芯耀
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汽車電子電氣架構(gòu)江湖分裂。
3月，汽車的每個鏈條環(huán)節(jié)都忙得“腳不沾地”。
3月12號，恩智浦兩位負(fù)責(zé)汽車業(yè)務(wù)的執(zhí)行副總裁時隔三年終于再次來到中國。第二天早上見過中國媒體后，便開始馬不停蹄地“環(huán)華飛行”。
作為車用半導(dǎo)體的頭部供應(yīng)商，恩智浦的優(yōu)勢地位不僅在于技術(shù)，也在于其服務(wù)客戶之多之深之廣。兩位汽車負(fù)責(zé)人高密度的中國行程恰好成為中國“軟件定義汽車”規(guī)?；慨a(chǎn)落地的一個縮影。
通過恩智浦的觀察和分享，我們注意到：2023年，“軟件定義汽車”從前沿概念走向規(guī)模量產(chǎn)，新的域控集中式電子電氣架構(gòu)已開始形成類型流派，圍繞軟件定義汽車，開發(fā)模式也從過去的線性向星型轉(zhuǎn)型。
新挑戰(zhàn)：軟件先行、快速開發(fā)
“當(dāng)前車企面臨的主要挑戰(zhàn)一是整車架構(gòu)由軟件定義；二是整車平臺的研發(fā)周期正在逐漸加速?！?a class="article-link" target="_blank" href="/manufacturer/1000215/">恩智浦半導(dǎo)體執(zhí)行副總裁兼汽車處理器業(yè)務(wù)總經(jīng)理Henri Ardevol表示。
軟件定義整車架構(gòu)意味著此前成熟的汽車集成模式不再適用。
Δ 汽車制造商轉(zhuǎn)向軟件優(yōu)先的開發(fā)周期
非智能車的整車架構(gòu)是從硬件功能出發(fā)，自下而上形成的。車企一次性將不同功能的硬件集成為一款車型，汽車功能的進步是依賴于供應(yīng)商提供的底層硬件功能的進步，并只能在下一次硬件集成時才能體現(xiàn)。因此特斯拉創(chuàng)始人馬斯克甚至表示，傳統(tǒng)主機廠是“選購清單式造車”。
進入智能汽車，整車架構(gòu)從基于軟件實現(xiàn)的應(yīng)用場景出發(fā)，是自上而下的。車企希望無論是功能還是服務(wù)都可以在用戶使用周期中不斷增強和更新。這就意味著同一個硬件平臺必須能夠支持軟件的多次迭代，而同一個軟件平臺也能夠在多個硬件版本上運行，而無需重新開發(fā)、驗證和集成。并由此導(dǎo)致軟件和硬件的開發(fā)周期必須解綁。
在不同周期內(nèi)開發(fā)的軟硬件如何高效集成為一輛整車，就對車企的架構(gòu)能力提出了巨大的挑戰(zhàn)。
Δ 現(xiàn)代汽車架構(gòu)
與此同時，整車平臺的研發(fā)周期正從過去的四到八年“快進”到如今的四年甚至兩年?！霸絹碓蕉嗟闹鳈C廠客戶要求我們在芯片（硬件）樣片出來之前就開展量產(chǎn)級的軟件開發(fā)，從而大幅壓縮開發(fā)周期?！盚enri Ardevol表示。
“軟件先行和半導(dǎo)體技術(shù)是整個汽車產(chǎn)業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的兩個核心要素?！倍髦瞧职雽?dǎo)體執(zhí)行副總裁兼高級模擬業(yè)務(wù)總經(jīng)理Jens Hinrichsen這樣總結(jié)目前智能化的變革核心：“到2030年，60%的新車會具備一定程度的電氣化。中國無論是創(chuàng)新、發(fā)布還是采用方面，都在引領(lǐng)這一市場趨勢。”
中國會長久保持這樣的領(lǐng)先性嗎？
Henri Ardevol表示，從恩智浦的觀察來看，中國的創(chuàng)新周期更快，但步伐相對較?。粴W美和韓國的創(chuàng)新步伐較大，但速度略慢。例如中國客戶是最后采用恩智浦S32G處理器的，但卻是第一個實現(xiàn)量產(chǎn)導(dǎo)入市場的?！爸袊切≥喌D(zhuǎn)速很高，歐美是大輪轉(zhuǎn)速略慢。時間會告訴我們（創(chuàng)新競爭的）結(jié)果?！?/p>
支撐軟件先行的四種創(chuàng)新E/E架構(gòu)
盡管開發(fā)周期解耦，但軟件仍需要落在實際的硬件平臺之上方能發(fā)揮作用，域控制集中式的電子電氣架構(gòu)成為車企們新的靈魂技術(shù)。
目前四域或五域分布的模式是主流域控架構(gòu)：ADAS、信息娛樂域采用Soc芯片，動力總成和車身控制域的功能則集成在實時性更高的MPU（微型處理器）上，MPU上運行多個虛擬MCU（微型控制器）。
恩智浦表示，目前絕大多數(shù)中國OEM已轉(zhuǎn)向域架構(gòu)，很多采用16nm FinFET 處理器系列，其特點是在硬件中實現(xiàn)隔離功能，能夠并行處理多個應(yīng)用程序?！拔覀円恍┛蛻羯踔猎谝粋€域控制器上運行多達16個不同的應(yīng)用程序?！?Henri Ardevol表示域控架構(gòu)正向著區(qū)域控制器的方向演進。
Δ 新的電子電氣架構(gòu)應(yīng)運而生
