汽車(chē)大腦未來(lái)會(huì )變成什么樣子？

在任何功能的背后，都必須有硬件的支撐，就像數碼相機僅僅有鏡頭還不夠，也需要機身里的那塊 CMOS 或 CCD 芯片，而且，在數碼時(shí)代，這個(gè)芯片水平如何，直接決定了相機的檔次。

而在汽車(chē)上，需要用到比照相機里多得多的芯片，它們被稱(chēng)為“電子控制單元”，也就是 ECU(Electronic Control Unit)。很多人認為 ECU 特指發(fā)動(dòng)機程序，但事實(shí)上，整個(gè)車(chē)子的電子系統由非常多的 ECU 組成，它們分別用來(lái)控制車(chē)子的各種功能，比如車(chē)燈、娛樂(lè )系統、防盜系統等等。

隨著(zhù)車(chē)子電子化程度越來(lái)越高，尤其是自動(dòng)駕駛、主動(dòng)安全等功能的增加，車(chē)子的 ECU 會(huì )急速增加，有預測說(shuō)，在未來(lái)五年里，車(chē)子里的 ECU 平均會(huì )達到 50-70 個(gè)，而現在一些電子結構復雜的車(chē)子，ECU 數量早就超過(guò)了一百。

但是，這篇文章聊的不是ECU 到底能多到什么程度，而是怎么把 ECU 簡(jiǎn)化。

從一對一到一對多

討論這個(gè)話(huà)題，咱們以現在最火的自動(dòng)駕駛舉例子。在一輛自動(dòng)駕駛車(chē)里，可能包括激光雷達、毫米波雷達、中距離雷達、前攝像頭、后攝像頭等不同的傳感器，而通常的做法是，每一個(gè)傳感器都由一個(gè)芯片負責處理數據。

支撐起自動(dòng)駕駛的數據量、運算量都是巨大的，而這些芯片，都要在一張 CAN 總線(xiàn)的網(wǎng)絡(luò )上去部署(特斯拉使用的以太網(wǎng)和它們相比太超前了)，它的問(wèn)題在于：這個(gè)網(wǎng)本身就慢。到底有多慢?可以看下面這張圖：

網(wǎng)絡(luò )本來(lái)就慢，再加上這些芯片是分散排布，數據交換是快不起來(lái)的，芯片越多，效率越低。這樣還怎么玩自動(dòng)駕駛?

把一對一變成一對多就成了一種解決方式，把這些芯片集中到一起，用數量更少的芯片組或者是一個(gè)運算能力超強的芯片作為神經(jīng)中樞，去配合那些傳感器進(jìn)行工作，在汽車(chē)電子網(wǎng)絡(luò )部署上，這就意味著(zhù)簡(jiǎn)化。

如果按照傳統的汽車(chē)電子架構，想加更多功能，就要掛更多的 ECU 上去，要加強運算能力，也得通過(guò)加更多 ECU 的方式，但是，隨著(zhù)數據傳輸的容量要求越來(lái)越大，靠增加 ECU 的數量就行不通了。

這種先天和后天的優(yōu)劣，有過(guò)裝修經(jīng)驗的人應該懂，就像做水電改造一樣，前期打好基礎的話(huà)，后續的升級改造都會(huì )輕松不少。

這種一對多的方式，在車(chē)子里可以稱(chēng)為“多域控制器”(Multi-Domain Controllers)，但是目前并沒(méi)有被應用在量產(chǎn)車(chē)里。在零部件供應商德?tīng)柛５纳虾？偛繀⒂^(guān)時(shí)，我看到了一個(gè)多域控制器樣品：

如果你這兩年比較關(guān)注汽車(chē)電子，應該知道奧迪展出過(guò)名為“zFAS”的自動(dòng)駕駛控制模塊，這其實(shí)就可以理解為德?tīng)柛Ｄ莻€(gè)多域控制器的“奧迪定制版”。奧迪先后展示過(guò)兩個(gè)版本的 zFAS，第二版比第一版更精簡(jiǎn)，集成度更高。

它看起來(lái)像一塊主板，以二代為例，上面集成的芯片包括：Altera’s Cyclone V SoC FPGAs、32 位 TriCore Tm based multicore uController、Mobileye EyeQ3、NVIDIA Tegra K1 處理器，可以實(shí)現完整的數據、規劃、決策處理，而且，從傳感器到這個(gè)“主板”，使用的是以太網(wǎng)傳輸數據。而且，除了自動(dòng)駕駛功能，它還集成進(jìn)了很多和車(chē)輛控制有關(guān)的功能。

德?tīng)柛５墓こ處熯€舉了一個(gè)例子：當液晶儀表盤(pán)和中控屏幕使用同一個(gè)處理芯片時(shí)，它們就會(huì )更緊密的成為一個(gè)整體，分工配合的去顯示不同的內容，提供更好的 HMI 體驗。

集成化到底有多重要?

其實(shí)，這個(gè)原因不難理解。

可能我們平時(shí)買(mǎi)車(chē)、用車(chē)看的只是外觀(guān)、動(dòng)力、操控，但事實(shí)上，在這些東西背后，汽車(chē)的電子電氣架構才是真正的“骨骼”?，F在的大部分車(chē)子還是用的那套老舊骨骼，但現實(shí)是，汽車(chē)的智能化程度要越來(lái)越高，傳統的電子架構很難滿(mǎn)足這種需求(前面已經(jīng)說(shuō)過(guò))，于是，就需要車(chē)子用一種全新的架構來(lái)應對這種智能化趨勢。

當然，更強的計算能力是必須的。

而從另一個(gè)角度來(lái)說(shuō)，也正是因為智能化程度的提高，車(chē)子對于電子安全方面的要求越來(lái)越高，更集成化的架構，有助于更好的去部署防御機制。

芯片的集成化意味著(zhù)車(chē)子真正變成了一個(gè)整體。如果說(shuō)未來(lái)的汽車(chē)是一個(gè)電腦+四個(gè)輪子，那么“一個(gè)電腦”就意味著(zhù)把原來(lái)散步的處理芯片都集合到一起(當然，并不是所有 ECU 都可以集成進(jìn)來(lái))。都喜歡說(shuō)“體制”，這其實(shí)就是體制上的改變。

再聊回到自動(dòng)駕駛上，隨著(zhù)自動(dòng)駕駛等級的不斷提升，芯片集成化的趨勢會(huì )越來(lái)越明顯。