Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Texa PolandTexa Poland
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Gdzie znajdują się układy FPGA w wyścigu o miejsce w elektronice samochodowej?

ghost666 03 Lip 2018 20:17 1155 0
  • Gdzie znajdują się układy FPGA w wyścigu o miejsce w elektronice samochodowej?
    Procesory uczenia maszynowego, czy układy typu system-on-a-chip (SoC) zintegrowane z akceleratorami AI są na celowniku przemysłu motoryzacyjnego; wynika to głównie z faktu, że tego rodzaju elementy już dawno uznano za krytyczne dla utrzymania wysokiego poziomu bezpieczeństwa w pojazdach o wysokim poziomie autonomii. Ale co z klasycznymi układami programowalnymi (FPGA)? Czy i one odnajdują się w tym sektorze?

    Firma Xilinx podpisała ostatnio umowę z Daimler AG na stworzenie "superwydajnych rozwiązań AI" dla przyszłych modeli samochodów Mercedes-Benz. Ruch ten miał na celu m.in. potwierdzić, jak istotną dla firmy branżą jest przemysł motoryzacyjny - Xilinx chce, aby układy FPGA pełniły istotną rolę w pojazdach autonomicznych w dalszej perspektywie.

    Zgodnie z informacjami pochodzącymi z obu spółek, Daimler opracowuje system elektroniczny dla samochodu, który oparty ma być w pełni na technologii dostarczonej prze Xilinxa. Nie podano zbyt wielu informacji na temat umowy, jednak znane publicznie detale sugerują, że coś jest tu nie tak. Willard Tu, dyrektor działu motoryzacyjnego w Xilinxie odmówił komentarza na temat konkretnych dat wprowadzenia nowych elementów.

    "Daimler wybrał też Mobileye i Nvidię" - wskazuje Mike Demler, analityk z Linley Group. Oznacza to, że zapowiedzi Xilinxa to bardziej działania marketingowe. Nie wiadomo jeszcze, jaki kształt przybierze system Daimlera, ale "ciekawie będzie zobaczyć, czym okaże się on być" - podsumowuje Demler.

    Układy programowalne są dużo bardziej popularne w przemyśle motoryzacyjnym niż wielu ludziom się wydaje - tak uważa Phil Magney, założyciel i dyrektor VSI Labs. "W czasach, gdy każdy chce się pochwalić swoim układem ASIC, większość najbardziej zaawansowanych systemów przetwarzania działa na układach FPGA, które dają możliwość wykorzystywania własnych instrukcji na wydajnej obliczeniowo platformie" - komentuje Magney. "Układy ASIC są fajne, ale w ten sposób zamykasz się na rozwój i w konsekwencji będziesz musiał próbować wiele razy. FPGA daje Ci możliwość wprowadzania zmian w locie, więc można łatwo dopracowywać instrukcje i testować nowe rzeczy".

    Motoryzacyjna spuścizna

    Jeśli chodzi o zaangażowanie w sektor motoryzacyjny, to jak tłumaczy Tu, układy FPGA od Xilinxa mają już sporą historię - początkowo były stosowane jako logika łącząca poszczególne podsystemy w układach multimedialnych i rozrywkowych w samochodach. Dopiero później firma odnalazła swoją niszę w sektorze ADAS (systemy wspomagania kierowcy). Jak podkreśla Tu, układy FPGA są idealnie dopasowane do złożonych systemów ADAS i kierowania pojazdami autonomicznymi.

    W 2014 roku 14 producentów stosowało układy Xilinxa w 29 modelach aut. Obecnie liczby te wzrosły do, odpowiednio 29 i 111, jak podaje producent logiki programowalnej. Odmiennie niż szerokie grono start-upów, które dopiero co wchodzą na rynek motoryzacyjny Xilinx, jak zaznacza Tu, "doskonale rozumie co to znaczy dostarczać motoryzacyjnej jakości. Od długiego czasu dostarczamy tego rodzaju produkty dla producentów z tego sektora". Na rynku układów do systemów ADAS FPGA od Xilinxa okazały się wielokrotnie krytyczne do przetwarzania złożonych i obszernych danych, pochodzących z sensorów obrazu, radarów czy lidarów.

