自动显示:更大，更亮，更多

对于汽车的中央大脑来说，显示器正迅速变得越来越重要，这加速了这项技术的采用和发展，以处理进入和流经车辆的多种类型的音频、视觉和其他数据流量。

这些变化正在对显示芯片架构的整个设计到制造流程产生广泛的影响。在过去，这些芯片主要被认为是消费电子产品。但是，当它们被集成到安全关键型系统(安全性是一个大问题)时，它们的架构、测试和在车内部署的方式正在发生根本性的转变。随着显示器在司机和乘客与车辆的互动中发挥越来越重要的作用，这些芯片也被要求发挥更多作用。

这些变化最明显的标志是显示屏本身越来越大。现在很多都超过了9英寸，而且分辨率更高，功能也有所增强。除了提高安全性，这些显示屏还在客舱用户体验的个性化方面发挥着关键作用。事实上，未来的汽车预计会有更多各种尺寸的显示屏。

“这些新的触摸功能包括悬停和接近感测、力感测和触觉/音频反馈，具有旋转和滑动功能的时尚设计，所有这些功能都可以在具有挑战性的使用情况下无缝地持续工作，例如手套使用、冷凝、在恶劣的EMC环境中。所有这些新功能都对显示器制造商和系统集成商提出了独特的挑战，例如低功耗模式要求、样式和可靠性。例如，为了实现可靠的悬停功能，显示器制造商需要添加屏蔽层，将显示噪声降低5-20倍，以提高悬停距离，”雷·诺塔安东尼奥(Ray Notarantonio)说，他是福特汽车用户体验和EE架构的高级总监英飞凌科技美国公司．他指出，即使司机戴着手套，屏幕上有冷凝物，它们也必须正常工作，而且它们必须与机舱内的其他设备电磁兼容。

其他人也同意。“显示技术将进入下一个水平，”威拉德Tu，汽车高级总监赛灵思公司．“原始设备制造商喜欢这种显示趋势。有多个显示器，不同的形状和大小，更高的分辨率，改进的照明控制。过去的仪表集群本质上是机械模拟仪表，然后增加了分段液晶显示器。现在它们是TFT显示器。不仅显示技术的性质在改变，而且显示的设计和形状——连续的、弯曲的、可伸缩的、滚动的显示器也在设计中。你在消费者家庭中看到的东西，在某个时间点上将会被应用到汽车上。消费电子产品无疑正在重塑汽车显示技术。我们看到了10倍显示器在汽车上的潜力。4倍的驾驶员信息(集群、IVI/控制、导航、消息中心、增强现实)、1倍的乘客、3倍的后视镜/后视镜、2倍的后座娱乐。”

所有这些技术预计将在未来几年出现在新汽车上。车内可能有多达14个不同的显示器，物理镜子逐渐被显示器取代。

哈ent公司IP产品副总裁Alain Legault表示:“将会有仪表集群、信息娱乐、后座娱乐、气候控制、乘客侧显示器、后视镜显示器、平视显示器，然后在后座上为孩子们观看视频设置显示器。”“问题在于电缆的数量。汽车内部的线束是第三昂贵的，也是第三重的部件。汽车制造商不希望在汽车内部看到更多的铜，所以他们愿意额外花钱购买硅，以节省电缆成本。”

让一切顺利
Mustafa Ali，汽车和物联网业务线的高级产品经理手臂该公司还发现，每辆车的屏幕数量和分辨率都有增加的趋势。但他指出，原始设备制造商希望这些多个屏幕由一个ECU管理，而ECU需要具有内置的功能安全能力。

SoC供应商面临的挑战之一是视频接口没有单一的标准。这取决于汽车将使用哪些设备以及显示器的分辨率，它可能会根据与SoC的距离而变化。所有这些都需要在体系结构级别进行考虑。

该公司移动、汽车和消费者IP产品营销总监Hezi Saar表示:“目前，对SoC供应商来说，决定协议、速度、压缩和拓扑结构是至关重要的项目Synopsys对此．“除了接口，显示器和摄像头市场的另一个努力是使用什么远程解决方案。这改变了整个拓扑结构。当显示器取代镜像时，如何获得从SoC传输到多个显示器的图像带宽?目前，链拓扑结构被视为减少布线的方法，并降低使用如此多的soc驱动不同显示器的成本。为了让我们实现这样的东西，它需要生态系统的改变。这需要我们思考，‘我是否使用带有DisplayPort的SoC，它是否能驱动8K?这8K可以有效地驱动多个较小的显示屏，中间还有一个4K显示屏。我们需要看看整个拓扑结构是如何工作的。”

