Por que carros que custam dezenas de milhares de dólares agora estão equipados com assistência avançada ao motorista?

Por que carros que custam dezenas de milhares de dólares agora estão equipados com assistência avançada ao motorista?

Tudo relacionado a carros está sendo reconstruído. A hierarquia rígida construída por potência e distância entre eixos está se afrouxando. A tecnologia quebrou a superstição de marcas e também está estabelecendo uma nova igualdade. Os chips ADAS estão reescrevendo o épico tecnológico, semelhante ao dos chips de computadores e celulares no campo da direção assistida automotiva. Do gigante em laboratório ao topo de linha de alguns produtos, e então completando rapidamente a evolução do crescimento do poder de computação e da redução de preços, ele eventualmente beneficiará a todos. É por isso que a direção assistida de alto nível pertencia a carros de luxo que valiam centenas de milhares ou milhões há alguns anos, mas agora o limite caiu drasticamente. Por trás disso, a história da indústria de ADAS gira em torno das duas principais linhas: "acessibilidade tecnológica" e "simplificação da arquitetura". Na intersecção, algumas forças técnicas com profunda acumulação na era da computação móvel estão surgindo rapidamente e criando um novo padrão de mercado.

Exatamente 100 anos atrás, em 1925, um carro chamado "American Wonder" circulava pela Broadway, em Manhattan, Nova York. O carro cambaleou e quase bateu em outros veículos várias vezes, de modo que a polícia finalmente foi alertada para escoltar o carro, mas, no final, o carro ainda atingiu outro carro que transportava um cinegrafista.

A revista Time fez uma crônica sobre esse carro importante e o apelidou de "vagabundo" porque ele dirigia muito mal.

A "Maravilha Americana" está registrada na história por ser considerada o início da direção autônoma humana. Este carro foi inventado pelo inventor Francis P. Hudina. As ondas de rádio emitidas pelo carro são usadas para controlar o conjunto motor do carro e, em seguida, controlar o volante, a embreagem e os freios.

Então, não havia motorista no carro naquele momento.

As duas linhas principais do ADAS se encontram aqui

Já se passaram 100 anos. Onde está o progresso da direção autônoma humana?

De acordo com a norma SAE J3016 para direção autônoma, o estágio atual é a direção assistida L2, o que significa que o sistema pode realizar continuamente controles laterais e longitudinais simultaneamente (como centralização de faixa + controle de cruzeiro adaptativo). O motorista deve monitorar o ambiente durante todo o processo, manter as mãos no volante (ou continuar tocando nele) e estar pronto para assumir o controle a qualquer momento.

Nesta fase, o motorista é o principal responsável pela direção, mas comportamentos básicos de direção podem ser repassados ​​à máquina.

É de fato uma jornada longa e árdua. A direção autônoma já existe há cem anos, mas parece que ainda está apenas na metade do caminho.

Mas a velocidade da história nunca é uniforme. Assim como a riqueza e a produção criadas pela humanidade neste século são muito maiores do que a soma de toda a história anterior, a velocidade da tecnologia de direção autônoma só tende a se tornar cada vez mais rápida.

Como você sabe?

No segundo semestre de 2023, o Xiaopeng G6 foi lançado no mercado, e o preço dos modelos urbanos NOA (navegação automática assistida) foi reduzido para 230.000 yuans, e o preço dos modelos NOA de alta velocidade foi reduzido para 210.000 yuans. Esse preço foi suficiente para causar um choque na indústria na época, pois antes disso, se você quisesse um carro que pudesse realizar NOA urbano, basicamente teria que gastar mais de 300.000 yuans.

Menos de dois anos depois, a popularização e a acessibilidade do ADAS (Sistema Avançado de Assistência ao Motorista) superaram as estimativas otimistas das pessoas na época.

O Leapmotor B10, pré-vendido no primeiro trimestre deste ano, utiliza um chip ADAS Qualcomm Snapdragon 8650 e um radar a laser frontal, com preço de 120.000 yuans. Essa combinação de hardware, somada ao modelo grande com ADAS de ponta a ponta, é suficiente para que este modelo alcance direção assistida inteligente para pilotos em alta velocidade, direção assistida inteligente para deslocamento urbano e estacionamento com memória.

