半導(dǎo)體技術(shù)催化平臺(tái)化架構(gòu) 加速軟件定義汽車(chē)量產(chǎn)

隨著電動(dòng)車(chē)的全球需求加速，車(chē)載半導(dǎo)體技術(shù)對(duì)于電動(dòng)車(chē)的電源效率也扮演著非常重要的角色。面對(duì)電動(dòng)車(chē)的電源效率問(wèn)題，恩智浦半導(dǎo)體（NXP Semiconductors；NXP）執(zhí)行副總裁暨車(chē)用處理事業(yè)部總經(jīng)理Henri Ardevol認(rèn)為，首先需要了解的是驅(qū)動(dòng)汽車(chē)電氣化的動(dòng)力是什么，它受到立法、減排目標(biāo)、政府激勵(lì)措施和受歡迎程度的推動(dòng)，并在COVID-19時(shí)代得到提升。加上隨著續(xù)航里程的提升、充電速度的提高和總體可靠性的提高，便利性也在提高。
對(duì)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，購(gòu)買(mǎi)成本方面有更多選擇，從基本款到高端、混和油電或電動(dòng)車(chē)等多種購(gòu)買(mǎi)選擇。種種因素使得需求大幅成長(zhǎng)，市調(diào)機(jī)構(gòu)指出到2030年，60%的車(chē)輛將實(shí)現(xiàn)某程度的電氣化。這些驅(qū)動(dòng)力也正改變汽車(chē)制造商本身，改變進(jìn)行生產(chǎn)的方式等，所以可以看到像VW的MEB平臺(tái)這樣的解決方案已經(jīng)實(shí)現(xiàn)模塊化，并降低成本、擴(kuò)大生產(chǎn)。另外還值得注意的是需要快速充電與電池安全。

向平臺(tái)化架構(gòu)演進(jìn)
車(chē)輛智能化產(chǎn)生了更多的數(shù)據(jù)，對(duì)于安全性與資安的要求也增加。恩智浦半導(dǎo)體執(zhí)行副總裁暨先進(jìn)模擬事業(yè)部總經(jīng)理Jens Hinrichsen說(shuō)，更先進(jìn)的自駕車(chē)能協(xié)助步入高齡化的社會(huì)，在人們邁入老年后依然保有移動(dòng)能力。許多人都住在巨型城市里，可用資源不足，藉由人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)就能提供適應(yīng)式系統(tǒng)。利用芯片與上面的適應(yīng)式軟件，就能打造出機(jī)器人，預(yù)測(cè)周遭的一切，并予以自動(dòng)化。
搭載許多軟件的全自動(dòng)汽車(chē)估計(jì)需要5億條以上的程序代碼，它包含了100個(gè)以上的控制單元，非常復(fù)雜?？梢韵胂筌?chē)廠(chǎng)需要處理的軟件復(fù)雜度有多高。所以理想上，這100個(gè)控制單元最好非常相似，也許都在相同的軟件環(huán)境開(kāi)發(fā)，盡量用類(lèi)似的程序代碼，也盡量用于類(lèi)似的硬件。換句話(huà)說(shuō)，都用相同的CAN以太網(wǎng)絡(luò)接口，有相同的內(nèi)存存取，同樣的總線(xiàn)，這些微控制器都有類(lèi)似的芯片架構(gòu)，所以有較小的運(yùn)算單元也就是微控制器，或微處理器，也就是大運(yùn)算單元。當(dāng)然，理想上最好外觀(guān)類(lèi)似，只用特定特征來(lái)做區(qū)隔。
當(dāng)前，汽車(chē)制造商面臨眾多嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，包括為后續(xù)的汽車(chē)創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)，將連接、安全、電氣化功能整合至未來(lái)的軟件定義汽車(chē)中。OEM廠(chǎng)商必須在車(chē)輛中整合至少上百個(gè)處理器，并挖掘分散的電子控制單元所產(chǎn)生的寶貴數(shù)據(jù)，以應(yīng)對(duì)車(chē)用軟件迅速成長(zhǎng)的趨勢(shì)。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，汽車(chē)廠(chǎng)商需要轉(zhuǎn)向平臺(tái)化的架構(gòu)演進(jìn)，確保實(shí)現(xiàn)各品牌和不同型號(hào)間的一致性，同時(shí)充分運(yùn)用軟件重復(fù)使用來(lái)節(jié)省高昂的軟件開(kāi)發(fā)成本。這種新興OEM平臺(tái)化模式要求汽車(chē)廠(chǎng)商必須透過(guò)可擴(kuò)展的處理器解決方案，實(shí)現(xiàn)新功能的快速整合及安全的無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程更新，最終在架構(gòu)方面取得顯著進(jìn)展。