图1:自动显示实现。来源:Synopsys对此

显示生态系统差异
在汽车生态系统中，显示子系统的集成度越来越高。这是一种重用IP的好方法，但技术集成的水平可能因地理位置而异。事实上，日本、欧洲和美国的显示屏供应链在如何处理显示屏的进步方面存在差异，英特尔营销副总裁Kurt Shuler说Arteris IP．

Shuler说:“很多这样的公司都是从原始设备制造商发展而来的。例如，电装(Denso)在被剥离之前是丰田(Toyota)的一部分。我们看到了这些芯片的发明者的不同之处。是设计团队吗?它是传统的半导体制造商吗?还是一级?它可能是传统的芯片供应商，也可能不是。在日本，富士通(Fujitsu)和日本电气(NEC)等公司收购了松下，还有电装(Denso)等公司正在设计自己的芯片，并运营知识产权业务。还有其他大公司，如NSITEXE(由电装公司完全出资)和瑞萨电子，后者在全球汽车显示器领域长期占据主导地位。在欧洲，恩智浦(NXP)等公司长期以来一直是那里的重要参与者，但博世(Bosch)和大陆(Continental)也在制造自己的芯片。 In every situation, there is recognition that the displays are becoming critical to the overall brain of the car, so the business is changing.”

随着摄像头接收数据，为司机处理数据，然后显示出来，显示器变成了一个集成组件，而不仅仅是连接到备用摄像头的屏幕。

“这是一个系统。对于ADAS系统，它可以这样操作，当它看到车前面的东西，然后说，‘我要为你踩刹车，为你改变速度。’系统的这一部分很可能是ASIL-D或ASIL-C，”Shuler说。“显示部分可能是ASIL-B，因为系统的这一部分仍然可以工作，它显示在屏幕上，你可以看到保险杠几乎提前被撞到。但这可能不像“你最好在撞到那辆车之前减速”那样安全。“所以也会有ASIL水平的混合。”系统的人机界面(hmi)方面通常处于较低的ASIL，因为其中发生的随机错误的诊断覆盖量很大。随着这些显示芯片越来越多的集成系统，有更多的人机界面。它是一个显示器，但它可能有一个触摸屏，或者可以从各种不同的控制器输入。有延迟要求，冗余要求，因为控制器连接到传输，所以必须有冗余，等等。它变得复杂得多。”

汽车市场营销主管西蒙•兰斯(Simon Rance)表示，随着许多不同类型的数据进入汽车，数据管理变得比以往任何时候都更加重要，汽车开发人员正试图比过去更紧密地将数据联系在一起Cliosoft．“在过去，我们看到人们更关注设计数据。现在，人们更关注的是工程团队拥有集成到设计中的IP数据，以及这些数据是如何相互关联的。目前，我们更多地涉及到系统级数据，这涉及到设计、IP集成，以及在SoC级别，如何将所有这些与设计数据相关的一切结合在一起，从设计数据到文档、可追溯性，以及与之相关的所有部分和资产。从这个意义上讲，这也是一种资产管理类型的活动。”

特别是在汽车设计中，资产管理和文档是至关重要的，因为这些车辆、它们的芯片和车载系统具有功能安全方面、可追溯性和长生命周期。“这很重要，因为这些系统在真正到达经销商之前还需要多年的设计。例如，这些东西通常是在那之前几年设计的。假设设计系统需要三到五年的时间，他们已经使用数据管理技术来进行设计，并管理所有的资产。然后它将投入使用，它将至少再运行5到20年。我们所看到的数据管理，以及它对汽车行业的影响是，所有事情都必须被追踪。它必须保存如此长的生命周期，因为如果出现问题，他们必须进行根本原因分析，以找出哪些数据，或哪些资产或IP可能导致潜在的故障，以及涉及的人员。所以这不仅仅是数据的问题，还包括参与设计的人员、数据以及数据的集成。”

