一、电子后视镜来袭,汽车视野迎变革

CMS电子后视镜成本大揭秘:SOC与FPGA体系的巅峰对决

如今,汽车科技正以前所未有的速度蓬勃发展,诸多创新配置如雨后春笋般涌现,持续优化着我们的驾驶体验。在这其中,电子后视镜作为一项极具突破性的新技术,吸引了众多目光。

以往,传统光学后视镜一直是车辆的标配,大家早已习以为常。不过,它存在一些难以克服的弊端,比如视野盲区问题,在变道、转弯时,稍不留意就可能引发危险;还有在恶劣天气状况下,如暴雨倾盆、大雪纷飞或者浓雾弥漫时,镜面极易被遮挡,视线变得模糊不清,给驾驶增添诸多安全隐患。

而电子后视镜的出现,宛如一场及时雨,为这些难题带来了创新性的解决方案。从今年7月1日起,我国正式实施《机动车辆间接视野装置性能和安装要求》,这一规定使得电子后视镜获得了合法上路的“入场券”。它主要由摄像头与监视器组合而成,外部摄像头如同车辆的“眼睛”,精准采集图像,随后经过处理,清晰地呈现在座舱内的显示屏上。有了它,驾驶员的视野盲区得以大幅减少,即便是在极端天气下,也能凭借其特殊的设计和功能,轻松获取清晰的后方视野,极大地提升了驾驶安全性。

但在关注电子后视镜优势的同时,其成本问题同样引发了广泛的讨论。毕竟,一项新技术从诞生到普及,成本往往是关键因素之一。接下来,咱们就深入探究一下电子后视镜采用SOC和FPGA体系时,在成本方面的具体差异。

二、CMS电子后视镜工作原理解析

CMS电子后视镜成本大揭秘:SOC与FPGA体系的巅峰对决

(一)核心部件构成

电子后视镜主要由摄像头、显示屏、控制器等核心部件组成。摄像头作为“眼睛”,负责采集车外的图像信息,其性能优劣直接关乎图像的清晰度与精准度。目前市场上的摄像头种类多样,分辨率涵盖从普通的标清到高清、超高清级别,不同的镜头视角也能满足各异的视野需求。比如,广角镜头能够捕捉到更广阔的侧后方视野,减少盲区范围;而长焦镜头则可聚焦远处的物体,在需要观察后方远距离车辆动态时发挥重要作用。

显示屏充当着呈现图像的“窗口”,让驾驶员能够直观地看到摄像头捕捉到的画面。常见的显示屏有液晶显示屏(LCD)和有机发光二极管显示屏(OLED)。LCD技术成熟,成本相对较低,广泛应用于众多车型;OLED则具有对比度高、色彩鲜艳、可视角度广以及响应速度快等优势,能为驾驶员带来更为出色的视觉体验,不过其成本也相对较高,多应用于高端车型。

控制器宛如整个系统的“大脑”,负责协调摄像头与显示屏之间的工作,对图像进行处理、优化,并确保信号的稳定传输。它要具备强大的数据处理能力,能够迅速解析摄像头传来的海量图像数据,运用算法进行降噪、增强对比度等操作,使得最终呈现在显示屏上的图像清晰、真实且流畅,让驾驶员可以及时、准确地获取车外信息。

(二)工作流程梳理

其工作流程环环相扣,首先是图像采集环节,摄像头依据预设的频率和角度,实时摄取车辆周边的影像。随后,通过数据传输线路,将这些图像数据快速、稳定地传送给控制器。控制器接手后,运用内置的图像处理算法,对图像进行去噪、增强清晰度、调整色彩等精细处理,让图像质量得以显著提升。最后,处理完毕的图像被精准地传输至显示屏上,按照合适的布局和尺寸呈现出来,方便驾驶员查看。在这一系列过程中,各部件之间需要紧密协作,任何一个环节出现延迟或故障,都可能影响驾驶员对后方路况的判断,所以确保整个系统的高效稳定运行至关重要。

三、SOC体系下的成本剖析

CMS电子后视镜成本大揭秘:SOC与FPGA体系的巅峰对决

(一)SOC芯片特性与优势

SOC,即片上系统(System on Chip),将多种功能模块集成于单一芯片之中,宛如一个高度集成化的“微型电子城市”。在电子后视镜领域,SOC芯片展现出诸多独特优势。与传统的多芯片解决方案相比,它极大地精简了电路板空间,减少了芯片间复杂的布线连接,使得整个系统更加紧凑、稳定。例如,以往需要独立的图像处理芯片、微控制器芯片协同工作,如今SOC芯片能将这些功能整合,降低了系统功耗,避免了不同芯片通信时的能量损耗,提升了电源利用效率。