先進(jìn)微控制器平臺(tái)
轉(zhuǎn)型至現(xiàn)代化汽車(chē)的另一個(gè)關(guān)鍵是軟件定義汽車(chē)及汽車(chē)所采用的新架構(gòu)。意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）車(chē)用和離散組件產(chǎn)品部策略業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)負(fù)責(zé)人Luca SARICA指出，新的汽車(chē)架構(gòu)以及為了使更為復(fù)雜的軟件平臺(tái)運(yùn)作，必須采用先進(jìn)微控制器及處理器。而這也是車(chē)用和消費(fèi)市場(chǎng)融合的結(jié)果，除了能跑越來(lái)越多的里程數(shù)，還能與云端的聯(lián)機(jī)，并運(yùn)作非常復(fù)雜又需隨時(shí)更新的軟件。其他因素還包含了ADAS和自動(dòng)駕駛汽車(chē)中的視覺(jué)系統(tǒng)、V2X 和互聯(lián)、以及雷達(dá)系統(tǒng)。
每輛汽車(chē)所新增的半導(dǎo)體組件價(jià)值預(yù)估落在350美元以?xún)?nèi)，為此，ST廣泛的產(chǎn)品組合能為車(chē)用系統(tǒng)提供數(shù)字化、模擬及功率組件。ST提供了汽車(chē)的大腦，就是Stellar統(tǒng)一數(shù)字平臺(tái)，包含微控制器及微處理器，目的在滿(mǎn)足原始設(shè)備制造商和汽車(chē)制造商對(duì)新架構(gòu)的需求，確保他們能夠擁有完整功能，并能依照需求將汽車(chē)連接至云端、更新軟件、執(zhí)行個(gè)人化的軟件平臺(tái)。
意法半導(dǎo)體汽車(chē)和離散組件產(chǎn)品部（ADG）車(chē)用MCU事業(yè)部總監(jiān)Davide Santo指出，軟件定義汽車(chē)帶來(lái)了兩個(gè)主要的變化。第一，它創(chuàng)造了新的使用者體驗(yàn)；第二，它創(chuàng)造了新的商業(yè)價(jià)值。這意味著一方面，軟件定義汽車(chē)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行了再造，讓用戶(hù)能夠靈活地使用軟件定義功能，享受更好的性能，包含人身及網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)安全的保障。用戶(hù)還可以不斷為汽車(chē)增加各種新功能及服務(wù)，因此，汽車(chē)的價(jià)值也隨著時(shí)間不斷增加。
另一方面，從原始設(shè)備制造商的角度來(lái)看，由于他們可以決定汽車(chē)的生命周期，讓汽車(chē)的生命周期延長(zhǎng)許多，因此提高了服務(wù)質(zhì)量。除此之外，原始設(shè)備制造商亦提供個(gè)人化的售后服務(wù)，除了帶來(lái)額外的收入以及經(jīng)常性收入外，也完成了由過(guò)去傳統(tǒng)「汽車(chē)模式」到無(wú)限用途開(kāi)發(fā)周期的轉(zhuǎn)型。雖然這個(gè)轉(zhuǎn)變確實(shí)增加了投資成本，但也提供了更高的回報(bào)。

