Perché le auto che costano decine di migliaia di dollari sono ora dotate di sistemi avanzati di assistenza alla guida?

Perché le auto che costano decine di migliaia di dollari sono ora dotate di sistemi avanzati di assistenza alla guida?

Tutto ciò che riguarda le automobili è in fase di ricostruzione. La rigida gerarchia basata su potenza e passo si sta allentando. La tecnologia ha infranto la superstizione legata ai marchi e sta anche instaurando una nuova uguaglianza. I chip ADAS stanno riscrivendo un'epopea tecnologica simile a quella dei chip per computer e telefoni cellulari nel campo della guida assistita. Dal colosso in laboratorio alla fascia alta di pochi prodotti, per poi completare rapidamente l'evoluzione della crescita della potenza di calcolo e della riduzione dei prezzi, alla fine andrà a vantaggio di tutti. Ecco perché la guida assistita di alto livello apparteneva ad auto di lusso dal valore di centinaia di migliaia o milioni di dollari qualche anno fa, ma ora la soglia si è abbassata drasticamente. Dietro a tutto questo, la storia del settore ADAS ruota attorno a due filoni principali: "accessibilità tecnologica" e "semplificazione dell'architettura". All'intersezione, alcune forze tecniche con una profonda maturazione nell'era del mobile computing stanno rapidamente emergendo e delineando un nuovo modello di mercato.

Esattamente 100 anni fa, nel 1925, un'auto chiamata "American Wonder" percorreva Broadway a Manhattan, New York. L'auto barcollò e rischiò di tamponare altri veicoli più volte, tanto che alla fine la polizia fu allertata per scortarla, ma alla fine si scontrò comunque con un'altra auto che trasportava un cameraman.

La rivista Time descrisse in dettaglio questa importante automobile e la soprannominò "vagabonda" perché si guidava davvero male.

La "Meraviglia Americana" è passata alla storia perché è considerata l'antesignana della guida autonoma umana. Quest'auto fu inventata dall'inventore Francis P. Hudina. Le onde radio emesse dall'auto vengono utilizzate per controllare il gruppo motore e, di conseguenza, il volante, la frizione e i freni.

Quindi in quel momento non c'era nessun conducente a bordo dell'auto.

Qui si incontrano le due linee principali dell'ADAS

Sono passati ben 100 anni. A che punto è il progresso della guida autonoma umana?

Secondo lo standard SAE J3016 per la guida autonoma, la fase attuale è la guida assistita di livello 2, il che significa che il sistema può eseguire contemporaneamente e ininterrottamente il controllo laterale e longitudinale (come il mantenimento della corsia e il cruise control adattivo). Il conducente deve monitorare l'ambiente circostante durante l'intera procedura, tenere le mani sul volante (o continuare a toccarlo) ed essere pronto a intervenire in qualsiasi momento.

In questa fase, il conducente è il principale responsabile della guida, ma i comportamenti di guida di base possono essere delegati alla macchina.

È davvero un viaggio lungo e arduo. La guida autonoma esiste da cent'anni, ma sembra che sia ancora solo a metà strada.

Ma la velocità della storia non è mai uniforme. Proprio come la ricchezza e la produttività create dall'umanità in questo secolo sono di gran lunga superiori alla somma di tutta la storia precedente, la velocità della tecnologia di guida autonoma non potrà che accelerare sempre di più.

Come fai a sapere?

Nella seconda metà del 2023, Xiaopeng G6 è stato lanciato sul mercato e il prezzo dei modelli NOA (guida automatica assistita con navigatore satellitare) urbani è stato ridotto a 230.000 yuan, mentre quello dei modelli NOA ad alta velocità è stato ridotto a 210.000 yuan. Questo prezzo è stato sufficiente a suscitare uno shock nel settore all'epoca, poiché prima di allora, per un'auto in grado di eseguire la guida NOA urbana, era necessario spendere sostanzialmente più di 300.000 yuan.

Meno di due anni dopo, la diffusione e l'accessibilità dell'ADAS (Advanced Driver Assistance System) hanno superato le stime ottimistiche formulate all'epoca.

Il Leapmotor B10, pre-venduto nel primo trimestre di quest'anno, utilizza un chip ADAS Qualcomm Snapdragon 8650 e un radar laser frontale al prezzo di 120.000 yuan. Questa combinazione hardware, unita al modello ADAS end-to-end di grandi dimensioni, è sufficiente a supportare questo modello per la guida assistita intelligente ad alta velocità, la guida assistita intelligente per i pendolari urbani e il parcheggio con memoria.