É claro que o Leapmotor B10 utiliza mais de um chip automotivo Qualcomm Snapdragon. Para o cockpit inteligente, a Leapmotor também escolheu o Snapdragon 8295, atual topo de linha, para ajudar este modelo de entrada com preço inferior a 100.000 yuans a criar a experiência inteligente de áudio e vídeo e IA do cockpit disponível apenas em modelos convencionais e até mesmo de ponta.

A empresa de pesquisa de mercado Canalys prevê que, até 2025, a taxa de penetração de funções de direção assistida de nível 2 e superiores no mercado chinês atingirá 62%, com NOA em rodovias e NOA urbanas atingindo 10,8% e 9,9%, respectivamente.

Nesta era de mudanças, muitas coisas parecem contraditórias e contraintuitivas, mas fazem sentido se você pensar com cuidado.

Há muita publicidade sobre direção assistida, mas, em comparação com as vendas nacionais de mais de 31 milhões de veículos, a taxa de penetração de NOA em rodovias e NOA urbanas é, na verdade, menor do que muitas pessoas imaginam, e há um enorme espaço para melhorias no futuro.

É previsível que, no futuro, carros com preços de dezenas de milhares de yuans terão NOA para rodovias, carros com preços em torno de 100.000 yuans serão equipados com NOA para rodovias e NOA para deslocamento urbano, e carros com preços abaixo de 150.000 yuans terão NOA para cenários completos, o que se tornará a norma na indústria automotiva.

Esta é a primeira linha principal de ADAS hoje: ela se tornará mais barata e popular em muito pouco tempo.

Quanto à segunda linha principal, ela é um pouco mais sigilosa. Os carros há muito tempo evoluíram de simples produtos industriais mecânicos para produtos industriais complexos que entrelaçam mecânica e eletrônica. Nesse processo, o número de unidades de controle eletrônico (ECUs) nos carros aumentou, desde os tradicionais sistemas de controle do motor, airbags, sistemas de freios antibloqueio, direção elétrica assistida e sistemas eletrônicos de estabilidade da carroceria até instrumentos inteligentes, sistemas de entretenimento e audiovisual e sistemas de direção assistida; há também controles de direção elétrica, sistemas de gerenciamento de bateria e sistemas de carregamento a bordo em veículos elétricos, bem como os crescentes gateways de bordo, T-BOXs e sistemas de assistência ao motorista.

Com tantos sistemas eletrônicos reunidos em uma carroceria aparentemente enorme, as desvantagens gradualmente se tornam aparentes: o poder de computação é disperso e não pode ser usado de forma eficiente. Cada chip controlador possui poder de computação redundante, mas cada um opera de forma independente e é ineficiente. Mais ECUs significam mais chicotes elétricos, que podem ter até 2.000 metros de comprimento e pesar de 20 a 30 quilos em alguns veículos. O barramento do veículo é sobrecarregado, o que facilita a perda de sinais.

Portanto, a arquitetura eletrônica e elétrica dos automóveis vem mudando silenciosamente nos últimos anos, evoluindo de uma arquitetura distribuída complexa e frágil para uma arquitetura de controlador de domínio funcional. De acordo com a classificação atual, existem cinco tipos principais de controladores de domínio: domínio de potência (Power Train), domínio do chassi (Chassis), domínio da carroceria (Body/Comfort), domínio do cockpit (Cockpit/Infotainment) e domínio de assistência ao motorista (ADAS).

Algumas empresas automobilísticas centralizarão ainda mais os controladores de domínio e os integrarão em uma arquitetura de três domínios: "Controlador de Domínio do Veículo (VDC), Controlador de Domínio de Assistência ao Motorista (ADC, Controlador de Domínio ADASAD) e Controlador de Domínio do Cockpit (CDC)".

Mas a arquitetura de três domínios não é o fim.

O conceito de "integração cabine-motorista" está surgindo, e a indústria espera que um único chip SoC seja capaz de controlar o ADAS e o cockpit inteligente.