从开发角度而言,SOC芯片为开发者提供了更为便捷的平台。它内置了丰富的接口协议,无论是连接摄像头采集图像数据,还是向显示屏传输处理后的画面,都能轻松实现高速、稳定的数据交互。而且,许多SOC芯片厂商还提供了完善的软件开发工具包(SDK),开发人员可以基于这些工具,快速进行功能定制与优化,大大缩短了产品的研发周期,让电子后视镜能够更快地推向市场,抢占先机。

(二)硬件成本明细

在SOC体系下,硬件成本构成主要涵盖主控板、摄像头、显示屏、存储芯片以及其他外围电路元件。主控板作为核心承载部件,其上的SOC芯片价格因性能、品牌而异。以中高端市场常见的某款SOC芯片为例,在小批量采购阶段,单颗价格约为50 - 80美元,随着量产规模扩大,成本有望降至30 - 50美元。摄像头方面,为满足电子后视镜高清、广视角的需求,一颗具备高分辨率、低照度性能的车规级摄像头,采购成本大致在20 - 30美元。显示屏若选用7寸液晶显示屏(LCD),单价约30 - 40美元;若追求更高品质的有机发光二极管显示屏(OLED),成本则会攀升至80 - 120美元。存储芯片用于缓存图像数据,根据容量大小,常见的8GB存储芯片价格在5 - 10美元区间。

综合来看,在量产前期,一套基于SOC体系的电子后视镜硬件物料成本(BOM)约为200 - 300美元。不过,当量产规模达到一定级别,如年产能突破10万套,凭借规模效应,BOM成本有望降低20% - 30%,这对于成本控制有着显著的正向作用,为产品的市场普及奠定了基础。

(三)软件开发成本

软件开发是SOC体系成本中不可忽视的一环。首先,系统软件的适配与优化至关重要。要确保SOC芯片与摄像头、显示屏等硬件完美协同工作,开发团队需投入大量精力进行底层驱动开发、操作系统移植等工作。这一过程涉及众多专业技术领域,人力成本颇高,以一个中等规模的开发团队(10 - 15人)为例,完成基础系统软件适配大约需要3 - 6个月时间,人力成本支出约10 - 15万美元。

再者,图像处理算法开发是提升电子后视镜性能的关键。为实现图像的清晰化、去噪、畸变校正以及在不同光照条件下的自适应调整,算法团队需持续攻关。这不仅要求开发人员具备深厚的图像处理知识,还需结合大量实际路况数据进行反复训练、优化。一套成熟且具有竞争力的图像处理算法,研发周期可能长达6 - 12个月,人力与算力资源投入约20 - 30万美元。此外,软件的后续升级维护同样需要持续投入,以应对新车型适配、法规变化以及用户对功能拓展的需求,这部分成本在产品全生命周期内也是一笔不小的开支。

四、FPGA体系成本深度探究

CMS电子后视镜成本大揭秘:SOC与FPGA体系的巅峰对决

(一)FPGA芯片亮点

FPGA,即现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array),宛如一块神奇的“万能电路板”,其最大的魅力在于灵活性与可编程性。与SOC芯片不同,它并非出厂时就固化了功能,而是允许用户根据自身需求,在现场通过软件编程对芯片内部的逻辑门和连接进行重新配置,以实现各式各样的特定功能。打个比方,它就像是一个多功能的积木组合,你可以依据不同的搭建方式,创造出形态各异的作品。

这种灵活性赋予了FPGA强大的并行处理能力,它能够如同多车道高速公路一样,同时处理多个任务,使得数据传输与运算速度大幅提升。在应对复杂多变的电子后视镜图像处理需求时,FPGA的优势尽显无疑。比如,在车辆高速行驶过程中,需要同时对摄像头采集的多路图像数据进行实时降噪、增强、畸变校正等处理,FPGA可以并行开展这些工作,迅速输出清晰、准确的图像,让驾驶员能够及时捕捉到后方瞬息万变的路况信息,极大地提升了驾驶的安全性与及时性。

