走向一芯多屏，智能座舱中百花齐放的显示技术
发布时间：2023-2-22 11:25
发布者：eechina
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来源：贸泽电子 作者：Doctor M 在今年理想L9推出后，喝彩和嘲讽两种声音参半。喝彩声来自对其座舱的智能化、舒适化的称赞；嘲讽则斥责其只重视在座舱内发力，而忽略了行驶等机械素质的本原。 两种声音其实反映出了同一个趋势：汽车的产品定义在逐渐丰富，汽车的消费观念在改变。车已经不仅仅是生产力工具，更是以消费者为中心的一体化数字平台，一台超大号智能设备。汽车座舱所承载也不仅仅是驾驶和载客这些简单的功能，而是正逐渐演化为一个智能化的第三生活空间。 
图1：理想L9智能座舱 (图源：理想官网) 走向“一芯多屏” 回顾汽车座舱的发展历程可以发现，汽车座舱经历了从机械化、到电子化、再到智能化的发展阶段。在2000年以前，汽车座舱中采用的是简单的机械仪表和音频设备，交互方式也多采用物理按键的方式。 在2000年到2015年，消费电子的蓬勃发展一定程度上也推动了汽车座舱的电子化，像液晶仪表、影音娱乐系统、触摸屏等开始在一些高端车型中出现。但当时通常一车一方案，定制化程度较高，并没有实现规模化的市场条件。 从2015年后，随着域控概念的出现，汽车座舱由此开始加速智能化发展，同时人们对于座舱也有了新的认识和要求。其中显示技术成为智能座舱应用中的重要部分开始了快速演进。显示上的演进包括：大尺寸液晶屏幕替代传统中控；高刷液晶仪表、HUD取代传统指针仪表；流媒体后视镜替代传统后视镜；新增人工智能助手等。人机交互方式也升级为手势操作、语音操作等混合自然交互方式。 
图2：智能座舱的演进 (图源：东吴证券) 由此可见，智能座舱发展中的一个重要趋势就是屏幕数量增多，尺寸变大，刷新率和分辨率提升。据群智咨询数据，2022年上半年全球汽车整车销量约3,766万辆，同比下滑约10.7%。 但前装车载显示面板的出货约8,581万片，同比增长约5.6%。在汽车销量下滑的情况下，汽车显示应用却仍保持较大增幅，可见显示技术在当前智能汽车发展中至关重要。 
图3：2022上半年全球汽车前装显示面板出货数据 (图源：群智咨询) 传统的方案采用的都是一个屏幕一个芯片的方式，这种设计方案的缺点较多：BOM成本高；整体座舱的交互体验也相对割裂；存在信号延迟的问题；来自不同供应商方案的协调调试也很繁琐，开发周期长；可靠性并不理想等。 2015年世界通信大会上，伟世通首次推出智能座舱解决方案SmartCore。它在一个多核SoC级芯片上运行车载娱乐系统、数字仪表、HUD等多个独立系统，重新定义了信息传输方式，让多屏交互更易实现。随后这一方案在奔驰高端车型上实现搭载。而当前，多芯多屏和一芯多屏的显示方案正在成为主流趋势。 
图4：三星和哈曼合作推出的一芯多屏方案 (图源：ResearchInChina) 作为一芯多屏方案的核心，多系统运行、高算力、高安全性、高可靠性的SoC成为行业追捧的热点。行业领先的处理器厂商纷纷投身其中。 其中包括高通的SA8155P，采用7nm工艺，提供8TOPS超强算力；三星的Exynos Auto V9，采用8nm工艺支持6屏显示；瑞萨的H3提供40,000 DMIPS算力，性能是前代的4倍；瑞芯微的RK3588M，一芯驱动5块屏幕，具备360度环视算法等。 但其实除了这些主芯片之外，整个智能座舱的组成还需要很多种不同类型芯片的参与，除了这些芯片之外还有许许多多芯片，成为了幕后功臣。 智能座舱的关键芯片怎么选？ 芯片是成就智能座舱体验的关键，那么如何选择合适的芯片来搭建智能座舱的方案？本文接下来会给出一些选型建议。 · 处理器 处理器方面推荐的是Microchip Technology的SAM9X60低功耗微处理器，全系列采用ARM926EJ-S架构，运行速度是微控制器（MCU）的两到三倍，可支持大型软件应用程序并提供对Linux操作系统环境扩展功能的访问。 我们推荐的具体产品型号在贸泽电子官网上的料号是SAM9X60D1G-I/LZB，这是SAM9X60D的SOM模块系统（SOM）。外型尺寸仅为28mm × 28mm，单个封装中包含MPU和4Gb SLC NAND闪存，以及电源、时钟和存储器。 
