硬件安全模塊（HSM）、隔離設計等。雙系統冗余，主計算單元與備份單元并行運行，故障時無縫切換（如英偉達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，防止數據篡改或惡意攻擊。隔離設計，通過虛擬化技術將安全關鍵任務與非關鍵任務隔離。

軟件架構需支持多任務并行、低延遲通信和持續迭代，通常采用分層解耦的設計模式。

操作系統層，如實時操作系統（RTOS）、通用操作系統（GPOS）、混合架構。實時操作系統（RTOS），如QNX、VxWorks，用于安全關鍵任務（如剎車控制），確保毫秒級響應。通用操作系統（GPOS），如Linux、Android，用于非關鍵任務（如導航、娛樂），支持豐富的應用生態。混合架構，通過Hypervisor（如ACRN、KVM）實現RTOS與GPOS的協同運行，兼顧安全與靈活性。

中間件層，包括通信中間件、調度中間件、安全中間件。通信中間件，如SOME/IP、DDS，支持服務發現、數據分發和QoS控制，實現模塊間高效通信。調度中間件，如AUTOSAR Adaptive Platform，動態分配計算資源，優化任務時序。安全中間件，集成加密庫、入侵檢測系統（IDS），保障數據傳輸和存儲安全。

應用算法層，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，基于規則的決策樹（如有限狀態機FSM）或基于學習的強化學習（如DQN），生成行駛策略。控制算法。模型預測控制（MPC）、PID控制等，將決策轉化為具體的車輛控制指令。

典型技術架構，以NVIDIA DRIVE AGX為例。硬件：雙Orin芯片（算力508TOPS），集成Ampere架構GPU、Arm Cortex-A78AE CPU、深度學習加速器（DLA）。軟件：底層是Linux + 安全內核（符合ISO 26262 ASIL-D）；中間件是NVIDIA DRIVE OS（集成CUDA、TensorRT）；應用層是DRIVE AV（自動駕駛）、DRIVE IX（智能座艙）。通信：支持PCIe Gen4、10G以太網、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Orin系列，單顆芯片算力可達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，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，具有強大的AI計算能力，功能安全等級達到ASIL-D。昇騰610芯片在CPU、CV處理能力及內存帶寬方面業界領先，適用于自動駕駛應用負載。

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城區輔助駕駛能力。

J6P基于地平線最新的BPU“納什”架構，采用CPU+GPU+NPU+MCU+VPU的異構設計，具備三級存儲架構和數據變換引擎，專為Transformer、BEV等大模型優化。

黑芝麻智能華山系列，包括A500、A1000L、A1000、A1000 Pro以及A2000家族。基于A1000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計。

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

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

Mobileye EyeQ系列，如EyeQ6 Ultra，算力達到176TOPS，采用“CPU+ASIC”架構，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架構是硬件、軟件和系統集成的綜合體現，其核心在于異構計算的高效協同、實時性與安全性的平衡以及全生命周期的可持續性。SoC內部集成多個異構處理單元，結構設計復雜，處理和計算能力強，適用于多任務處理以及計算任務復雜的應用場景。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。