(二)硬件相关成本构成

从硬件成本来看,FPGA体系下同样涉及芯片、逻辑资源扩展、接口电路等多个方面。FPGA芯片本身的价格因型号、性能、品牌而异,一般来说,中高端的车规级FPGA芯片,在小批量采购时,单颗价格约为80 - 150美元,相较于同等性能的SOC芯片略高。不过,由于其可重构特性,在产品迭代升级过程中,无需像SOC体系那样频繁更换芯片,一定程度上节省了长期成本。

为满足电子后视镜复杂的功能需求,有时还需额外扩展逻辑资源,如添加外部存储芯片用于缓存大量的图像数据与配置信息,这部分成本根据存储容量与速度要求,大致在10 - 30美元。接口电路方面,要确保与摄像头、显示屏以及车内其他电子系统稳定连接,需要适配多种接口标准,包括高速串行接口、并行接口等,相关的接口芯片、连接器等物料成本约为20 - 40美元。综合计算,在初始量产阶段,一套基于FPGA体系的电子后视镜硬件成本约为250 - 350美元。但随着生产规模扩大,FPGA芯片成本有望因采购量增加而降低10% - 20%,整体硬件成本也会随之有所下降。

(三)开发与维护开支

在FPGA体系的开发过程中,开发工具与IP核授权费用占据了较大比重。FPGA开发通常需要专业的设计软件,如Xilinx Vivado、Intel Quartus等,这些软件工具功能强大但价格不菲,企业购买正版许可证的费用,根据不同版本与功能模块,从数万美元到数十万美元不等。而且,在一些复杂的图像处理算法、高速数据传输协议实现时,往往需要借助第三方的IP核(知识产权核)来加速开发进程,IP核授权费用根据其功能复杂性与授权方式,单个项目可能需要额外支出5 - 15万美元。

专业人力成本也是不可忽视的一环。FPGA开发工程师相对稀缺,薪资水平较高,根据职友集数据,2024年FPGA开发工程师平均年薪约24 - 60万美元。一个中等规模的FPGA开发项目团队(8 - 12人),完成从底层逻辑设计、功能验证到上层应用开发,耗时约4 - 8个月,人力成本支出可达100 - 200万美元。此外,由于FPGA的灵活性,产品在后续使用过程中,若需根据客户新需求、法规变化进行功能调整,开发团队需要重新进行编程、优化,这意味着长期的维护成本投入,相较于SOC体系,FPGA在后期维护上的人力、时间成本更高,但换来的是更强的功能适应性与升级潜力。

五、两大体系成本对比

CMS电子后视镜成本大揭秘:SOC与FPGA体系的巅峰对决

(一)前期投入对比

在前期投入方面,SOC体系和FPGA体系呈现出不同的资金压力点。SOC体系研发启动时,需要大量资金用于购买专业的集成电路设计工具,这些工具功能强大但价格高昂,少则数万美元,多则数十万美元。同时,为了构建完善的测试环境,像高精度示波器、信号发生器等设备采购也是一笔不小的开支,初步估计设备采购资金需几十万美元。团队组建上,由于SOC设计涉及硬件、软件多个专业领域,需要招揽芯片设计工程师、嵌入式软件工程师、算法专家等,以一个15 - 20人的初创团队为例,前期人力成本每月可达10 - 15万美元。

FPGA体系研发启动资金相对灵活,因为其开发工具部分开源或有低成本版本可供选择,初期工具投入可能只需数万美元。不过,FPGA芯片本身价格较高,在小批量验证阶段,芯片采购成本占比较大,若进行5 - 10套原型验证系统搭建,芯片采购费用可能就高达5 - 10万美元。团队组建侧重于FPGA开发工程师、数字逻辑设计师,这类专业人才稀缺,薪资水平高,同样规模的8 - 12人团队,每月人力成本约12 - 18万美元,且前期还需花费重金送员工参加专业培训,以掌握复杂的FPGA开发技术,这也增加了隐性成本。

(二)量产成本差异

量产阶段,成本变化趋势差异明显。SOC体系凭借高度集成化优势,随着量产规模逐步扩大,芯片成本、物料采购成本下降显著。当量产规模从每年1万套提升至10万套时,主控SOC芯片采购成本有望降低30% - 40%,其他如摄像头、显示屏等物料,因批量采购、生产工艺优化,成本也能降低20% - 30%,使得整体量产成本大幅下降,产品市场竞争力逐步凸显。

FPGA体系量产成本下降曲线相对平缓。虽然芯片采购量增加能带来一定折扣,如从每年5000套提升至5万套,芯片成本约降低15% - 20%,但由于其硬件架构相对灵活,每生产一批次产品,可能都需要根据客户需求对FPGA进行重新编程、配置,这增加了生产环节的时间与人力成本,导致量产效率提升不如SOC体系显著,单位成本下降空间有限。