Naturalmente, il Leapmotor B10 utilizza più di un chip automobilistico Qualcomm Snapdragon. Per l'abitacolo intelligente, Leapmotor ha scelto anche l'attuale Snapdragon 8295, il processore di punta di questo modello entry-level con un prezzo inferiore a 100.000 yuan, per creare un'esperienza audio, video e di intelligenza artificiale smart, disponibile solo nei modelli di fascia media e persino in quelli di fascia alta.

La società di ricerche di mercato Canalys prevede che entro il 2025 il tasso di penetrazione della guida assistita di livello 2 e delle funzioni superiori nel mercato cinese raggiungerà il 62%, con la NOA autostradale e quella urbana rispettivamente del 10,8% e del 9,9%.

In quest'epoca di cambiamenti, molte cose sembrano contraddittorie e controintuitive, ma acquistano senso se ci si pensa attentamente.

Si parla molto della guida assistita, ma rispetto alle vendite nazionali di oltre 31 milioni di veicoli, il tasso di penetrazione della guida assistita in autostrada e in città è in realtà inferiore a quanto molti immaginano e c'è un ampio margine di miglioramento in futuro.

È prevedibile che in futuro le auto dal prezzo di decine di migliaia di yuan saranno dotate di NOA per le autostrade, le auto dal prezzo di circa 100.000 yuan saranno dotate di NOA per le autostrade e NOA per i pendolari urbani, e le auto dal prezzo inferiore a 150.000 yuan saranno dotate di NOA per scenari completi, il che diventerà la norma nel settore automobilistico.

Questa è la prima linea principale di ADAS oggi disponibile: diventerà più economica e più diffusa in brevissimo tempo.

Per quanto riguarda la seconda linea principale, è un po' più riservata. Le automobili si sono da tempo trasformate da semplici prodotti industriali meccanici a complessi prodotti industriali che integrano meccanica ed elettronica. In questo processo, il numero di centraline elettroniche (ECU) nelle auto è aumentato, dai tradizionali sistemi di controllo del motore, airbag, sistemi di frenata antibloccaggio, servosterzo elettrico e sistemi elettronici di controllo della stabilità della carrozzeria alla strumentazione intelligente, ai sistemi di intrattenimento e audiovisivi e ai sistemi di guida assistita; ci sono anche controlli della trazione elettrica, sistemi di gestione della batteria e sistemi di ricarica integrati nei veicoli elettrici, oltre ai gateway di bordo, ai T-BOX e ai sistemi di assistenza alla guida, in forte espansione.

Con così tanti sistemi elettronici concentrati in un corpo di veicolo apparentemente enorme, gli svantaggi diventano gradualmente evidenti: la potenza di calcolo è dispersa e non può essere utilizzata in modo efficiente. Ogni chip di controllo ha una potenza di calcolo ridondante, ma opera in modo indipendente ed è inefficiente. Più centraline significano più cablaggi, che possono raggiungere una lunghezza di 2.000 metri e pesare dai 20 ai 30 chilogrammi in alcuni veicoli. Il bus del veicolo è pesantemente sovraccaricato, il che facilita la perdita di segnali.

Pertanto, l'architettura elettronica ed elettrica delle automobili ha subito un'evoluzione graduale negli ultimi anni, evolvendosi da un'architettura distribuita complessa e fragile a un'architettura di controller di dominio funzionale. Secondo l'attuale classificazione, esistono cinque tipi principali di controller di dominio: dominio di potenza (Power Train), dominio del telaio (Chassis), dominio della carrozzeria (Body/Comfort), dominio dell'abitacolo (Cockpit/Infotainment) e dominio dei sistemi di assistenza alla guida (ADAS).

Alcune case automobilistiche centralizzeranno ulteriormente i controller di dominio e li integreranno in un'architettura a tre domini: "Vehicle Domain Controller (VDC), Driver Assistance Domain Controller (ADC, ADASAD Domain Controller) e Cockpit Domain Controller (CDC)".

Ma l'architettura a tre domini non è la fine.

Sta emergendo il concetto di "integrazione cabina-conducente" e il settore spera che un singolo chip SoC possa essere in grado di controllare i sistemi ADAS e lo smart cockpit.

La piattaforma Snapdragon Ride Flex (che include il processore Qualcomm Snapdragon 8775), presentata al CES 2023, sarà in grado di supportare sia le funzioni smart cockpit che quelle ADAS con un unico SoC. Al Salone dell'Auto di Shanghai, BAIC e Qualcomm hanno collaborato per presentare la prima piattaforma di intelligenza artificiale al mondo che integra cockpit e conducente. Attualmente, sono in fase di test su strada diversi progetti basati sul chip SoC Snapdragon 8775, che integra cockpit e conducente, e si prevede che presto vedremo il modello ufficiale della soluzione integrata.