一種是車身區(qū)域控制器?，F(xiàn)代車輛中，最多可以并行運行15個網(wǎng)絡(luò)，據(jù)悉，由此導(dǎo)致豪華品牌的旗艦車型線束長度甚至達到十多公里。
車身區(qū)域控制器架構(gòu)通過高速以太網(wǎng)組成骨干網(wǎng)，將每個車身區(qū)域控制器連接到中央處理器再到域控制器，能夠大大簡化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/a>。由此簡化線束以減輕布線重量，使其更具成本效益。
第二種是功能域與車身區(qū)域相結(jié)合的架構(gòu)模式。
Henri Ardevol表示：“我們現(xiàn)在已經(jīng)看到一些客戶希望向這些區(qū)域添加更多處理器，在這些區(qū)域中進行更多處理?！庇纱?，更強大的區(qū)域控制器充當(dāng)傳感器服務(wù)器，使該區(qū)域內(nèi)的傳感器能夠被任何應(yīng)用程序訪問調(diào)用，為衍生出更多功能組合提供基礎(chǔ)和可能性。
第三種模式是將區(qū)域控制器高I/O（輸入/輸出）能力與域控制器的高計算能力相結(jié)合的模式，具有快速喚醒和超低功耗的特點。據(jù)了解，從結(jié)構(gòu)上特斯拉Model Y的E/E架構(gòu)便類似這樣。
“一些客戶通過安裝實時車輛計算單元來徹底簡化該軟件架構(gòu)：所有決策制定都集中在該實時車輛計算單元中，所有執(zhí)行都落到區(qū)域控制器來實現(xiàn)。我們新的產(chǎn)品組合——5nm處理器能夠適配中實時處理器的位置?！盚enri Ardevol表示。
“總之，我們的核心考量是開發(fā)一系列處理器，具有高度的一致性并能專注于促進客戶軟件復(fù)用。”
星形開發(fā)模式
產(chǎn)品開發(fā)理念和底層架構(gòu)變化的帶動下，汽車產(chǎn)業(yè)故有的開發(fā)模式和產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)系也正在發(fā)生改變。
“為更好地順應(yīng)各方面的要求，我們一方面提供去服務(wù)于Tier 1的團隊，同時也有專門的對接和服務(wù)主機廠客戶的團隊?！盚enri Ardevol談及恩智浦不斷擴充的業(yè)務(wù)團隊時表示，“我們和主機廠的溝通方式也已經(jīng)截然不同?！?/p>
Δ 軟件定義汽車前后開發(fā)模式對比
過去，身處Tier 2位置的恩智浦與車企討論的焦點是以硬件開發(fā)為中心，絕大多數(shù)是圍繞Tier 1，圍繞每個ECU所需的硬件產(chǎn)品和技術(shù)規(guī)格。但隨著軟件和硬件創(chuàng)新周期的分離，越來越要求進行軟件和硬件的聯(lián)合設(shè)計，所以恩智浦與車企的交流開始更多聚焦在自有芯片平臺與車企軟件架構(gòu)相匹配。
“汽車業(yè)的創(chuàng)新爆發(fā)式增長，推動著主機廠從硬件主導(dǎo)型逐步轉(zhuǎn)向軟件主導(dǎo)型的開發(fā)模式，而汽車業(yè)的價值鏈關(guān)系也開始發(fā)生轉(zhuǎn)變，從前是Tier1、Tier2和Tier3服務(wù)OEM的非常線性的價值鏈，而我們現(xiàn)在看到的是一個三角價值鏈，有OEM、一級供應(yīng)商和技術(shù)公司。
主機廠主要是進行架構(gòu)定義和系統(tǒng)集成方面的工作、半導(dǎo)體公司這樣的技術(shù)公司提供基礎(chǔ)性的技術(shù)和芯片平臺，Tier 1提供的硬件、軟件的集成和軟件的執(zhí)行。
”我們恩智浦的定位就是逐漸轉(zhuǎn)型成這三角之中的一端——技術(shù)型合作伙伴?！?/p>
Henri Ardevol表示，在新的汽車生態(tài)系統(tǒng)中有很多新的參與者，包括EMS供應(yīng)商，獨立軟件商等，這些企業(yè)所形成的系統(tǒng)就可以在三角的一角去支撐車企客戶?！皩嶋H的協(xié)作模式可能比三角形更復(fù)雜，更像一顆星的形狀，而我們的工作則是與生態(tài)系統(tǒng)中所有的參與者接觸，通過高效的生態(tài)體系協(xié)作來支撐主機廠的需求?！?/p>
這樣從軟件出發(fā)的星形協(xié)作模式也將在未來汽車產(chǎn)業(yè)的成本大戰(zhàn)中為車企提供一臂之力。
一方面，通過高水平的協(xié)作使芯片等硬件零部件能夠在多個車型上重復(fù)使用，由此減少了每輛車單獨開發(fā)的成本；另一方面，在不同的處理器平臺上實現(xiàn)軟件復(fù)用可有效攤銷車企大投入的軟件開發(fā)成本。
此外，恩智浦一類的系統(tǒng)級供應(yīng)商通過提供包括硬件、軟件、功能安全和信息安全的整體解決方案，則能夠幫助車企大量壓縮開發(fā)時間，節(jié)約設(shè)計成本。
“總而言之，軟件定義汽車是大勢所趨，主要的載體正是新能源車。軟件優(yōu)先和半導(dǎo)體技術(shù)將是決定車企向軟件定義汽車轉(zhuǎn)型的量大核心要素?！盝ens Hinrichsen在采訪結(jié)束時表示。
作者 | 朱世耘