實(shí)現(xiàn)整車(chē)管理

恩智浦的電氣化解決方案，以開(kāi)放架構(gòu)實(shí)現(xiàn)電氣化終端和云端之間更安全、更可靠的雙向通信。在整個(gè)生態(tài)體系的功能安全和控制方面，處理整個(gè)電網(wǎng)的電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)、電池管理、快速充電和負(fù)載平衡。無(wú)論是在電池管理系統(tǒng)（BMS）、EV牽引逆變器（Traction Inverter）、電力總成與傳動(dòng)，恩智浦都有對(duì)應(yīng)的解決方案協(xié)助客戶(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
恩智浦也開(kāi)發(fā)像樂(lè)高般可以堆棧的S32系列，是完整的微控制器與微處理器平臺(tái)，可針對(duì)車(chē)體控制、雷達(dá)、特殊安全與傳動(dòng)應(yīng)用、網(wǎng)關(guān)，還有整個(gè)車(chē)輛基礎(chǔ)架構(gòu)與大數(shù)據(jù)推動(dòng)。S32系列透過(guò)提供一致的架構(gòu)來(lái)滿(mǎn)足平臺(tái)化需求，該架構(gòu)可涵蓋汽車(chē)制造商的全部產(chǎn)品系列，確保各種應(yīng)用和技術(shù)之間的一致性，無(wú)論是針對(duì)網(wǎng)關(guān)、雷達(dá)、電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)控制、舒適度功能，或是高度整合的處理器。
透過(guò)S32系列處理器，客戶(hù)能夠按邏輯關(guān)系來(lái)組織汽車(chē)的軟件架構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整體車(chē)輛管理。S32還為未來(lái)的軟件定義汽車(chē)打好基礎(chǔ)，讓車(chē)輛實(shí)現(xiàn)無(wú)縫更新，擴(kuò)展汽車(chē)可能提供的功能，讓其不僅限于銷(xiāo)售時(shí)的初始狀態(tài)，為汽車(chē)使用者實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新體驗(yàn)。同時(shí)，汽車(chē)制造商還能受益于深度數(shù)據(jù)挖掘能力、預(yù)測(cè)汽車(chē)行為管理和維護(hù)、以及可擴(kuò)展性等面向。
恩智浦與全球OEM廠(chǎng)商展開(kāi)密切合作，提供未來(lái)汽車(chē)架構(gòu)需要的域控制和區(qū)域控制系統(tǒng)及其部署。S32系列被全球OEM廠(chǎng)商廣泛認(rèn)可和采用，運(yùn)用可擴(kuò)展平臺(tái)，加速軟件定義汽車(chē)的量產(chǎn)。恩智浦將持續(xù)深化與汽車(chē)OEM廠(chǎng)商間的合作，這也是由軟件定義汽車(chē)推動(dòng)的產(chǎn)業(yè)重大轉(zhuǎn)變。透過(guò)與汽車(chē)制造商以及Tier 1供貨商的深入合作，S32系列汽車(chē)處理器帶來(lái)更多發(fā)展機(jī)會(huì)，預(yù)計(jì)在2024年以后的中長(zhǎng)期時(shí)間內(nèi)，該系列將創(chuàng)造大幅營(yíng)收成長(zhǎng)。
結(jié)語(yǔ)
從ST的角度來(lái)看，所有軟件定義的汽車(chē)都必須建立在非常堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)之上。而這個(gè)基礎(chǔ)由三大支柱支撐。首先，所有的軟件定義汽車(chē)都要盡可能地確保人身安全，絕不容許任何安全事故發(fā)生。其次，軟件定義汽車(chē)需要確保信息安全。對(duì)于原始設(shè)備制造商而言，確保汽車(chē)能夠追蹤和收集數(shù)據(jù)極為重要。因此，安全不僅包括車(chē)用組件的安全，還包括車(chē)主的人身安全，以及其個(gè)人資料的安全。最后一點(diǎn)，就是這些汽車(chē)需要能夠順應(yīng)未來(lái)。因?yàn)樵荚O(shè)備供貨商想要進(jìn)行無(wú)限用途的開(kāi)發(fā)，以產(chǎn)生經(jīng)常性收入，為此，原始設(shè)備制造商需要擁有能順應(yīng)未來(lái)的基礎(chǔ)，以滿(mǎn)足未來(lái)對(duì)資源、靈活性和應(yīng)對(duì)新挑戰(zhàn)能力的需求。