为什么“软件定义汽车”，为什么一定是新势力？

为什么“软件定义汽车”，为什么一定是新势力？

汽车的百年变革开始了。

文/徐珊珊

除了造车，新势力还在忙什么？

“包括理想在内的中国车企都在推进芯片(功能)的集成”。恩智浦半导体高级副总裁兼汽车控制和网络解决方案产品线总经理Ray Cornyn在最近的一次交流会上透露，许多中国车企已经开始研发自己的ECU，汽车从分布式架构向集中式架构的转型正在加快。

以前汽车电子电气架构都是单功能ECU连接。比如小型车大概20 ~ 30个ECU，大型车100多个ECU。智能电动车时代，随着车辆功能的丰富，单循环ECU的数量只增不减。

ECU模块多来自不同Tier1，意味着数据的所有权不在车企手中，整体管理的灵活性低，后续维护相当复杂。

随着ECU数量的增加，车辆的电路布线系统变得越来越复杂，通信连接和逻辑控制更加困难。此外，线束的增加也会增加整车重量。因此，传统的汽车架构已经成为过去，并逐渐成为行业共识。

近年来，新能源汽车市场发展迅速，推动了汽车架构向区域和地域的转变。过去以机械性能决定车辆好坏的标准，也朝着“软件定义车辆”的方向演变。

软件定义的汽车

类似于智能手机的革命，汽车也开始通过OTA在线升级系统、更新部分功能或修复bug，但过程更加复杂。

一个最明显的特点是，在传统的汽车分布式ECU计算架构中，每个ECU系统至少需要一个MCU作为核心控制芯片，数量众多，五花八门。

要实现整车OTA的目标，就要彻底改变车辆的布线网络，精简MCU的数量。

目前普遍的做法是将汽车架构网络划分为几个功能块，即“域”和“区域”。在每个域中，软件被集成和升级，使得一些ECU功能被集成到一个核心域ECU中；区域化更多考虑相邻地点ECU功能的整合。

Ray Cornyn认为，目前世界上还没有一个统一的划分标准。有的把整车架构分成五个域(作者注:动力总成、底盘控制、车身控制、娱乐系统、ADAS)，有的分成三个域，有的更高端，只有一个中央计算平台架构。

包括福特和大众在内的汽车制造商通过重复使用ECU来应对电子和电气架构的升级。而国内新能源车企开发自己的ECU，可以根据需求定义自己的域。

恩智浦大中华区高级营销经理于告诉笔者，中国的造车新势力在引入新架构方面比一些国外传统OEM厂商更积极。这也是中国汽车品牌能比西方传统汽车企业更快适应电动化转型的原因之一。

之后，使用几个SOC和更少的MCU芯片来管理架构网络。这样汽车就可以通过OTA修复bug，升级功能。这是“软件定义汽车”的一个重要内涵。

域控制所需的处理器是什么样子的？

要整合不同供应商的ECU的复杂功能，主要看处理器本身的性能。

以恩智浦最新的S32Z和S32E为例。这两个处理器主要负责车辆动力学控制等安全实时应用，包括制动系统、转向系统、电子稳定控制、牵引电机控制，以及电动汽车相关的功率转换、车载充电等。

全球中高端MCU市场主体主要有恩智浦、瑞萨、意法半导体、英飞凌、微芯片等。市面上大部分域控制器采用28nm工艺，工作频率在300 ~ 400 MHz左右。

相比之下，S32Z和S32E采用TSMC16nm FinFET工艺，使嵌入式NVM MCU性能提升2倍。同时，千兆(1 GHz)主频大大提高了S32系列控制器的实时处理能力。

按照恩智浦的规划，未来S32系列的工艺节点将升级到5nm。这与“滚入式”智能驾驶舱市场非常相似。一方面芯片厂积极更新工艺节点，另一方面车企也在上车申请。

虽然恩智浦没有透露S32Z和S32E的客户，但该公司证实，许多中国客户正在推动芯片集成，这也将反映在对S32Z和S32E的需求上。

除了工艺升级，S32Z和S32E在架构设计上也采用了“多租户技术”。比如控制电机的MCU通过通讯接口连接，但相互独立。通过应用SaaS概念，可以为这些MCU提供一个通用的软件平台，将所有功能集成到一个平台上，可以按需使用。

另外，S32Z和S32E具有软件兼容性，降低了软件集成的复杂度。同时，它们支持多个隔离的虚拟机和“核心到引脚”的硬件虚拟化技术。通过这种端到端的虚拟化支持，我们可以确保每个虚拟ECU只能访问和控制特定的处理、外设、内存和I/O，隔离这些虚拟ECU，并支持对不影响其他虚拟ECU的故障的单独响应。这也是“软件定义汽车”的先决条件。

目前新能源汽车的电子电气架构主要基于域和区域。智能电动车的不断渗透和燃油车的退出，可能会加速整个汽车行业向中央计算平台架构的转变，届时以太网将完全取代CAN。

这一天可能不会太远了。