布谷鸟产研-史上最强车机:奔驰最新S级车机拆解(上)

* 来源: * 作者: admin * 发表时间: 2021-01-12 9:51:32 * 浏览: 13

在9月刚刚发布的新一代奔驰S级轿车,拥有史上最强车机,特别是后排功能,几乎和前排完全一样,极尽奢华。硬件方面其最惊人之处在于使用两片自动驾驶级处理器:英伟达的Xavier NX,采用4片特斯拉自动驾驶级以太网交换机。本文将带你一探史上最强车机的背后强大的硬件布局。本文由布谷鸟科技-产研首席分析师周彦武老师编写。    


毫无疑问,在这个9月刚刚发布的新一代奔驰S级轿车,是地表最豪华的车辆,其座舱系统是最豪华,最强大,最先进的代表。虽然正式在国内正式上市要到明年,但现在我们就可以拆解新一代奔驰S级引以为傲的座舱系统即二代MBUX系统,解开二代MBUX背后的秘密。二代MBUX最惊人之处在于使用两片自动驾驶级处理器:英伟达的Xavier NX,加上仪表里的英伟达GPU,共用了3片英伟达顶级处理器。



奔驰在座舱领域丝毫不吝啬,五块显示屏都是订制的目前同尺寸分辨率最高的车载显示屏,MBUX的中控屏更是成本高昂的OLED显示屏。奔驰二代MBUX最大的亮点实际并非是OLED屏,而是后排系统的超级强大,对奔驰而言,后排乘客才是主要服务对象,不像一般的后排系统仅仅是一块显示屏,仅仅是用来哄小孩。奔驰的后排控制系统为RSU,其电路架构几乎和前排完全一致,只是去掉了导航、收音和音频部分,可谓不惜血本,后排系统也是MBUX,几乎拥有前排所有功能,包括独立后排座椅控制、独立后排空调控制、独立后排上网、USB充电与USB外接播放,HDMI Mini视频接口,独立耳机和麦克风接口,独立音频与视频。后排平板电脑不仅可在车内使用,也可在车外使用。


和第一代比,主SoC也从英伟达Parker升级为英伟达Xavier NX,最高拥有高达21TOPS的AI算力,语音助手功能更强,支持27种自然理解(NLU)的语言,除奔驰外的自然语音识别都采用远程云端方式完成,因为本地处理器性能不足,但奔驰可以完全本地处理,因为本地处理器性能非常强劲,足以达到自动驾驶级的AI算力,语音助手反应最快,可靠性也最高,不受网络限制。除了可以进行更多对话外,即使没有激活关键字也可以执行某些操作;同时,语音助手内含完整的用户手册,你可以咨询车内是否具备某种功能或某个配置,方向盘按键的功能定义,仪表上某个标志的意义,如何连接手机,如何使用Carplay。此外支持声音识别,根据声音为驾驶者建立不同的用户账户,支持个性化配置。还支持前后排声源定位,车辆能精准识别指令由哪个座位的乘客发起,且该乘客区域的氛围灯会闪烁。


第一代MBUX对应的硬件版本为NTG6,第二代也就是即将上市的S级搭载的MBUX硬件版本为NTG7,目前NTG7有MID和Premium两个版本,都由三星哈曼供应,本次拆解的是Premium版。


MBUX全家福


下面一行从左到右依次是散热片,主运算板,音频与无线母板,副板。与第一代MBUX相比,二代MBUX不再使用机械硬盘,改用320GB固态硬盘代替。




上图为主板正面,主芯片就是大名鼎鼎的英伟达XavierNX(MID版可能还是使用Parker),以Xavier NX为核心的模块在2020年4月后才正式销售,而奔驰在2019年中期就拿到了这块芯片,足见英伟达与奔驰的合作紧密程度。这块芯片毫无疑问是目前最强的座舱SoC。第一代MBUX是英伟达的Parker,再往上推也都是英伟达的芯片,双方合作已经超过10年。



上图为英伟达Xavier NX内部框架图,这款芯片是12纳米台积电FinFET工艺打造,内含6核Carmel内核,基本上性能等同于ARM A76。而第一代MBUX使用的Parker也是6核,不过是4核A57加双核Carmel。Xavier NX性能大幅度提升,CPU算力为96400 DMIPS,Parker是59300DMIPS。GPU方面采用384个Volta架构核心,比Parker处理器使用的是Pascal架构256个CUDA核心高出不少,但考虑到车载的可靠性,做了降频处理,GPU算力为691 GFLOPS,而Parker是500 GFLOPS。AI运算方面,10瓦INT8模式下达到14TOPS,15瓦下可达21TOPS,逼近用来做自动驾驶的Mobileye EYEQ5的24TOPS。外围方面采用4片美光的4GB RAM合计达16GB LPDDR4 RAM,比传统的Xavier NX模块翻了一倍,带宽高达41790MB/s。两片三星的闪存 ,一片Spansion的Nor Flash启动。除了Nor Flash,其余存储器都用散热硅脂与铸铝散热片连接,保证可靠性。



