又一传统车载部件即将消失，谁将率先抢占市场先机？

《高工智能汽车》获悉，由于电子后视镜具备视野大、盲区小、受天气干扰小等优势，目前包括奥迪、奔驰、雷克萨斯、威马、通用、现代等越来越多车企发布了搭载电子后视镜的全新车型，未来取代传统后视镜将是大势所趋。

相关资料显示，国家强制性安全标准GB15084有望在今年正式发布、明年1月1日开始实施，届时取消传统外后视镜、装载CMS的新车型将被允许上市销售。

这就意味着，一个全新的CMS前装市场大门即将开启。根据相关数据显示，全球年度汽车总销量大约在8000万辆左右，CMS法规的推动将直接催生千亿级规模的新赛道。

当前，市场上很多零部件供应商在评估传统的SoC芯片，例如：IVI中控显示芯片、DVR记录仪领域的器件甚至是消费类安防监控芯片来实现CMS的设计。

不过，根据目前搭载CMS并已经量产的几款车型的效果来看，传统的SoC芯片类方案在CMS系统的表现似乎有些 “水土不服”。

例如，搭载Ficosa电子外后视镜方案的AUDI e-Tron，整个画面普遍感觉偏色，尤其是在倒车灯、刹车灯的光污染下，存在暗态噪点较大、弥撒和鬼影较多以及流畅度不佳等问题。而全系列标配CMS的网红Honda e，也同样暴露了时延大、不流畅以及图像严重偏色等问题。

图片来源：ficosa官网首页

CMS系统是否应该采用智能座舱方案？

早期，绝大部分人对于电子后视镜（CMS）的认识还停留在倒车后视镜、流媒体后视镜（安装于车内驾驶员上方）等影像产品，认为电子后视镜（CMS）就是简单的显示屏+摄像头组成的车载应用。

但是，结合以往海外成功量产CMS的经验可以明显看到，CMS是完全区别于人们传统理解的单纯摄像头加显示器方式的想法的。受限于各个国家的法规要求以及多种车型的内外饰法规和实验标准约束，目前市场上还没有一套传统的SoC方案可以满足各类车型的CMS系统要求。

与此同时，由于各国的法规要求和功能安全级别存在巨大的差异，智能座舱或者自动驾驶域控制器兼容取代CMS，俨然行不通。E/E架构下的CMS将会是现阶段的主流形式。

事实上，与上文所说的图像偏色等问题相比，CMS的整体时延指标更值得关注。背后的原因在于，人们从传统玻璃反光镜中看到的景物是光速的，但如果采用数字摄像机系统，整个系统的时延控制将会面临巨大的挑战。时延不仅仅会影响到用户对于“流畅度”的朴素认知，更重要的是时延还涉及到安全性。

目前，尽管UN-R46和GB15084规定了系统时延的下限，但是在通讯、半导体、人工智能、数据处理、自动驾驶等科技领域，低时间延迟都是开发者为改善用户体验而追求的目标。

1、“用户体验”至上的CMS系统的主客观指标下的“流畅感”

对于人类视觉来说，视觉暂留特性决定了我们对图像感知的最佳帧率，一般来说人类是感觉不到1秒1000帧图片和60帧图片之间的差别的，但几十毫秒以上的延迟则会让大部分人感觉不舒服。

因此，业内普遍认为60fps可以作为一个最佳帧率，并以此来决定“输入延迟”的上限。如果显示器的帧数是1fps（即1秒播放一帧画面），就意味着屏幕对于输入做出的反应时间需要在0-1秒之间。如果刚好在屏幕刷新前输入，可能屏幕就会立刻反应，一旦在刷新之后输入，则需要等待1秒钟才能在屏幕上看到动作，这就造成了输入延迟。按照人类图像感知的最佳帧率60fps来计算，输入延时的上限为16.667毫秒。

所谓的“输入延时”，指的是被摄物体影像从摄像头到ISP、图像处理以及转换成显示器支持的格式、最终传输到屏幕驱动芯片等一系列过程等待刷新的延迟。由于这一处理过程极其复杂，导致整个CMS系统无法做到像光学反光镜那样的光速呈现。

那么，CMS系统的时延需要低于多少，驾驶员才感觉不出延迟呢？有业内人士表示，每个人的感官不一样，但理论上来讲，摄像机的图像传感器的成像第一像素点能够刚好对应显示器的第一个像素点，整个系统的延迟就可以无限趋近于光速。