(三)后期维护成本权衡

后期维护成本方面,SOC体系软件更新相对便捷,依托前期搭建的软件开发平台,针对新功能需求、法规变化,开发团队能够较快地推送软件升级包,一次常规软件更新,人力与时间成本约1 - 2万美元。硬件故障维修主要集中在芯片、显示屏等少数部件,由于市场保有量大,备件供应充足,维修成本相对可控,平均每次维修成本约50 - 100美元。

FPGA体系后期维护较为复杂,一旦产品出现功能升级需求或现场故障排查,由于其可编程特性,需要专业工程师携带专业设备赶赴现场,重新对FPGA进行编程调试,人力差旅费、时间成本高昂,一次现场维护成本可能高达5000 - 10000美元。并且随着技术演进,若需对FPGA底层架构进行更新以适配新算法、新接口标准,还需投入大量研发资源进行重新设计、验证,这使得长期维护成本居高不下,给企业带来较大的成本负担。

六、成本之外:性能、灵活性与市场适配

CMS电子后视镜成本大揭秘:SOC与FPGA体系的巅峰对决

(一)性能表现对决

在性能表现上,SOC与FPGA体系各有所长。SOC体系凭借成熟的图像处理算法与优化的硬件架构,图像质量在清晰度、色彩还原度方面表现出色。例如在日常城市道路驾驶场景中,面对高楼大厦、交通标识等复杂景物,SOC驱动的电子后视镜能够精准还原色彩,让驾驶员清晰分辨后方车辆与背景环境,减少误判风险。处理速度上,SOC芯片的高频核心可快速解析图像数据,保障画面流畅度,一般帧率能稳定维持在60fps,满足多数驾驶场景需求。稳定性层面,经过严格车规级测试的SOC芯片,在高温、低温、潮湿等恶劣环境下,仍能稳定运行,确保电子后视镜持续可靠工作。

FPGA体系则以超低时延与强大并行处理能力著称。在高速行驶场景下,当车辆快速变道或紧急制动时,FPGA可瞬间对摄像头采集的多路图像进行处理,系统延迟能控制在10 - 20ms以内,近乎实时地将后方路况呈现给驾驶员,极大提升了驾驶安全性。同时,面对复杂光线变化,如进出隧道瞬间,FPGA可迅速切换图像处理算法,快速适应光线骤变,保障图像质量稳定,让驾驶员视线不受干扰,及时捕捉关键信息。

(二)灵活性比拼

灵活性方面,FPGA体系优势明显。当汽车制造商针对不同车型、配置推出定制化电子后视镜方案时,FPGA可依据需求灵活编程,快速调整功能模块。例如,对于高端豪华车型,可通过编程为电子后视镜添加智能辅助线、多模式显示切换等功能;对于入门级车型,则简化功能,降低成本。随着汽车智能化发展,新功能需求不断涌现,FPGA能够现场升级,轻松集成如AR实景导航、车辆周边物体智能识别等功能,无需更换硬件,节省了升级成本与时间。

SOC体系灵活性相对较弱,其功能在芯片设计阶段基本固化。不过,一些高端SOC芯片预留了部分可编程逻辑资源,一定程度上可实现功能微调。在应对大规模量产且功能相对固定的车型时,SOC的标准化优势凸显,通过优化软件算法,在既定硬件框架内也能满足多样化需求,只是相较于FPGA,功能拓展的深度与广度受限。

(三)市场接受度剖析

当前市场格局下,SOC体系凭借成本优势与成熟的技术生态,在中低端车型市场广受欢迎。以国内畅销的经济型轿车为例,车厂为控制成本、提升性价比,多选用SOC方案的电子后视镜,满足消费者对基本安全视野辅助的需求,这类产品凭借亲民的价格,迅速提升了电子后视镜的市场渗透率。

FPGA体系则在高端豪华车型、高性能跑车以及对安全性、智能化要求极高的商用车领域崭露头角。高端车型注重驾驶体验与品牌形象,FPGA的低时延、高定制化特性契合其需求,如奔驰、奥迪的部分旗舰车型选装的电子后视镜采用FPGA方案,为驾驶者带来顶级的视觉感受与安全保障;商用车领域,面对复杂的运输场景与严格的安全法规,FPGA驱动的电子后视镜能实时反馈精准信息,帮助司机更好地操控大型车辆,减少事故风险,逐渐成为行业新宠。

