打造高端音響系統如何選擇合適的 SoC 架構

要讓高端音訊技術普及至所有車型等級，原始設備製造商 (OEM) 必須透過系統可擴充展性來降低整體成本。例如，OEM 可以開發可重複使用的設計，減少元件和線纜數量，並採用緊湊的結構形式。

在選擇高端音訊系統的 SoC 時，有三個關鍵考量因素：運算能力、記憶體整合，以及其他系統元件的整合度。

運算能力

在音訊訊號處理中，有兩種類型的核心廣受歡迎：

• 可處理連續工作負載的通用 CPU 核心。這些核心具有極高的程式設計靈活性，可以執 行DSP 演算法；然而，它們在成本和功耗效率上並不理想。通常，這些核心用於中低端音訊系統，需要多個 CPU 核心來滿足處理需求。
• 可解決上百萬個複雜數學問題的專業且高能效的 DSP 核心。這些核心能夠處理來自音訊、視覺、雷達和聲納感測器的即時資料，最大化每個時脈週期的處理效能。與傳統的基於純量架構的 DSP 相比，採用向量架構的 DSP 核心在音訊處理方面往往能提供更高的性能。並且它們可靈活應用於從低端到高端的數位放大器。然而，DSP 核心的程式設計並不容易，需要熟悉 DSP 硬體特性與軟體最佳化技術，才能實現最佳性能。

記憶體整合

要實現高吞吐量的音訊處理，DSP 核心的功能單元需要在每個週期都能存取記憶體。在傳統的 DSP 架構中，L1 快取記憶體支援單週期存取，但由於成本高昂，其容量非常有限。設計人員現在正在尋找創新的 DSP 記憶體架構，讓單週期存取的記憶體容量不再受限於 L1 記憶體的限制。

此外，設計人員更傾向於採用無 DDR 的設計，選擇具有足夠靜態隨機存取記憶體 (SRAM) 的 SoC，以滿足整個應用程式的記憶體需求。然而，由於 SRAM 成本高昂，SoC 中整合的 SRAM 容量通常有限。隨著先進功能（如基於人工智慧 (AI) 的演算法或高解析度音訊檔案的聲音合成）對記憶體需求的日益增長，將整個音訊應用程式完全整合到無 DDR 的 SoC 中並不總是可行。因此，除了 SRAM 之外，設計人員還需要具有可擴展記憶體選項的 SoC，例如高速低功耗的雙倍資料速率 (DDR) 動態 RAM。

整合其他系統元件

除了 DSP 之外，高端音訊系統還需要其他元件來滿足安全性和安全性要求，並與系統的其他部分進行互動。

微控制器是必不可少的，它不僅能符合汽車安全功能的要求，還能執行汽車開放系統架構 (AUTOSAR)，這是一種開放式標準化軟體架構，旨在幫助將 DSP 與系統的其他部分無縫整合。

此外，硬體安全模組、加密加速器和其他元件可以協助滿足電子安全車輛入侵防護應用 (EVITA) 標準的安全性要求。

低延遲的音訊網路則能確保汽車音響系統各組件之間的精確通訊與同步。在需要額外線纜的各種技術中，乙太網路音訊視訊橋接 (AVB) 標準是完美選擇，因為車輛中已經存在用於連接其他 ECU 的乙太網路線纜，這不僅簡化了配線架構，還降低了整體系統的線纜重量和成本。

此外，採用具有可擴充 DSP 性能和記憶體選項的針腳相容 SoC，能夠減少高級汽車音訊系統的研發投入，從而提升音訊設計的效率。