图5：SAM9X60D1G-I/LZB (图源：Microchip官网) · 触控IC 触摸屏交互推荐的同样是来自Microchip的ATMXT1189TD-A系列汽车触摸屏控制器，该系列适用于最大13英寸的显示屏；用于中控台、导航系统或后座娱乐系统。支持利用自电容和互电容测量实现自适应触摸，从而识别所有触摸，避免误触检测。我们推荐直接采用ATMXT1189TDAT maXTouch评估板来进行器件评估和快速开发，该评估板在贸泽电子官网上的料号是ATMXT1189TDAT-SPI-PCB。 
图6：ATMXT1189TDAT maXTouch评估板 (图源：贸泽电子) · 以太网芯片 座舱中的通信离不开以太网，这里给大家推荐的以太网交换芯片是来自Microchip的KSZ8841系列，这是一款具有32位/33MHz PCI处理器接口的单端口快速以太网MAC芯片。给大家推荐的具体型号在贸泽电子官网上的料号是KSZ8841-PMQLI-TR。 · CAN总线 此外作为汽车应用，信号可靠性尤为重要。如下图7所示，在汽车CAN总线网络中需要共模抑制线圈来抑制总线中同向传输的共模噪声，滤除网络或电信设备高速差分数据线里的共模EMI干扰，保持信号的完整性。在这里给大家推荐的共模抑制线圈是来自Bourns的DR SMD系列数据线扼流圈。 
图7：DR331-513AE在汽车电子控制器局域网络中的应用 (图源：Bourns) 先来介绍下Bourns，这是一家全球领先的芯片制造商，从1980年就开始提供汽车解决方案，并于2005年成立了汽车工业部，先后收购了多家汽车电子领域相关公司。目前专注于汽车传感器、电路保护解决方案等产品供应，所有汽车产品均根据IATF 16949的要求制造。 
图8：Bourns在汽车领域的发展史 (图源：Bourns) 我们推荐的DR SMD数据线扼流圈具有超过1,000MHz的宽频率范围、0.1A至0.5A的额定电流范围以及高质量环形磁芯。同时Bourns DR扼流圈提供双线或扇形绕组。推荐的具体产品型号在贸泽电子官网上的料号是DR331-513AE。 · USB端口保护 汽车智能座舱中必然也离不开USB的使用，而作为汽车应用中USB的使用同样需要关注安全和可靠性问题。如下图9所示，Bourns也专门针对这类应用需求提供了USB 2.0单端口保护-数组解决方案。 
图9：USB 2.0单端口保护-数组解决方案 (来源：Bourns) 该方案中的MF-NSMF Multifuser® AEC-Q200 PTC自恢复保险丝符合AEC-Q200标准和RoHS指令，采用对称设计。该器件具有非常小的尺寸（1206封装），可以快速响应故障事件，非常适用于即插即用保护、电池和端口保护。我们推荐的具体产品型号在贸泽电子官网上的料号是MF-NSMF150-2。 总结 未来，智能汽车是获取用户数据的重要窗口，智能座舱是车厂打造差异化竞争力和护城河的关键。作为交互的媒介，“一芯多屏”会是智能座舱演进过程中最为重要的技术趋势。贸泽提供丰富的智能座舱显示相关芯片产品，助力您快速完成面向未来的智能座舱设计。 |
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