    Jak mówi Tu, Xilinx jest drugi w zestawieniu największych producentów systemów do widzenia maszynowego. Pierwsze miejsce zajmuje Mobileye. To o czym Tu mówi mniej chętnie, to ogromna przepaść pomiędzy pierwszym a drugim miejscem na tym zestawieniu. Xilinx współpracuje jednak z znanymi markami - Bosch, Magna czy Continental - nad systemami analizowania obrazu. "Jest pięć powodów, dlaczego wszyscy chcą pracować z Xilinxem" - mówi Tu.

    * Po pierwsze, układy Xilinxa pozwalają na różnicowanie OEMów między sobą - każdy z nich może tworzyć i implementować swoje własne algorytmy przetwarzania obrazu. Rozwiązanie Mobile jest dostępne tylko jedno.
    * Po drugie, Xilinx to otwarte pudełko dla producentów samochodowych, którzy muszą zagwarantować zgodność z normą ISO 26262. Mobile z kolei działa trochę jak "black-box" - nie do końca wiadomo, co i jak układy te robią w środku, co przekładać się ma na problemy z ich normalizacją. Nawet jeżeli Mobilete zagwarantuje zgodność z ISO26262 to nadal "jest tylko producentem układów scalonych" - wskazuje Tu - "Finalnie cała odpowiedzialność spada na producenta samochodu, nie dostawcę chipów".
    * Po trzecie, rozwiązania Xilinxa do przetwarzania obrazów dają najwyższy poziom elastyczności w kwestii np. tego, gdzie powinny być zainstalowane w samochodzie. Mogą być w przedniej kamerze, komputerze centralnym czy na owiewce.
    * Po czwarte Xilinx oferuje skalowalność. Układy ZU2 i ZU5 integrują w sobie procesor z rdzeniem ARM - odpowiednio Cortex-A53 oraz Cortex-R5. Dzięki temu możliwości tych układów istotnie się zwiększają, a same systemy są o wiele elastyczniejsze. To niezwykle istotne, gdyż normy oceniające oprogramowanie samochodowe co 12..16 miesięcy dokładają nowe wymagania. "Nasze rozwiązania są o wiele elastyczniejsze niż SoC" - podkreśla Tu.
    * Po piąte, dumą Xilinxa jest zdolność jego układów do adaptacji. Dzięki temu można zmieniać wymagania co do funkcjonalności, bez wprowadzania modyfikacji sprzętowych. To niezwykle istotne w projektowaniu nowych samochodów. Dzięki temu ten sam układ w jednym aucie może pracować w systemie autonomicznej jazdy wysokiego poziomu, a w innym aucie taki sam moduł może realizować jedynie opcję automatycznego parkowania.

    90% rynku lidarowego

    Xilinx chwali się, że jest liderem na rynku systemów lidarowych. Ich układy są nie tylko w szeregu tego rodzaju urządzeń produkowanych przez wiodące firmy, ale także w większości lidarów projektowanych przez start-upy. Patrząc na to, ile technologii implementowane jest w takiej szerokiej gamie lidarów, najpewniej dominacja tego producenta nieszybko skończy się w tym sektorze. Łatwo zatem zrozumieć, czemu większość projektantów zwraca się w kierunku rozwiązań Xilinxa.

    "Większość lidarów używa FPGA, szczególnie te, które oferują jakieś unikatowe mechanizmy przetwarzania danych" - mówi Magney - "Układ FPGA pozwalają producentom lidarów na aktualizowanie i poprawianie swojego oprogramowania. Dodatkowo, jako że większość firm tego segmentu jest młoda, to ASIC nie jest praktycznym rozwiązaniem na obecnym ich etapie" - dodaje.