A plataforma Snapdragon Ride Flex (incluindo o Qualcomm Snapdragon 8775) lançada na CES 2023 será capaz de suportar funções de cockpit inteligente e ADAS com um único SoC. No Salão do Automóvel de Xangai, a BAIC e a Qualcomm colaboraram para apresentar a primeira plataforma de IA de fusão entre cockpit e motorista do mundo. Atualmente, existem vários projetos baseados no chip SoC integrado entre cockpit e motorista Snapdragon 8775 em testes de estrada, e espera-se que o modelo oficial da solução integrada entre cockpit e motorista seja lançado em breve.

O já mencionado Leapmotor B10 utiliza uma solução única com dois chips Snapdragon para ADAS e cabine inteligente. As vantagens dessa solução são a alta integração e o baixo custo do sistema. A solução única que integra a cabine e o motorista reduzirá ainda mais o custo do hardware automotivo, diminuirá a latência do sistema e aprimorará os recursos de colaboração de dados.

Dada a posição atual da plataforma Qualcomm Snapdragon Cockpit no setor e o rápido crescimento dos chips ADAS, juntamente com o fato de que a plataforma Qualcomm Snapdragon Ride Flex oferece suporte à execução simultânea de funções de software ADAS e de cockpit em uma arquitetura de hardware comum, os algoritmos desenvolvidos anteriormente pelos fabricantes na plataforma Snapdragon Cockpit e na plataforma Snapdragon ADAS podem ser migrados perfeitamente para a nova plataforma de cockpit integrada, reduzindo significativamente os custos de desenvolvimento.

No Qualcomm Snapdragon Summit em outubro de 2024, a Qualcomm lançou uma nova plataforma ADAS – Snapdragon Ride Elite (Snapdragon Ride Elite, cujo SoC inclui Snapdragon 8797), que suporta mais de 40 câmeras e sensores multimodais, realiza fusão de sensores de ponta a ponta baseada em IA e pode gerar cobertura de visão completa de 360 ​​graus altamente precisa e confiável da parte externa do veículo; também suporta a execução de grandes algoritmos de ponta a ponta do Transformer e outros, pode processar dados e dar suporte à tomada de decisões em tempo real para assistência de direção L3 e L4.

Neste ponto, as duas principais linhas de ADAS têm um roteiro e uma intersecção claros:

• Plataforma Snapdragon Ride (Snapdragon 8620): Poder de computação esparso equivalente a 100+TOPS, principalmente para NOA de alta velocidade
• Plataforma Snapdragon Ride (Snapdragon 8650): Poder de computação esparso equivalente a 200TOPS, principalmente para NOA urbano
• Plataforma Snapdragon Ride Flex (Snapdragon 8775): integração cabine-motorista, cockpit e integração ADAS
• Snapdragon Ride Platform Extreme Edition (Snapdragon 8797): suporta ADAS de alto desempenho e integração entre cabine e motorista, orientado para o futuro da experiência de fusão entre cabine e ADAS

Tomando como exemplo o Qualcomm Snapdragon 8775, que será lançado em breve, a indústria estima que, comparado à combinação do chip de cockpit de médio porte Snapdragon 8155 e do chip ADAS de baixo custo Snapdragon 8620, o custo geral do sistema de uma única solução Snapdragon 8775 será reduzido em pelo menos 20%.

Pode-se observar que a popularização dos ADAS pode ser ainda mais alcançada devido à evolução tecnológica da integração cabine-motorista, e a plataforma Qualcomm Snapdragon Ride está na intersecção da estrada com o destino.

A dupla hélice da evolução tecnológica e da implementação comercial precisa de um ponto de conexão

Embora a ideia de direção autônoma possa ser rastreada até 1925, e o carro "American Wonder" represente a visão da humanidade sobre a direção futura, na verdade, a atual rota técnica baseada em ADAS (baseada em visão computacional e aprendizado de máquina) não tomou forma até as décadas de 1970 e 1980: pesquisas do Laboratório de Engenharia Mecânica de Tsukuba do Japão e da Universidade Carnegie Mellon dos Estados Unidos introduziram câmeras e tecnologias de inteligência artificial de rede neural, respectivamente.

Pode-se observar que levou meio século da concepção ao caminho certo, e levou quase meio século da rota técnica correta até o ponto em que ele pode sair do laboratório e se tornar relevante para todos.