七、CMS电子后视镜成本的未来展望

CMS电子后视镜成本大揭秘:SOC与FPGA体系的巅峰对决

展望未来,随着汽车行业的蓬勃发展以及技术的持续革新,CMS电子后视镜成本有望迎来一系列积极变化。技术层面,芯片制造工艺的精进是关键驱动力之一。摩尔定律持续生效,芯片集成度将进一步提高,SOC芯片有望在更小的尺寸内集成更多功能模块,使得单位成本显著降低。例如,原本需要多颗芯片协同完成的图像处理、数据传输等任务,未来可能集成于单颗高性能SOC芯片中,不仅减少了物料成本,还简化了电路板设计与生产流程,降低了制造成本。

FPGA芯片在架构优化与量产工艺成熟的双重助力下,成本也将逐步下行。一方面,新的FPGA架构不断涌现,提升了资源利用率,减少了不必要的逻辑冗余,使得芯片成本结构更加合理;另一方面,随着市场对FPGA芯片需求的增长,大规模量产得以实现,规模效应将促使采购成本降低,与SOC体系的成本差距有望进一步缩小。

市场需求方面,新能源汽车的崛起为电子后视镜开辟了广阔天地。新能源车企注重科技感与智能化配置,对电子后视镜的需求旺盛。随着新能源汽车销量的持续攀升,电子后视镜的量产规模将急剧扩大。以特斯拉、比亚迪等头部新能源车企为例,其未来几年的新车规划中,电子后视镜有望成为标配,这将带动整个产业链的成本优化。当市场需求从每年数十万套跃升至数百万套级别时,无论是芯片、摄像头还是显示屏等核心部件,供应商均可通过扩大生产规模、优化生产流程等方式,实现成本的大幅削减,使得电子后视镜的价格更亲民。

此外,产业链整合也是不可忽视的降本因素。当前,电子后视镜产业链上下游企业逐渐加强协同合作,形成紧密的产业生态。上游芯片厂商与中游电子后视镜制造商深度绑定,共同研发适配产品,减少了沟通成本与研发周期;下游车企与供应商建立长期稳定合作关系,保障了订单量的稳定,促使供应商在价格上给予更大优惠。例如,一些车企通过参股或战略合作的方式,深度介入电子后视镜供应商的研发与生产环节,实现了从源头控制成本,为电子后视镜的普及奠定了坚实基础。可以预见,在技术、市场与产业链的三重合力之下,CMS电子后视镜将逐渐褪去高价光环,走入寻常百姓家,成为未来汽车的标配,为驾驶安全与智能化体验带来质的飞跃。

八、总结

CMS电子后视镜成本大揭秘:SOC与FPGA体系的巅峰对决

在CMS电子后视镜的发展进程中,SOC与FPGA体系各自凭借独特优势,在成本、性能、灵活性等多方面展现出不同特性。SOC体系以其高度集成化、相对较低的前期研发成本以及在中低端市场的高性价比,成为推动电子后视镜普及的重要力量;FPGA体系则凭借超强的灵活性、卓越的实时处理能力,在高端与特定领域站稳脚跟,为驾驶者带来极致体验。

对于从业者而言,在产品规划初期,需综合考量目标市场、功能需求、成本预算以及后续升级潜力等诸多要素。若聚焦大众消费市场,追求快速量产与成本控制,SOC体系或是首选;而针对高端定制、性能极致化需求的项目,FPGA体系则能更好地彰显差异化优势。从长远视角看,随着技术的深度融合与市场的进一步细分,两者并非完全割裂,未来有望出现融合共生的创新模式,为电子后视镜技术发展注入新活力。

消费者在选购配备电子后视镜的车辆时,也可依据自身预算与对驾驶体验的期望进行抉择。预算有限且注重实用性的用户,搭载SOC体系电子后视镜的车型足以满足日常安全辅助需求;追求顶级驾驶质感、愿意为高性能与智能科技买单的消费者,那些采用FPGA体系电子后视镜的高端豪车或高性能车辆,无疑将带来超乎想象的视觉盛宴与安全保障。总之,无论何种体系,电子后视镜都将以科技之力,重塑我们的驾驶视野,开启更安全、智能的出行新时代。

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原文始发于微信公众号(LANCI澜社汽车):CMS电子后视镜成本大揭秘:SOC与FPGA体系的巅峰对决

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