不过，在现实过程中，CMS根本无法做到点对点的同步，尤其是基于传统SoC方案。这背后的原因在于，传统SoC每个模块的上电时序和要求不同，同时模块之间的同步需要缓存以及操作系统的介入，从而导致时间同步关系极其复杂且相互依赖。

因此，非专用、针对性设计的SoC芯片很难将CMS系统的整体时延控制在80ms以内。如果要缩小CMS系统的整体时延，只有强大并行处理能力以及高度灵活性的FPGA才能满足要求。

综上所述，按照木桶理论，考虑到液晶的响应时间、整个系统延时上限不要超过40ms为最优，这也符合PAL制的影片25fps，每帧40ms的大众朴素认知。如果“用户体验”才是CMS普及化的一座大山，那么极低时延就是穿过这座大山的隧道，越快穿过就越有能力跑到第一。另有消息称，法规的修订已经开始考虑将CMS体验导致的客诉纳入其中，后续车厂将对此进行“召回”。

2、系统稳定性和耐久性要求极高。不同于传统的汽车后视镜，电子后视镜在驾驶员上车后便得一直工作。一旦电子后视镜系统出现屏幕冻结、相机故障的情况，便无法有效显示盲区路面的情况，这对于驾驶者并线决策来说将是灾难性的结果，这也对整个CMS系统的稳定性、耐久性提出了很高的要求。

3、CMS产品作为智能网联汽车必备的安全件，其场景的复杂性将对ISP信号处理器的硬件统计、算法处理提出了更高的要求，例如多彩的车身、后车灯的照射。其整个色彩色系和AE稳定性的处理，更高性能的HDR（up120db）要求，LED车灯闪烁抑制等都面临全新的挑战，事实上目前很多主流的ISP均不能很好的解决现有的已知问题，如文章开头所讲。

同时，CMS的主观图像指标客观化也是一个难点，图像质量的评估和指标的把控需要依赖昂贵的设备以及专业的团队支持，CMS的图像调试不仅仅涉及到ISP的图像质量（IQ），同时还要同步调整显示器的显示质量（PQ）。而目前国内同时具备这两个专业能力和相关设备的企业并不多，就图像而言，国内外目前大多数还处于依赖调试工程师经验作为用户体验的“天花板”的状态。这也是汽车图像领域目前的核心痛点之一。

ISP的灵活性在CMS领域极其重要。与传统ISP或者SoC比起来，在苛刻的指标需求下，传统SoC或者ISP其图像调试服务团队的IQ优化能力就是该产品的“上限”了，而对于基于FPGA的ISP而言，IQ优化仅仅是个开始，ISP硬件流水线和核心算法也可以进行调整或者重构，这一切不仅不影响产品的开发周期，反而可以提高核心竞争力。

据多位业内人士和主机厂相关专家表示，在法规标准还在陆续更新的特定环境下，具备极低时延、硬件可升级、可灵活适配等优势的FPGA方案，无疑是CMS系统的最佳选择。快速上车Demo和法规实施后快速合规审查，从而不需要改变原来的设计，FPGA这个特性无疑是当前CMS企业最为期待的方案。

现阶段，包括Gentex和梅克朗等已经成熟量产的头部供应商，其交付的CMS系统均使用了FPGA作为其核心图像处理单元，这在一定程度上也说明了在这个阶段FPGA的灵活性和可靠性是值得信赖的。

目前CMS系统最佳的芯片方案是什么？

众所周知，电子后视镜（CMS）产业还处于发展的初期阶段，不仅法规标准尚未落地，CMS系统的硬件和软件技术也在不断的升级当中。

比如，市面上CMS系统使用的液晶屏幕解决方案很容易导致驾驶员产生视觉疲劳，而摄像头的清晰度、视野、光成像能力等也存在一定的问题，后续都会专门针对CMS系统进行升级迭代。

AMD-Xilinx大中华区汽车业务发展经理花盛表示，FPGA方案可以最大限度地满足不同客户的差异化需求，即便是屏幕或者摄像机等核心物料的更换，只需要针对硬件特性直接更新逻辑单元和核心功能即可，从而大幅降低了CMS厂商、整车厂的开发周期和成本，加速了CMS产品的量产上车。