显示的权衡
在安全关键系统中使用显示器也增加了技术上的权衡。

Xilinx的Tu表示:“显示屏的发展趋势带来了一系列的技术问题，比如界面选择和照明控制。如果目前还没有可用的界面，可编程逻辑可以让你配置自己的界面。但更重要的是，我们看到了灯光控制的需求。汽车制造商希望使用OLED技术。然而，这项技术是有溢价的，OLED供应商目前主要专注于消费市场。所以设计师们仍然依赖TFT显示器。除了仪表盘以外，许多TFT面板不再是凹进去的，因为它们现在是触摸屏。这些显示器受到环境光线的冲刷，使它们很难被看到。因此，TFT+的概念。这是你使用两个照明板来照明的地方，这使得灯光更亮，黑暗更暗。”

除了安全方面的考虑，还有其他方面的权衡。Synopsys的Saar说:“当DSC被引入显示流压缩时，存在着长期的争论。“在这里，‘视觉无损’只是一个营销术语吗?”

对于消费者视频，如果图像褪色或像素丢失，可能不会引起注意。但如果应用在汽车领域，情况可能会有所不同。压缩会影响显示的可靠性，进而影响需要在整个车辆中移动的数据量。

“你会全面支持原始传输，还是支持压缩?”什么类型的压缩，压缩有多重?有些展览只是娱乐，”萨尔说。“但有些显示器是安全的边缘或真正的安全，比如电子后视镜和集群，驾驶员可以看到有关汽车行驶位置和所有警告标志的所有信息。这些显示器需要更高的安全ASIL认证，而其他的则不需要。在带宽和压缩之间，在安全特性如何发挥作用之间，以及在功率之间进行权衡。你需要考虑哪种界面能够为你所希望支持的复杂性提供最好的回报。”

在功能安全的背景下考虑仪表板控制台中发生的事情也很重要。“越来越多的客户说，‘我们做仪表盘显示已经有一段时间了，但现在我们需要这样做ISO 26262’”Arteris IP的Shuler说道。“它通常符合ASIL-B标准，ISO认证为设计增加了硬件和软件安全要求。”

乔·罗德里格斯，产品营销经理Rambus他也认为ASIL-B是相当常见的安全产品。“这是RTL的覆盖层，所以我们必须满足所有的故障覆盖范围和相关项目。”

随着显示技术与安全相关功能的紧密结合，对合规的需求将会增长。Arm的阿里认为，随着焦点从物理表盘和灯转向LED屏幕上的数字仪表盘，人们对功能安全图形产生了浓厚的兴趣。“这需要流畅、无故障的渲染。另一个持续发展的领域是360°环绕视觉，驾驶员可以鸟瞰汽车和周围环境。这两种趋势都需要复杂的图形处理，并强调安全。”

这对整个设计周期也有很大的影响。Synopsys的Saar表示:“两三年前，汽车领域的IP主要是与传统的SoC供应商合作。“今天，世界各地有更多的参与者和更多的初创公司。汽车市场正在发生重大转变。我们与Tier 1合作，他们通常只是把系统放在一起，现在正在研究和开发ic和soc。汽车制造商也在考虑或进入这个市场。半导体的发展贯穿整个生态系统。它不会停止。这仍然是一个发展缓慢的行业，但它比过去要快得多。这些玩家要么想要推动他们优化的架构，要么对汽车的外观有自己的想法。 They want a sense of ownership on the services they would like to add, not just relying on an SoC vendor that will deliver a chip in three years and will put the control in the hands of this SoC.”

此外，虽然分区架构现在被用于高端汽车设计，但还有其他设计不一定会立即进入分区架构。“驾驶舱/IVI soc或ECU分离，ADAS soc /ECU分离的混合架构可能会成为未来几年的主流。这就是为什么你需要有多种设计和多种口味。对于SoC制造商来说，重要的是他们要决定要追求哪个利基市场，或者他们是否会追求广阔的市场，以及他们如何用最少的接口来满足它，以便对多种应用程序具有成本效益。”

结论
今天有这么多不同的方法来构建计算，权衡似乎是无止境的。Rambus的罗德里格斯说，他曾看到MIPI被用于无线传输，尽管这并不是它的最初目的。“一些工程师和建筑师认为它只是一个管道。MIPI C-PHY非常高效，而且引脚数很低，所以他们附加了他们的IP，这是一种无线传输。人们适应市场需求的方式有点疯狂，当有创意的人推动这些行业时，生活就是这样的。”

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