Após esse longo caminho ser estabelecido, o desenvolvimento da tecnologia de laboratório até a popularização geralmente segue um ritmo de "tique-taque". Por um período, a tecnologia precisa ser orientada para o desempenho e deixar redundância de desempenho suficiente; em outro período, a tecnologia precisa otimizar o desempenho para aproveitar ao máximo cada bit de desempenho.

O mesmo se aplica ao campo da direção assistida. Nos últimos dois anos, vimos muitos veículos instalarem chips de computação de ponta em seus carros, independentemente do custo, e depois não puderam usá-los…

O ritmo “Tique-Taque” do desenvolvimento tecnológico na área de ADAS chegou ao estágio de melhor aproveitamento de recursos e redução de custos.

Por exemplo, com base na plataforma Snapdragon Ride (Snapdragon 8650), a Zhuoyu Technology, fornecedora de soluções ADAS, lançou uma solução ADAS básica com função NOA. O custo do hardware é de cerca de 7.000 yuans, o que é extremamente econômico no setor.

Até 2025, quando a penetração da NOA de alta velocidade e da NOA urbana tiver evoluído de um nicho para o mercado de massa, as montadoras, os provedores de soluções e os consumidores começarão a se preocupar com quem pode fornecer maior eficiência do sistema, maior adaptabilidade ecológica e um caminho de entrega mais econômico com poder de computação e consumo de energia razoáveis, em vez do valor do poder de computação.

Curiosamente, os que mais se interessam pela solução integrada entre o cockpit e o motorista são os produtos automotivos na faixa de preço mais popular. Para produtos na faixa de preço de 100.000 a 200.000 yuans, o cabo de guerra entre experiência e custo é o mais intenso. "Eu quero isso, isso e isso" é a definição cotidiana dos produtos. Portanto, uma solução integrada entre o cockpit e o motorista em um único chip, que requer não apenas um cockpit inteligente e ADAS, mas também redução de custos, tornou-se o único caminho a seguir.

De fato, não é difícil entender que o desenvolvimento de soluções ADAS é bastante semelhante ao desenvolvimento de baterias e resistência de veículos elétricos. No passado, quando veículos elétricos buscavam longa resistência, a primeira coisa que vinha à mente era instalar uma bateria com alta densidade energética e grande capacidade, de preferência uma bateria ternária de lítio com capacidade de 100 kWh. No entanto, o custo e o peso eram difíceis de controlar. Portanto, muitos fabricantes de automóveis começaram a otimizar os aspectos de redução da resistência ao vento, redução do peso da carroceria, gerenciamento de baterias, motores e controles eletrônicos e gerenciamento térmico, o que também permitiu que a bateria de fosfato de ferro-lítio de 70 kWh proporcionasse boa resistência.

Quando se trata de ADAS, a abordagem mais simples e brutal é usar diretamente o chip com maior poder de computação. No entanto, quando se considera o custo, o preço de um único chip é de quase dezenas de milhares de yuans, e o consumo de energia do chip em carga máxima é de 280 watts. Modelos da Volkswagen e modelos movidos a combustível definitivamente não valem a pena.

Portanto, produtos como o Snapdragon 8650 e o Snapdragon 8620 apresentam um equilíbrio entre desempenho, eficiência energética e custo, além de serem versáteis e fáceis de desenvolver, para que possam desempenhar melhor a tarefa de popularizar e tornar os ADAS acessíveis.

No Salão do Automóvel de Xangai deste ano, o CEO da Momenta, fornecedora de soluções ADAS, Cao Xudong, relembrou um pequeno detalhe de sua cooperação anterior com a Qualcomm:

Fomos os primeiros no mundo a lançar a solução Snapdragon 8620. Naquela época, a Qualcomm ainda não havia divulgado seu plano de produto para o Snapdragon 8620. Eles discutiram conosco as necessidades do mercado chinês e os requisitos de custo. Depois de nos ouvir, a Qualcomm considerou isso muito correto e apoiou totalmente. Na nossa segunda reunião, a Qualcomm já havia lançado o chip Snapdragon 8620 e uma demonstração com suporte para resfriamento passivo. Era tão rápido que ficamos muito surpresos e achamos que a velocidade era muito rápida, especialmente a velocidade da China.