据了解，AMD-Xilinx 联合其合作伙伴iWaySense共同打造了针对CMS产品专用的核心图像处理器IP，针对CMS应用的场景进行了专门的设计，具有优秀的图像质量的同时，还可以实现极低的时延。此外再结合图像调试伙伴iWayLab的先进图像实验室和调试服务保障能力，以及国内本土化团队，可以进一步加速主机厂CMS项目的上车和量产。 

花盛表示，基于AMD-Xilinx图像IP合作伙伴iWaySense提供的iWayCam® CMS系列专用图像处理IP解决方案，可以根据显示器和图像传感器的特性进行深度适配，使双方都工作在最佳时序下，从而实现极低时延和保证优秀的性能。

与此同时，灵活的设计可以支持最新最先进的传感器和屏幕显示技术，并且能够实现开启LED闪烁抑制式下还能保持140db的高动态范围的能力，基于该IP的CMS整机开机上电出图时间小于1秒,整机可以做Power Down设计，CMS待机暗电流极低，整机功能安全可以达到ASIL-B，系统时延在常温下极限可以做到≤9.6ms（受限于屏幕显示的瓶颈）。

 “目前，市场上还没有针对CMS系统专用的ASSP/ASIC器件架构。同时，CMS技术还在持续迭代的过程当中，直接采用现有的ADAS视觉ASIC芯片或者固定的CPU、GPU方案，Demo也许问题不大，但是合规量产恐怕还需要有很长一段路要走。而部分集成电路厂商即便规划此类的专用ASSP/ASIC，在需求尚未收敛的这个阶段，从设计到投片再到认证和量产，周期估计也要3-5年。所以，短期内没有比AMD-Xilinx FPGA更适合CMS系统了。” AMD-Xilinx相关负责人补充表示。

实际上，从车厂需求端来看，目前部分车厂会将CMS纳入接入到智能座舱域控当中，还有部分车厂则是接入到驾驶域控当中实现一系列人工智能的功能。这就意味着，CMS的图像数据要输送给不同的“域”在未来也是极有可能的，而这种需求就必须要求芯片方案要具备极大的灵活性以及兼容不同协议的能力。

AMD-Xilinx的FPGA及SoC器件支持全球90%以上的物理层和协议层，这点在5G等要求更高的通讯领域已经得到了充分的证明。同时，AMD-Xilinx 的Zynq MPSoC芯片内部的FPGA及IO资源可以支持多路4K@30fps的传感器接入能力，可以灵活桥接和适配各种接口，也可以实现ISP等图像处理算法。

此外，Zynq MPSoC系列器件还内置了4核Cortex-A53的APU、Mail400 GPU、双核R5_RPU和带有3核冗余的PMU（平台性能管理单元），即使不依赖外围算力，也完全具有独立运行AI算法的能力。

更为重要的是，使用Zynq MPSoC还可以极大的简化外围BOM，减少节点从而进一步降低成本和提高整个CMS的可靠性。据了解，基于Zynq MPSOC汽车级器件的CMS方案整体可以达到ASIL-B级别的功能安全目标。RPU由双核Cortex-R5F构成，互锁下功能安全等级能达到ASIL-C级。内置的PMU(platform measurement unit，平台管理单元)具有系统启动前的初始化以及软件测试库执行(STL)和系统错误处理功能，可以达到ASIL-C级，并且可以进行精准可靠的电源管理。

据统计，AMD-Xilinx车规器件目前全球发货 2.05 亿芯片，L1 MRB 零召回率，故障率低于 AEC-Q100 12 FIT 的可靠性要求。

《高工智能汽车》了解到，美国交通部已经启动摄像头替换外后视镜的安全性测试评估，而中国也有望出台相关标准，允许取消传统外后视镜、装有CMS的新车型上市销售。

在这样的背景之下，包括高通、韦尔股份等各大芯片厂商开始争相发力CMS这一市场洼地。不过，在《高工智能汽车》看来，无论是从极低时延、灵活性等，还是安全可靠性、生态合作等方面来看，AMD-Xilinx的FPGA方案在当前的CMS市场具备了极大的竞争优势。

原文始发于微信公众号（高工智能汽车）：又一传统车载部件即将消失，谁将率先抢占市场先机？