国内新能源车企自研自动驾驶模块,国外的车企同样专注于自研自动驾驶模块,不过在早期的车型中还是以集成模块为主。今天我们将深度拆解并分析Rivian的Autonomy eXperience Module(AXM,自动驾驶体验模块)。
Rivian是美国仅次于特斯拉的电动汽车制造公司,以制造高端电动皮卡、SUV及商用电动货车闻名,亚马逊的自动送货车均由该公司设计生产。Rivian R1S / R1T是公司主打的皮卡系列产品。
AXM是Rivian R1S / R1T车型的核心域控制器,负责驾驶辅助、媒体播放、车机显示,几乎包揽全车 ADAS + 信息娱乐 全部任务。
Rivian是一家较新的纯电车企,2021年底才正式量产,至今仅5年。本次拆解的AXM 1.0来自一台 2022 年事故车 R1S,属于该公司非常早期的版本;2024年后Rivian新车已升级AXM 2.0(全新布局);下一代AXM 3.0将会使用Rivian自研芯片。
在实车中,该模块安装在副驾脚部空间前方,内嵌于仪表台内部,安装位置与特斯拉水冷式车机系统类似。
本模块基本信息:
生产日期:2022-02-31
零件号:PT00001493-M
话不多说,直接开拆!
图1 拆解分步图
整体概览
AXM 是一个结构独特的模块,在同一壳体内集成了两套相对独立的系统:一套负责车机娱乐,一套负责 ADAS 自动驾驶。
整个模块共包含 4 块 PCB 电路板:2 块主板 + 2 块子板:
XMM 负责所有车载娱乐相关功能,ACM 负责全部 ADAS 功能。ACM 板上还搭载两块小型视频处理子板:
VLM:处理后视镜与前视摄像头数据
VPM:处理轮眉 / 翼子板摄像头数据
本次拆解的是第一代 AXM,即AXM 1.0。2024年及之后的新款Rivian车型已搭载AXM 2.0,其布局完全不同,XMM与ACM均经过重新设计。不久后,Rivian还将推出AXM 3.0,计划采用自研专用芯片作为主处理器!
基础规格
由于模块内每块 PCB 都布满元器件,整理一份简明 “规格表” 并不像其他设备那样简单。为避免信息重复,我们将AXM规格拆分为两部分:XMM规格与ACM规格。
ACM 基础规格(自动驾驶核心)
处理器
存储
512GB 美光 NVMe SSD
125MB 美光 NOR Flash
通信
传感器
XMM 基础规格(车机娱乐核心)
处理器
主应用处理器:高通 SA8155P
12GB 美光 LPDDR4 内存
VIP 处理器:NXP MPC5746C
3MB 片上闪存
安霸(Ambarella)摄像头处理器
2GB 美光 LPDDR4 内存
存储
128GB 铠侠 UFS 存储
32GB 美光 eMMC 存储
32GB 美光 NAND Flash
512MB 美光 NAND Flash
通信
蓝牙 + 双频 Wi-Fi 收发器
CAN 2.0 / CAN-FD
两路千兆车载以太网
车载音频总线(A2B)
FPD-Link III、GMSL2
模块外观
图2 Rivian AXM 模块正面外观
整块巨大的金属壳体,正面几乎没有多余设计,只有一个 Rivian Logo,仅此而已。
图3 AXM模块背面
翻到背面可以忽略黄色手写字迹,应该是我购买该拆车件的商家标注的。模块外部结构简洁,但水冷设计非常亮眼!该模块运行时会有冷却液流经内部,实现无风扇、无运动部件的全被动水冷散热,左下角红色部分为水冷接头。
模块接口(I/O)
从模块两侧可以看到对外接口,左右边缘均有布置。我已对所有已知连接器标注用途与 PCB 丝印编号(如 J16、J17 等)。
图4 各个接口信息示意图
模块外部丝印标注较少,接下来我们深入内部查看。
标签信息
AXM顶部标签,显示零件号与生产日期,参考图5
乍看可能不明显,但这次拆解这个模块的标签有点奇怪。作为对比,2023年生产的AXM正常款顶部标签包含的信息非常详尽!而这块待拆模块早期标签极度精简,缺少车型名称、HVIN、FCC ID、IC、工厂地址以及 “墨西哥制造” 标识。目前推测,这与Rivian早期产能紧张、零部件短缺、生产混乱有关。可能在早期生产阶段,零件标签遗漏了部分关键信息就直接装车交付给用户?(另外,模块内部发射器未正确标注FCC ID理论上可能会面临FCC罚款……)
模块内部
接下来进入内部拆解!如前文所述,AXM共包含4块PCB:2块主板+2块子板。两块主板分别位于中央水冷板两侧,一侧为XMM,一侧为ACM。拆下带 Rivian Logo 的一侧盖板,首先看到的是:XMM PCB!揭开外壳后首次看到XMM主板。
图6 XMM PCB图
XMM这一侧外观简洁,主要是接口区域;大部分核心(与发热)元器件都在板件另一侧,紧贴中央水冷块以获得最佳散热。将 AXM 翻转,拆下另一侧盖板,可以看到:ACM PCB!