    Demler zauważa jednak, że 90% udział w sektorze lidarów nie jest tak istotny, jak próbuje przekonać nas Xilinx. "To dosyć niewielki rynek... produkuje się nie więcej niż milion takich urządzeń rocznie" - mówi analityk. "Spekuluję raczej, że Xilinx ma jakieś związki z Velodyne i trochę ekstrapoluje wszystko, co z tego wynika". Co więcej, jak mówi Demler, obecnie rynek lidarów to głównie zastosowania przemysłowe i kartograficzne, nie motoryzacyjne.

    Przetwarzanie na krawędzi

    O ile rynek lidarów może nie być tak istotny, to trend do przenoszenia obliczeń na "krawędź" infrastruktury jest o wiele ogólniejszy i ważniejszy. "Jesteśmy w trakcie procesu przenoszenia na krawędź analizy danych pochodzących z wielu sensorów. Niedługo same sensory będą w stanie przetwarzać dane" mówi Magney. "Lidary i radary na przykład generują duże ilości danych, więc istnieje spory trend, aby ich przetwarzanie przesunąć bliżej sensora, szczególnie w systemach ADAS".

    Jak zauważa analityk, "elementy Xilinxa grają istotną rolę w rozwiązaniach ADAS i mogą dobrze nadawać się do obrabiania danych z radarów".

    Od ADAS do multimediów

    O ile układy FPGA dobrze radzą sobie na rynku ADAS, to Tu wierzy, że fundamentalna zaleta układów programowalnych - "niskie opóźnienia i wysoka przepustowość" - zostaną prawdziwie docenione dopiero na rynku samochodów autonomicznych.

    Do realizacji inferencji w systemach uczenia maszynowego układy GPU potrzebują ogromnej ilości zrównoleglonych danych, aby przetwarzać je równoległymi algorytmami typu SIMD (pojedyncza instrukcja wiele danych). Aby układy więcej liczyły, a mniej zajmowały się zbieraniem danych, projektanci tworzyli coraz szersze architektury SIMD, jednakże gdzieś jest ograniczenie ich szerokości.

    Gdzie znajdują się układy FPGA w wyścigu o miejsce w elektronice samochodowej?
    Dla kontrastu, w układach FPGA, inferencja jest natychmiastowa. Dzięki temu "przepustowość jest wysoka i w pełni deterministyczna" mówi Tu. Jakkolwiek w ogólności jest to prawda, to analitycy są wstrzemięźliwi w ocenie, czy daje to Xilinxowi realną przewagę w porównaniu z Nvidią czy Mobileye.

    Zapytany o porównanie z tymi firmami Magney mówi, że "jest zbyt szybko, by to stwierdzić. Mobileye ma najlepsze na świecie algorytmy wizyjne, które są ściśle opisane i zintegrowane w układzie ASIC. Ciężko ich pobić, jeśli chodzi o systemy wizyjne, ale Xilinx ma do zaoferowania ciekawe otwarte rozwiązania, co czyni je niezwykle atrakcyjnymi".

    "Ciężko też stwierdzić jak układy Xilinxa wypadną w porównaniu z produktami Nvidii" - mówi Magney - "Nvidia oferuje pełen stos i kompletne SDK dla deweloperów - póki co to najkompletniejszy zestaw narzędzi, jaki jest na rynku".

    "Układy FPGA używa się jako akceleratory AI w sieciach informatycznych. Nie zdziwiłbym się, gdyby na tej podstawie Xilinx stworzył jakąś bardziej wyspecjalizowaną architekturę. Z ich architekturami DSP i do przetwarzania równoległego, układu FPGA oferują zdolności obliczeniowe, które są dostatecznie dopasowane do akceleracji sieci neuronowych".

    "Finalnie wszystko sprowadzi się do porównania pomiędzy sobą konkretnych rozwiązań - ich mocy i ich kosztów" - podsumowuje Demler.

    Źródło: https://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1333419

    Fajne! Ranking DIY
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 napisał 9827 postów o ocenie 8039, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
  • Texa PolandTexa Poland