汽車上的電子設施非常多，隨著汽車變得更加智能并且逐步實現完全自動化，這些電子設備也會不斷的增加。

現在汽車上電子控制單元(ECU)的數量平均超過了40個，其中一些豪華汽車上集成了超過100個獨立的計算單元。隨著數字駕駛、先進駕駛輔助系統(ADAS)和自動駕駛汽車(AV)的出現，對于高質量的人機交互界面(HMI)和自動駕駛功能的需求也呈現指數級增長，這種對于功耗需求的增加亟待解決，汽車系統對于電子設施功耗有著嚴格的預算范圍。

功耗需求的增加

根據經驗，汽車工程師協會(SAE)制定的駕駛水平圖表的每一級與下一級之間的處理能力可能會增加10倍。零級表示不帶有輔助駕駛功能，五級表示汽車可以在任何環境下實現自動駕駛。目前新款汽車都已經具備了二級駕駛能力，當然要實現完全自動駕駛還有很長的路要走。

圖：汽車工程師協會(SAE)制定的駕駛等級

汽車系統中許多傳統上不使用電子組件的部分都將采用電子設備，這就給汽車的功耗設計帶來了越來越大的挑戰。現在車輛中主要的子系統包括電動機管理單元、多媒體、加熱系統、通風及空調(HVAC)設施、底盤電氣化、照明(外部和內部)以及面向未來的應用，比如自動駕駛(AV)，這些都會導致汽車功耗的增加。

看看汽車儀表盤本身，它采用12V電池驅動，但是沒有無限的發電能力。我們最近也看到一些大型SoC芯片的功耗范圍在100-300W，這也意味著這些芯片不會很快應用到汽車的儀表盤系統中。

其中一個主要問題是溫度，面向全球市場而生產的汽車必須能夠在-40℃至150℃范圍內正常工作，從寒冷的南北兩極到撒哈拉沙漠的酷暑。汽車內部以及儀表盤的溫度可能遠高于外部環境溫度，而且器件工作過程中也會不斷的發熱，如果功耗過大，超過了器件的溫度承受極限就會造成器件的不可靠性，甚至發生故障。

許多汽車廠商都在開發半自動化汽車，電子系統的功耗在100W以上，這對于系統原型設計還好，但是將其投入到量產車中可能不得不增加昂貴的水冷系統，這會影響汽車的可靠性而且增加成本。

解決未來的功耗需求

我們來審視下SoC，尤其是GPU，有多種方法可以降低功耗。在過去十年中，隨著電子技術的發展，電源管理的復雜性急劇增加，因此電源不得不應用到更大的SoC項目中，最大的影響是在架構上看待這個問題，并從最高層次來解決它——這也是PowerVR多年來為移動市場所做的事情。

目前有多種技術可以應用到SoC以及芯片核心中，比如時鐘門、功率門、保存和恢復特性、動態電壓和頻率縮放(DVFS)。SoC器件內部的每個部分都被分割成不同的電源孤島，可以在使用的時候打開，不使用的時候關閉。執行指令時高級器件可以打開SoC的相關部分，電源孤島還可以設置在不同的電壓軌道上，根據性能和功率要求進行調節。它們還會以較慢的速度進行計時，在沒有完全加載時降低功耗。

電源架構師面臨的問題之一是沒有關于如何處理電源管理的特定標準，因此SoC由來自不同廠商的多個核心組成，這意味著它可以具有一系列不同的電源管理方法，這些方法必須在體系結構級別上進行處理。

在GPU中除了前面提到的設計技術之外，還有很多方法可以降低功耗，其中一種是分塊延遲渲染技術(TBDR)，設備的本地內存來存儲貼片內容，這減少了外部內存的帶寬，從而降低了功耗。

我們還有一系列壓縮技術來減少內存帶寬，例如，在PowerVR中有三種壓縮技術：紋理、圖像和參數。這些有助于降低內存使用帶寬和功耗。

隨著真彩色紋理在基態下占用大量的內存，對其進行紋理壓縮變得十分的必要。PowerVR有自己的紋理壓縮算法，我們稱為PVRTC，該技術可以大幅度降低紋理大小，從而減少內存帶寬。

總結

隨著第4級和第5級自動駕駛所需的計算能力大幅提高，以及ECU在汽車內的擴展和功率預算的限制，功耗正成為SoC設計師面臨的關鍵問題。有了先進的技術和分析工具的支持，這些復雜的電源管理問題可以很高效的來解決。

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