A mensagem subjacente é que, em primeiro lugar, o ritmo conjunto de pesquisa e desenvolvimento da Momenta e da Qualcomm é bastante acelerado, e a Qualcomm responde muito rapidamente às necessidades dos clientes; em segundo lugar, muitos dos clientes de automóveis da Momenta são muito sensíveis a custos e à dissipação de calor. Isso ocorre porque muitos veículos movidos a combustível agora também precisam de ADAS, mas sua arquitetura inerente é sensível aos custos de eficiência energética do hardware e gerenciamento térmico, portanto, eles precisam de chips ADAS baratos e com baixo consumo de energia.

O Leapmotor B10, já lançado no mercado, ou a Momenta e a Zhuoyue, que fornecem soluções completas de ADAS baseadas em chips Qualcomm Snapdragon Ride, e a Bosch e a Desay SV, que fornecem soluções integradas para o motorista e a cabine baseadas na plataforma Qualcomm Snapdragon Ride Flex, comprovam a existência de uma dupla hélice: evolução tecnológica e implementação comercial em ADAS. O ponto de conexão dessa dupla hélice é a plataforma de chip ADAS, com poder de computação suficiente, baixo custo, evolução e desenvolvimento simples.

De acordo com dados oficiais da Qualcomm, desde 2016, a plataforma Snapdragon Ride foi verificada em mais de 60 países e regiões ao redor do mundo e continua sendo desenvolvida e otimizada. Atualmente, mais de 20 montadoras anunciaram o lançamento ou estão desenvolvendo modelos com funções ADAS baseadas na plataforma Snapdragon Ride. Entre elas, estão montadoras globais como BMW Group, General Motors, Renault Group, Stellantis Group e Volkswagen Group, além de diversas montadoras chinesas, como BAIC Group, Beijing Hyundai, Chery, FAW Group, Leapmotor, SAIC-GM e SAIC Volkswagen.

A Qualcomm também falou sobre como eles acham que a plataforma de chip integrado do piloto de cabine reduz o custo geral da lista de materiais e simplifica o fluxo de trabalho de computação, além de seu impacto na redução da latência do sistema e na melhoria da taxa de transferência de dados; ela também mencionou a compatibilidade com o passado e o suporte para o futuro:

Ferramentas de integração e implantação simplificam o processo de integração de novos sistemas em tecnologias automotivas existentes. Elas oferecem suporte a protocolos de comunicação essenciais, como CAN, LIN e Ethernet.

O Snapdragon Ride também utiliza IA generativa para aprimorar a experiência de direção, personalizando as configurações com base no comportamento e nas preferências do motorista. A IA generativa também pode prever as ações do motorista com base em padrões de comportamento anteriores, permitindo que o sistema antecipe e mitigue riscos potenciais.

A plataforma Snapdragon Ride fornece dados reais e ferramentas de teste de simulação para criar um ambiente de teste controlável que suporta testes rigorosos, verificação e otimização iterativa.

Dos laboratórios da Universidade Carnegie Mellon à exploração comercial de ADAS pelo Google, e então à implementação comercial dos principais fabricantes nacionais de automóveis em vários níveis, várias rotas técnicas e vários segmentos de preço, bem como as rotas técnicas gradualmente convergentes e claras, o ponto de conexão entre os dois naturalmente requer acessibilidade tecnológica e estrutura técnica simplificada.

Os mercados de eletrônicos de consumo mais bem-sucedidos da história da humanidade são os de PCs e smartphones, que deram origem a negócios de hardware e ecossistemas de software, e até se tornaram a principal força motriz do crescimento econômico da época. O progresso dos semicondutores desempenhou um papel vital nessas duas mudanças.

Como a maior categoria de mercado do mundo fora do mercado imobiliário, os automóveis não priorizam os semicondutores há muito tempo, mas desta vez é diferente.

O carro e seu inventor, que atropelou as ruas de Manhattan há 100 anos, previram o resultado, mas, devido às limitações da época, não sabiam que, nesse processo, os semicondutores se tornariam o elemento central para a assistência ao motorista, e que o carro, que era um símbolo da alta sociedade na época, se tornaria a joia da industrialização e um produto acessível à maioria das pessoas. Este produto inaugurou uma revolução abrangente em ADAS.

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