Il Leapmotor B10, già citato, utilizza una soluzione "one-box" con due chip Snapdragon per sistemi ADAS e smart cockpit. I vantaggi di questa soluzione sono l'elevata integrazione e il basso costo di sistema. La soluzione "one-chip" che integra cabina e conducente ridurrà ulteriormente i costi dell'hardware automobilistico, ridurrà la latenza del sistema e migliorerà le capacità di collaborazione dei dati.

Considerata l'attuale posizione della piattaforma Qualcomm Snapdragon Cockpit nel settore e la rapida crescita dei chip ADAS, unita al fatto che la piattaforma Qualcomm Snapdragon Ride Flex supporta l'esecuzione simultanea delle funzioni software ADAS e cockpit su un'architettura hardware comune, gli algoritmi precedentemente sviluppati dai produttori sulla piattaforma Snapdragon Cockpit e sulla piattaforma Snapdragon ADAS possono essere migrati senza problemi alla nuova piattaforma cockpit integrata, riducendo notevolmente i costi di sviluppo.

Al Qualcomm Snapdragon Summit dell'ottobre 2024, Qualcomm ha rilasciato una nuova piattaforma ADAS, Snapdragon Ride Elite (Snapdragon Ride Elite, il cui SoC include Snapdragon 8797), che supporta più di 40 telecamere e sensori multimodali, realizza la fusione di sensori end-to-end basata sull'intelligenza artificiale ed è in grado di generare una copertura completa a 360 gradi altamente accurata e affidabile dell'esterno del veicolo; supporta inoltre l'esecuzione di grandi algoritmi Transformer end-to-end e di altro tipo, può elaborare dati e supportare il processo decisionale in tempo reale per l'assistenza alla guida di livello 3 e L4.

A questo punto, le due linee principali dell'ADAS hanno una chiara tabella di marcia e un'intersezione:

• Piattaforma Snapdragon Ride (Snapdragon 8620): potenza di calcolo sparsa equivalente a 100+TOPS, principalmente per NOA ad alta velocità
• Piattaforma Snapdragon Ride (Snapdragon 8650): potenza di calcolo sparsa equivalente a 200TOPS, principalmente per NOA urbano
• Piattaforma Snapdragon Ride Flex (Snapdragon 8775): integrazione cabina-conducente, abitacolo e integrazione ADAS
• Snapdragon Ride Platform Extreme Edition (Snapdragon 8797): supporta ADAS ad alte prestazioni e l'integrazione tra cabina e conducente, orientata al futuro dell'esperienza di fusione tra abitacolo e ADAS

Prendendo ad esempio il Qualcomm Snapdragon 8775, che sarà lanciato a breve, il settore stima che, rispetto alla combinazione del chip di bordo di fascia media Snapdragon 8155 e del chip ADAS più conveniente Snapdragon 8620, il costo complessivo del sistema di una singola soluzione Snapdragon 8775 sarà ridotto di almeno il 20%.

È evidente che la diffusione dei sistemi ADAS può essere ulteriormente raggiunta grazie all'evoluzione tecnologica dell'integrazione tra cabina e conducente, e la piattaforma Qualcomm Snapdragon Ride si trova proprio all'incrocio tra la strada e la destinazione.

La doppia elica dell'evoluzione tecnologica e dell'implementazione commerciale necessita di un punto di connessione

Sebbene l'idea della guida autonoma risalga al 1925 e l'auto "American Wonder" rappresenti la visione dell'umanità sulla guida del futuro, in realtà l'attuale percorso tecnico basato su ADAS (che si basa sulla visione artificiale e sull'apprendimento automatico) non ha preso forma prima degli anni '70 e '80: le ricerche del Tsukuba Mechanical Engineering Laboratory in Giappone e della Carnegie Mellon University negli Stati Uniti hanno introdotto rispettivamente le tecnologie delle telecamere e dell'intelligenza artificiale basata sulle reti neurali.

Si può vedere che ci è voluto mezzo secolo per passare dall'ideazione al percorso giusto, e ci è voluto quasi mezzo secolo per passare dal percorso tecnico corretto al punto in cui può uscire dal laboratorio e diventare rilevante per tutti.

Una volta stabilito questo lungo percorso, lo sviluppo dalla tecnologia di laboratorio alla divulgazione spesso segue un ritmo "tic-tac". Per un certo periodo, la tecnologia deve essere orientata alle prestazioni e lasciare una sufficiente ridondanza di prestazioni; in un secondo momento, deve ottimizzare le prestazioni per sfruttare al meglio ogni singolo bit.