不同于常规版的Xavier NX模块,MBUX二代散热面积更大,在供电电路方面更是不惜成本,考虑到可靠性,没有采用传统的电源管理芯片,而是采用价格远超电源管理芯片的6路独立的分离LDO电源供应,更不惜成本使用高品质价格昂贵的钽电容。再一点就是Xavier NX模块采用12层PCB板,一般厂家都会采用核心板方式,单独做一块12层PCB板,而母板只需要成本更低的8层,NTG7的MID版就是如此。但Premium是整体设计,都采用昂贵的12层PCB板。


在主板右边有一颗Marvell的88EA6321-TFJ2,这是一颗以太网交换机芯片,没错,就是特斯拉用在自动驾驶系统上那颗,实际上这颗芯片是为座舱系统设计的。在一代MBUX里,使用的以太交换机芯片是Micrel(Microchip)的KSZ8895MLU。KSZ895MLU是针对成本敏感的10/100Mbps五端口交换系统,其广泛的特征集包括电源管理、可编程速率限制和优先级比、基于标签/端口的VLAN、包过滤、四队列QoS优先级、管理接口和MIB计数器。但是对EAVB核心的802.1AS不支持,带宽也不够,因此二代MBUX用88EA6321代替。Marvell 第一代车载以太网交换机 88EA6321,是7 端口以太网千兆性能交换机,完全符合 IEEE802.3 车载标准,支持 AVB(音频/视频桥接功能),并支持低能耗以太网,可降低功耗。该款 7 端口以太网交换机集成了 2 个 IEEE 10/100/1000BASE-T/TX/T 端口、2 个RGMII/xMII(这 2 个端口可配置成 1 个 GMII)端口和 1 个 SGMII / Serdes 端口。该交换机提供远程管理功能,可轻松连接和配置该设备。KSZ8895MLU只达到了AEC-Q100 Grade 2级,即-40°Cto +85°C 。而88EA6321到了AEC-Q100 Grade 3级,即-40°C to +105°C。并且使用了两片88EA6321,加上后座的RSU,使用了4片,一代MBUX只用了一片KSZ8895MLU。为系统提供了足够的扩展空间。


主板正面最下方靠近连接端子处一排4个集成块,推测左边两块可能是美信或德州仪器的解串行芯片,是为面部识别、驾驶者行为检测、手势与头部位置检测摄像头服务的。右边两块可能是FPD-LINK芯片,将MIPI或HDMI转换为LVDS格式。




上图为主板背面,右边三块芯片可能是PHY。右下角一片白色金属封装的芯片应该是对应HDBaseT的接口芯片V6000系列。HDBaseT,由来自日韩的家电大厂LG、Samsung、Sony等公司,以及以色列的半导体公司ValensSemiconductor,组成了HDBaseT联盟,可以单对双绞线TCP/IP传输数据,并可POE以太网供电。奔驰是首次采用此技术,也是首次用于汽车领域。此技术有点类似于宝马和路虎的APIX,但适应面更广,可以使用PCIe接口,距离可扩展到15米。目前芯片也只有Valens供应。HDBaseT采用RJ45接口,也比较简单。V6000旁边就是RJ45接口。



上图为音频与无线母板,最右边蓝色的连接器看起来像是四个同轴连接器,不过实际上这是个WLAN/BT的天线,一个内部的WLAN/BT,一个外部的。从PCB板上的走线就可以看出,连接器连接到两个无线模组上。中间白色的连接器还是RJ45,即以太网连接器。最左边的黑色光纤连接器是比较老旧的MOST总线连接器,连接器与一片MOST总线收发器连接,可能是外接MOST总线的DVD或CD播放机。中间两个比较大的白色元器件是共模电感,主要做电源整流滤波。无线模组下方的芯片应该是瑞萨的RH850 MCU。右边贴散热硅脂的芯片可能是D类音频功率放大器。也有可能是电源管理芯片,不过这个散热片似乎太大了。



上面是音频与无线母板的背面,背面有两片主要芯片,一片还是Marvell的88EA6321以太交换机,另一片是ADI的SHARC音频DSP芯片。ADI最擅长音频DSP的应用。奔驰新S级标配是9个扬声器,125瓦最大输出。选配包括两种,一种是Burmester的3D环绕声,15个扬声器,总输出功率710瓦。另一种是4D的Burmester环绕声,包括31个扬声器,其中包含8个针对低频的振动器隐藏在座椅内,总输出功率高达1750瓦。目前奔驰S选装Burmester价高达7万6千元人民币,估计新一代奔驰的4DBurmester环绕声选装价超过10万人民币。音频也是采用以太网输出。