半導體技術催化平臺化架構 加速軟件定義汽車量產(chǎn)

隨著電動車的全球需求加速，車載半導體技術對于電動車的電源效率也扮演著非常重要的角色。面對電動車的電源效率問題，恩智浦半導體（NXP Semiconductors；NXP）執(zhí)行副總裁暨車用處理事業(yè)部總經(jīng)理Henri Ardevol認為，首先需要了解的是驅動汽車電氣化的動力是什么，它受到立法、減排目標、政府激勵措施和受歡迎程度的推動，并在COVID-19時代得到提升。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。
對消費者來說，購買成本方面有更多選擇，從基本款到高端、混和油電或電動車等多種購買選擇。種種因素使得需求大幅成長，市調機構指出到2030年，60%的車輛將實現(xiàn)某程度的電氣化。這些驅動力也正改變汽車制造商本身，改變進行生產(chǎn)的方式等，所以可以看到像VW的MEB平臺這樣的解決方案已經(jīng)實現(xiàn)模塊化，并降低成本、擴大生產(chǎn)。另外還值得注意的是需要快速充電與電池安全。

向平臺化架構演進
車輛智能化產(chǎn)生了更多的數(shù)據(jù)，對于安全性與資安的要求也增加。恩智浦半導體執(zhí)行副總裁暨先進模擬事業(yè)部總經(jīng)理Jens Hinrichsen說，更先進的自駕車能協(xié)助步入高齡化的社會，在人們邁入老年后依然保有移動能力。許多人都住在巨型城市里，可用資源不足，藉由人工智能與機器學習就能提供適應式系統(tǒng)。利用芯片與上面的適應式軟件，就能打造出機器人，預測周遭的一切，并予以自動化。
搭載許多軟件的全自動汽車估計需要5億條以上的程序代碼，它包含了100個以上的控制單元，非常復雜?？梢韵胂筌噺S需要處理的軟件復雜度有多高。所以理想上，這100個控制單元最好非常相似，也許都在相同的軟件環(huán)境開發(fā)，盡量用類似的程序代碼，也盡量用于類似的硬件。換句話說，都用相同的CAN以太網(wǎng)絡接口，有相同的內存存取，同樣的總線，這些微控制器都有類似的芯片架構，所以有較小的運算單元也就是微控制器，或微處理器，也就是大運算單元。當然，理想上最好外觀類似，只用特定特征來做區(qū)隔。
當前，汽車制造商面臨眾多嚴峻挑戰(zhàn)，包括為后續(xù)的汽車創(chuàng)新奠定基礎，將連接、安全、電氣化功能整合至未來的軟件定義汽車中。OEM廠商必須在車輛中整合至少上百個處理器，并挖掘分散的電子控制單元所產(chǎn)生的寶貴數(shù)據(jù)，以應對車用軟件迅速成長的趨勢。為了實現(xiàn)這個目標，汽車廠商需要轉向平臺化的架構演進，確保實現(xiàn)各品牌和不同型號間的一致性，同時充分運用軟件重復使用來節(jié)省高昂的軟件開發(fā)成本。這種新興OEM平臺化模式要求汽車廠商必須透過可擴展的處理器解決方案，實現(xiàn)新功能的快速整合及安全的無線遠程更新，最終在架構方面取得顯著進展。