Lo stesso vale per il settore della guida assistita. Negli ultimi due anni, abbiamo visto molti veicoli equipaggiare le proprie auto con chip di elaborazione di ultima generazione, a prescindere dal costo, per poi non essere in grado di utilizzarli…

Il ritmo “Tick-Tock” dello sviluppo tecnologico nel campo ADAS ha raggiunto la fase di sfruttamento ottimale delle risorse e di riduzione dei costi.

Ad esempio, basandosi sulla piattaforma Snapdragon Ride (Snapdragon 8650), il fornitore di soluzioni ADAS Zhuoyu Technology ha lanciato una soluzione ADAS base con funzione NOA. Il costo dell'hardware è di circa 7.000 yuan, un prezzo estremamente conveniente nel settore.

Entro il 2025, quando la NOA ad alta velocità e la penetrazione della NOA urbana si saranno sviluppate da una nicchia al mercato di massa, le case automobilistiche, i fornitori di soluzioni e i consumatori inizieranno a preoccuparsi di chi può fornire una maggiore efficienza del sistema, una maggiore adattabilità ecologica e un percorso di distribuzione più conveniente con una potenza di calcolo e un consumo energetico ragionevoli, piuttosto che del dato sulla potenza di calcolo.

È interessante notare che coloro che sono maggiormente interessati alla soluzione integrata abitacolo-guidatore sono i prodotti automobilistici nella fascia di prezzo più diffusa. Per i prodotti nella fascia di prezzo tra 100.000 e 200.000 yuan, il tira e molla tra esperienza e costo è più intenso. "Voglio questo, questo e questo" è la definizione quotidiana dei prodotti. Pertanto, una soluzione integrata abitacolo-guidatore basata su un unico chip che richiede non solo un abitacolo intelligente, sistemi ADAS, ma anche una riduzione dei costi è diventata l'unica via da seguire.

In effetti, non è difficile comprendere come lo sviluppo di soluzioni ADAS sia molto simile al percorso di sviluppo delle batterie e dell'autonomia dei veicoli elettrici. In passato, quando i veicoli elettrici volevano puntare a una lunga autonomia, la prima cosa che veniva in mente era quella di installare una batteria ad alta densità energetica e grande capacità, preferibilmente una batteria al litio ternaria con una capacità di 100 kWh. Tuttavia, costi e peso erano difficili da gestire. Pertanto, molte case automobilistiche hanno successivamente iniziato a ottimizzare gli aspetti della riduzione della resistenza aerodinamica, della riduzione del peso della carrozzeria, della gestione di batterie, motori e controlli elettronici e della gestione termica, che ha permesso anche alla batteria al litio-ferro-fosfato da 70 kWh di offrire una buona autonomia.

Quando si tratta di sistemi ADAS, l'approccio più semplice e brutale è quello di utilizzare direttamente il chip con la massima potenza di calcolo. Tuttavia, considerando il costo, il prezzo di un singolo chip è di quasi decine di migliaia di yuan e il consumo energetico a pieno carico è di 280 watt. I modelli Volkswagen e quelli a benzina non valgono sicuramente la pena.

Pertanto, prodotti come Snapdragon 8650 e Snapdragon 8620 rappresentano un equilibrio tra prestazioni, efficienza energetica e costi, pur essendo versatili e facili da sviluppare, così da poter svolgere al meglio il compito di diffondere e rendere accessibili i sistemi ADAS.

Al Salone dell'auto di Shanghai di quest'anno, Cao Xudong, CEO del fornitore di soluzioni ADAS Momenta, ha ricordato un piccolo dettaglio della loro precedente collaborazione con Qualcomm:

Siamo stati i primi al mondo a lanciare la soluzione Snapdragon 8620. All'epoca, Qualcomm non aveva ancora rilasciato il suo piano di prodotto per lo Snapdragon 8620. Hanno discusso con noi delle esigenze del mercato cinese e dei requisiti di costo. Dopo averci ascoltato, Qualcomm ha ritenuto che fosse assolutamente corretto e lo ha supportato pienamente. Al momento del nostro secondo incontro, Qualcomm aveva già presentato il chip Snapdragon 8620 e una demo che supportava il raffreddamento passivo. È stato così veloce che siamo rimasti molto sorpresi e abbiamo avuto la sensazione che la velocità fosse davvero elevata, soprattutto per la Cina.