图7 ACM PCB板
位于AXM另一侧的ACM主板概览。与 XMM 类似,我们第一眼看到的 ACM 板面也相对简单,所有关键器件都在内侧,紧贴水冷块。
在单独分析每块 PCB 之前,先看看水冷板本体:
图8 水冷结构
移除 PCB 后的壳体与水冷板,可见冷却液蜿蜒流道。蓝色部分为导热硅脂,用于芯片与散热器之间的热传导。同时也能看到精致的 CNC 加工工艺…… 不多说,我们进入单板分析。
XMM 主板(车机娱乐)
XMM 主板
我们从 XMM 开始,因为开盖第一眼看到的就是它。这块板负责整车多媒体体验,I/O 非常丰富。
板载丝印:
2204-20402 104
PT00054838-D 01
(C) 2021 XMM SA8155 X5
图9 XMM主板背面显示了芯片分布
所有核心器件都在背面。主应用处理器为高通 SA8155P,搭配 12GB DDR4 内存,规格相当不错。深入观察后,我非常喜欢这块 PCB 的一点:丝印标注与测试点极其丰富!凭借这些清晰的标识和测试点,未来诊断与维修会非常方便,这是我在以往拆解的车机板上很少见到的。顺带一提:有人可能会问,这么详细的丝印会不会降低安全性,方便逆向与攻击?
我的观点是:如果模块的安全只能靠 “看不见丝印” 来保证,那它本来就没有安全性,被攻破只是时间问题。坚定的攻击者总会找到办法。我认为完善的安全模型 + 清晰的丝印,既能保证模块可维修、减少电子垃圾,又不必依赖 “隐匿式安全”。
图10 XMM 主 SoC:高通 SA8155P
该模块负责输出车内多块屏幕的显示信号,并处理多路摄像头数据,再加上蓝牙、WiFi、以太网、USB,基本构成完整车机系统。
XMM 通信接口
全景环视摄像头信号
“Gear Guard” 安防摄像头信号
视频输出至:
仪表屏(DSI1)
中控屏(DSI0)
后排空调屏(DP)
蓝牙
2 路 WiFi 天线
USB
双千兆以太网
A2B 车载音频总线
图11 XMM PCB的IO接口细节
XMM 主要器件
主处理器:Qualcomm SA8155P SoM
内存:2×6GB 美光 LPDDR4(总计 12GB)
电源:2×Qualcomm PMM8155AU 专用 PMIC
存储:
村田 WiFi / 蓝牙组合芯片
两颗 Marvell 车载以太网 PHY
Marvell 7 口千兆车载交换机
TI CAN FD 收发器
图12 XMM PCB的所有芯片功能图
ACM 主板(自动驾驶核心)
图13 ACM主板A面示意图
接下来是 ACM 主板,它与两块子板(VLM、VPM)共同负责车辆绝大部分 ADAS 功能。
板载主处理器为 NXP Layerscape 8 核 ARM Cortex-A72,搭配 10GB 内存;板底边缘有两颗 英飞凌 TriCore TC299 单片机;右侧区域为两块图像处理子板。
板载丝印:
ACM ASSY-PT00000027-(空白)
S/N:(空白)
(C) 2021
图14 ACM 主板背面
背面相对简单,主要是大量电源管理与信号调理小器件。
板载丝印:
ACM 通信接口
双千兆以太网
多路 CAN 总线
驾驶员监测系统
轮眉摄像头信号
全景环视摄像头信号(ACM 与 XMM 之间)
前视摄像头信号
后视镜 / 翼子板摄像头信号
完全符合一块搭载3个以上专用视频处理 SoC 的自动驾驶主板配置。
图15 ACM 板载芯片功能细节图
ACM 主要器件
VLM 子板(后视镜 / 前视图像处理)
VLM 是ACM上的方形子板,主要处理后视镜摄像头与前视长距摄像头的视频数据。
图16 VLM位置示意
板载丝印:VLM PT00029998 REV(空白)
板子近乎对称设计,搭载两颗安霸摄像头处理 SoC,每颗配 4GB LPDDR4 内存。有趣的是板上还有双 Micro USB 口,可能是遗留的调试接口。
图17 VLM正面结构及芯片功能图
图18 VLM背面结构图
背面器件密集,但亮点不多;左侧两颗 125MB 美光 NOR Flash 用途尚不明确,可能用于存储安霸芯片固件。
VLM 主要器件
3×TI FPD-Link III 解串器
1×ADI GMSL2 转 CSI-2 解串器
VPM 子板(轮眉摄像头图像处理)
VPM 是 ACM 上尺寸更小的长方形子板,同样用于视频处理,主要负责车辆轮眉摄像头的图像数据。板载丝印:VPM_PT00015446 C
器件配置非常简洁:
NXP S32V234 四核 ARM 处理器
1GB DDR3 内存
8GB eMMC 闪存
背面基本只有复杂的阻容网络,无其他关键器件。
VPM 主要器件
图19 VPM正面芯片分布和功能图
图20 VPM背面结构和功能图