為什麼“軟體定義汽車”,為什麼一定是新勢力?

除了造車,新勢力們都在忙些什麼?

“包括理想在內的中國車企都在推進晶片(功能)的整合工作”,恩智浦半導體資深副總裁,汽車控制及網路解決方案產品線總經理Ray Cornyn在近期的一場交流會上透露,很多中國車企已經開始自己開發ECU,汽車分散式架構向集中式架構的轉型速度加快。

為什麼“軟體定義汽車”,為什麼一定是新勢力?

過去,汽車電子電氣架構都是由單一功能的ECU來連線。比如,小型車大約有20~30個ECU,大型車輛有超過100個ECU。智慧電動車時代,隨著車輛功能的豐富,單車ECU的數量只增不減。

而ECU模組大多來自不同的Tier1,意味著資料的所有權不在車企手中,統籌管理的靈活度較低,後續維修也相當複雜。

ECU數量的增加,也使得車輛的電路佈線系統越來越複雜,通訊連線和邏輯控制的難度更高。另外,線束增多還會增加整車的重量。因而傳統汽車架構成為歷史,逐漸成了行業共識。

最近幾年,新能源汽車市場快速發展,推動汽車架構向域和區域過渡,過去由機械效能決定一臺車好壞的標準,也朝著“軟體定義汽車”的方向演進。

軟體定義汽車

類似於智慧手機的變革,汽車也開始透過OTA線上的方式進行系統升級、某個功能的更新或者BUG的修復,但過程要更加複雜。

為什麼“軟體定義汽車”,為什麼一定是新勢力?

一個最明顯特徵是,傳統汽車的分散式ECU計算架構中,每個ECU系統至少需要一顆MCU作為核心控制晶片,數量多且種類繁雜。

要實現整車OTA的目標,就要徹底改變汽車的佈線網路,精簡MCU的數量。

目前普遍做法是,把汽車架構網路劃分為幾個功能塊,也就是“域”和“區域”。每個域,對軟體進行整合升級,使部分ECU的功能整合到一個核心的域ECU上;而區域化更多考慮了相鄰位置ECU功能的整合。

根據Ray Cornyn的說法,目前全球還沒有一個統一的劃分標準,有將整車架構劃分為5個域

(筆者注:動力總成、底盤控制、車身控制、娛樂系統、ADAS)

的,也有劃分成3個域的,還有更高階的,只有一箇中央計算平臺架構。

包括福特、大眾在內的汽車製造商都透過複用ECU的方法,來應對電子電氣架構的升級。而國內新能源車企自己開發ECU,可以根據需求自行定義域。

恩智浦大中華區資深市場經理餘辰傑對筆者表示,中國的新造車勢力在新架構的引入上比國外的一些傳統主機廠更加積極。這也是中國汽車品牌比西方傳統車企能更快適應電動化轉型的原因之一。

為什麼“軟體定義汽車”,為什麼一定是新勢力?

之後,再用幾顆SoC和更少的MCU晶片進行架構網路的管理。如此一來,以便汽車能夠透過OTA的方式進行BUG修復和功能升級。這是“軟體定義汽車”的重要內涵。

域控制需要的處理器長什麼樣

要整合來自不同供應商的ECU的複雜功能,主要取決於處理器本身的效能。

以恩智浦最新推出的S32Z和S32E為例,兩個處理器主要負責車輛動力學控制等安全實時類應用,包括制動系統、轉向系統、電子穩定控制、牽引電機控制,以及電動汽車有關的電源轉化、車載充電等等 。

為什麼“軟體定義汽車”,為什麼一定是新勢力?

全球中高階MCU市場玩家主要有恩智浦、瑞薩、意法半導體、英飛凌和Microchip等海外大廠。市面上多數的域控制器是採用28nm製程,工作頻率大概在300~400MHz。

相比之下,S32Z和S32E採用的是TSMC16nm FinFET製程,較嵌入式 NVM MCU效能提高了2倍。同時千兆級(1 GHz)的主頻,大幅提升了S32系列控制器的實時處理能力。

按照恩智浦的規劃,未來S32系列的工藝節點將升級到5nm。這和“內卷”的智慧座艙市場很像,一邊是晶片廠積極更新工藝節點,一邊是車企紛紛上車應用。

雖然恩智浦並未透露S32Z和S32E的客戶,但該公司證實了,很多中國客戶都在推進晶片的整合工作,這也將反應在對S32Z和S32E的需求上。

除工藝升級外,S32Z和S32E在架構設計上都採用了“多租戶技術”(Multi-tenancy)。舉個例子,控制電機的多個MCU透過通訊介面連線,但相互獨立,而應用了SaaS概念,就能為這些MCU提供一個通用的軟體平臺架,將所有功能整合到一個平臺上,隨取隨用。

為什麼“軟體定義汽車”,為什麼一定是新勢力?

另外,S32Z和S32E擁有的軟體相容性,降低了軟體整合的複雜度,同時支援多個隔離的虛擬機器和“核心到引腳”硬體虛擬化的技術,透過這種端到端虛擬化支援可確保每個虛擬ECU只能訪問和控制特定的處理、外設、儲存器和 I/O,將這些虛擬ECU隔離開,並支援對不影響其他虛擬ECU的故障做出單獨的響應。這也是“軟體定義汽車”的一個大前提條件。

現階段,新能源汽車的電子電氣架構主要以域和區域為主,智慧電動車的持續滲透和燃油車的退出,可能會加速整個汽車行業向一箇中央計算平臺架構轉型,屆時乙太網將徹底取代CAN的位置。

這一天,或許不會太遠了。

頂部