先進微控制器平臺
轉型至現(xiàn)代化汽車的另一個關鍵是軟件定義汽車及汽車所采用的新架構。意法半導體（STMicroelectronics）車用和離散組件產(chǎn)品部策略業(yè)務開發(fā)負責人Luca SARICA指出，新的汽車架構以及為了使更為復雜的軟件平臺運作，必須采用先進微控制器及處理器。而這也是車用和消費市場融合的結果，除了能跑越來越多的里程數(shù)，還能與云端的聯(lián)機，并運作非常復雜又需隨時更新的軟件。其他因素還包含了ADAS和自動駕駛汽車中的視覺系統(tǒng)、V2X 和互聯(lián)、以及雷達系統(tǒng)。
每輛汽車所新增的半導體組件價值預估落在350美元以內，為此，ST廣泛的產(chǎn)品組合能為車用系統(tǒng)提供數(shù)字化、模擬及功率組件。ST提供了汽車的大腦，就是Stellar統(tǒng)一數(shù)字平臺，包含微控制器及微處理器，目的在滿足原始設備制造商和汽車制造商對新架構的需求，確保他們能夠擁有完整功能，并能依照需求將汽車連接至云端、更新軟件、執(zhí)行個人化的軟件平臺。
意法半導體汽車和離散組件產(chǎn)品部（ADG）車用MCU事業(yè)部總監(jiān)Davide Santo指出，軟件定義汽車帶來了兩個主要的變化。第一，它創(chuàng)造了新的使用者體驗；第二，它創(chuàng)造了新的商業(yè)價值。這意味著一方面，軟件定義汽車對車輛進行了再造，讓用戶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)絡聯(lián)機安全的保障。用戶還可以不斷為汽車增加各種新功能及服務，因此，汽車的價值也隨著時間不斷增加。
另一方面，從原始設備制造商的角度來看，由于他們可以決定汽車的生命周期，讓汽車的生命周期延長許多，因此提高了服務質量。除此之外，原始設備制造商亦提供個人化的售后服務，除了帶來額外的收入以及經(jīng)常性收入外，也完成了由過去傳統(tǒng)「汽車模式」到無限用途開發(fā)周期的轉型。雖然這個轉變確實增加了投資成本，但也提供了更高的回報。

實現(xiàn)整車管理

恩智浦的電氣化解決方案，以開放架構實現(xiàn)電氣化終端和云端之間更安全、更可靠的雙向通信。在整個生態(tài)體系的功能安全和控制方面，處理整個電網(wǎng)的電動汽車動力系統(tǒng)、電池管理、快速充電和負載平衡。無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，恩智浦都有對應的解決方案協(xié)助客戶進行設計。
恩智浦也開發(fā)像樂高般可以堆棧的S32系列，是完整的微控制器與微處理器平臺，可針對車體控制、雷達、特殊安全與傳動應用、網(wǎng)關，還有整個車輛基礎架構與大數(shù)據(jù)推動。S32系列透過提供一致的架構來滿足平臺化需求，該架構可涵蓋汽車制造商的全部產(chǎn)品系列，確保各種應用和技術之間的一致性，無論是針對網(wǎng)關、雷達、電動汽車驅動控制、舒適度功能，或是高度整合的處理器。
透過S32系列處理器，客戶能夠按邏輯關系來組織汽車的軟件架構，進而實現(xiàn)整體車輛管理。S32還為未來的軟件定義汽車打好基礎，讓車輛實現(xiàn)無縫更新，擴展汽車可能提供的功能，讓其不僅限于銷售時的初始狀態(tài)，為汽車使用者實現(xiàn)創(chuàng)新體驗。同時，汽車制造商還能受益于深度數(shù)據(jù)挖掘能力、預測汽車行為管理和維護、以及可擴展性等面向。
恩智浦與全球OEM廠商展開密切合作，提供未來汽車架構需要的域控制和區(qū)域控制系統(tǒng)及其部署。S32系列被全球OEM廠商廣泛認可和采用，運用可擴展平臺，加速軟件定義汽車的量產(chǎn)。恩智浦將持續(xù)深化與汽車OEM廠商間的合作，這也是由軟件定義汽車推動的產(chǎn)業(yè)重大轉變。透過與汽車制造商以及Tier 1供貨商的深入合作，S32系列汽車處理器帶來更多發(fā)展機會，預計在2024年以后的中長期時間內，該系列將創(chuàng)造大幅營收成長。
結語
從ST的角度來看，所有軟件定義的汽車都必須建立在非常堅實的基礎之上。而這個基礎由三大支柱支撐。首先，所有的軟件定義汽車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，軟件定義汽車需要確保信息安全。對于原始設備制造商而言，確保汽車能夠追蹤和收集數(shù)據(jù)極為重要。因此，安全不僅包括車用組件的安全，還包括車主的人身安全，以及其個人資料的安全。最后一點，就是這些汽車需要能夠順應未來。因為原始設備供貨商想要進行無限用途的開發(fā)，以產(chǎn)生經(jīng)常性收入，為此，原始設備制造商需要擁有能順應未來的基礎，以滿足未來對資源、靈活性和應對新挑戰(zhàn)能力的需求。