Il messaggio di fondo è che, in primo luogo, il ritmo congiunto di ricerca e sviluppo di Momenta e Qualcomm è piuttosto rapido e Qualcomm risponde con grande rapidità alle esigenze dei clienti; in secondo luogo, molti dei clienti automobilistici di Momenta sono molto sensibili ai costi e alla dissipazione del calore. Questo perché molti veicoli a benzina ora hanno anche esigenze ADAS, ma la loro architettura intrinseca è sensibile all'efficienza energetica dell'hardware e ai costi di gestione termica, quindi necessitano di chip ADAS economici ed efficienti dal punto di vista energetico.

Il Leapmotor B10, già lanciato sul mercato, o Momenta e Zhuoyue, che forniscono soluzioni ADAS complete basate sui chip Qualcomm Snapdragon Ride, e Bosch e Desay SV, che forniscono soluzioni integrate per l'abitacolo e il conducente basate sulla piattaforma Qualcomm Snapdragon Ride Flex, dimostrano l'esistenza di una doppia elica tra evoluzione tecnologica e implementazione commerciale nei sistemi ADAS. Il punto di collegamento di questa doppia elica è la piattaforma chip ADAS con potenza di calcolo adeguata, costi contenuti, evoluzione e semplicità di sviluppo.

Secondo i dati ufficiali di Qualcomm, dal 2016 la piattaforma Snapdragon Ride è stata verificata in oltre 60 paesi e regioni in tutto il mondo e continua a essere sviluppata e ottimizzata. Attualmente, più di 20 case automobilistiche hanno annunciato il lancio o stanno sviluppando modelli con funzioni ADAS basati sulla piattaforma Snapdragon Ride. Tra queste, case automobilistiche globali come BMW Group, General Motors, Renault Group, Stellantis Group e Volkswagen Group, oltre a molte case automobilistiche cinesi come BAIC Group, Beijing Hyundai, Chery, FAW Group, Leapmotor, SAIC-GM e SAIC Volkswagen.

Qualcomm ha anche parlato di come, secondo lei, la piattaforma di chip integrata tra cabina e pilota riduca il costo complessivo della distinta base (BOM) e semplifichi il flusso di lavoro di elaborazione, nonché del suo impatto sulla riduzione della latenza del sistema e sul miglioramento della produttività dei dati; ha anche menzionato la compatibilità con il passato e il supporto per il futuro:

Gli strumenti di integrazione e distribuzione semplificano il processo di integrazione di nuovi sistemi nelle tecnologie automobilistiche esistenti. Supportano protocolli di comunicazione chiave come CAN, LIN ed Ethernet.

Snapdragon Ride utilizza anche l'intelligenza artificiale generativa per migliorare l'esperienza di guida personalizzando le impostazioni in base al comportamento e alle preferenze del conducente. L'intelligenza artificiale generativa può anche prevedere le azioni del conducente basandosi sui modelli comportamentali passati, consentendo al sistema di anticipare e mitigare potenziali rischi.

La piattaforma Snapdragon Ride fornisce strumenti di test basati su dati reali e simulazioni per creare un ambiente di test controllabile che supporta test rigorosi, verifiche e ottimizzazione iterativa.

Dai laboratori della Carnegie Mellon University all'esplorazione commerciale dell'ADAS da parte di Google, fino all'implementazione commerciale dei principali produttori automobilistici nazionali a vari livelli, vari percorsi tecnici e vari segmenti di prezzo, nonché ai percorsi tecnici gradualmente convergenti e chiari, il punto di collegamento tra i due richiede naturalmente l'accessibilità tecnologica e una struttura tecnica semplificata.

I mercati dell'elettronica di consumo di maggior successo nella storia dell'umanità sono PC e smartphone, che hanno dato vita a imprese hardware ed ecosistemi software e sono persino diventati il ​​principale motore della crescita economica dell'epoca. Il progresso dei semiconduttori ha svolto un ruolo fondamentale in questi due cambiamenti.

Essendo il più grande mercato di categoria al mondo al di fuori del settore immobiliare, le automobili non hanno dato priorità ai semiconduttori per molto tempo, ma questa volta è diverso.

L'auto e il suo inventore che si schiantarono per le strade di Manhattan 100 anni fa avevano previsto l'esito, ma a causa dei limiti del tempo, non sapevano che, in quel processo, i semiconduttori sarebbero diventati l'elemento fondamentale per l'assistenza alla guida e che l'auto, che all'epoca era un simbolo dell'alta società, sarebbe diventata il gioiello dell'industrializzazione e un prodotto accessibile alla maggior parte delle persone. Questo prodotto ha inaugurato una rivoluzione ADAS completa.

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