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

隨著(zhù)電動(dòng)車(chē)的全球需求加速，車(chē)載半導體技術(shù)對于電動(dòng)車(chē)的電源效率也扮演著(zhù)非常重要的角色。面對電動(dòng)車(chē)的電源效率問(wèn)題，恩智浦半導體（NXP Semiconductors；NXP）執行副總裁暨車(chē)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(dòng)汽車(chē)電氣化的動(dòng)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(dòng)，并在COVID-19時(shí)代得到提升。加上隨著(zhù)續航里程的提升、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(lái)說(shuō)，購買(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)等多種購買(mǎi)選擇。種種因素使得需求大幅成長(cháng)，市調機構指出到2030年，60%的車(chē)輛將實(shí)現某程度的電氣化。這些驅動(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平臺這樣的解決方案已經(jīng)實(shí)現模塊化，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(jìn)
車(chē)輛智能化產(chǎn)生了更多的數據，對于安全性與資安的要求也增加。恩智浦半導體執行副總裁暨先進(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，藉由人工智能與機器學(xué)習就能提供適應式系統。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(dòng)化。
搭載許多軟件的全自動(dòng)汽車(chē)估計需要5億條以上的程序代碼，它包含了100個(gè)以上的控制單元，非常復雜?？梢韵胂筌?chē)廠(chǎng)需要處理的軟件復雜度有多高。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，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(guān)類(lèi)似，只用特定特征來(lái)做區隔。
當前，汽車(chē)制造商面臨眾多嚴峻挑戰，包括為后續的汽車(chē)創(chuàng )新奠定基礎，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)生的寶貴數據，以應對車(chē)用軟件迅速成長(cháng)的趨勢。為了實(shí)現這個(gè)目標，汽車(chē)廠(chǎng)商需要轉向平臺化的架構演進(jìn)，確保實(shí)現各品牌和不同型號間的一致性，同時(shí)充分運用軟件重復使用來(lái)節省高昂的軟件開(kāi)發(fā)成本。這種新興OEM平臺化模式要求汽車(chē)廠(chǎng)商必須透過(guò)可擴展的處理器解決方案，實(shí)現新功能的快速整合及安全的無(wú)線(xiàn)遠程更新，最終在架構方面取得顯著(zhù)進(jìn)展。

先進(jìn)微控制器平臺
轉型至現代化汽車(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。意法半導體（STMicroelectronics）車(chē)用和離散組件產(chǎn)品部策略業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)負責人Luca SARICA指出，新的汽車(chē)架構以及為了使更為復雜的軟件平臺運作，必須采用先進(jìn)微控制器及處理器。而這也是車(chē)用和消費市場(chǎng)融合的結果，除了能跑越來(lái)越多的里程數，還能與云端的聯(lián)機，并運作非常復雜又需隨時(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、V2X 和互聯(lián)、以及雷達系統。
每輛汽車(chē)所新增的半導體組件價(jià)值預估落在350美元以?xún)?，為此，ST廣泛的產(chǎn)品組合能為車(chē)用系統提供數字化、模擬及功率組件。ST提供了汽車(chē)的大腦，就是Stellar統一數字平臺，包含微控制器及微處理器，目的在滿(mǎn)足原始設備制造商和汽車(chē)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(chē)連接至云端、更新軟件、執行個(gè)人化的軟件平臺。
意法半導體汽車(chē)和離散組件產(chǎn)品部（ADG）車(chē)用MCU事業(yè)部總監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；第二，它創(chuàng )造了新的商業(yè)價(jià)值。這意味著(zhù)一方面，軟件定義汽車(chē)對車(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(zhù)時(shí)間不斷增加。
另一方面，從原始設備制造商的角度來(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(cháng)許多，因此提高了服務(wù)質(zhì)量。除此之外，原始設備制造商亦提供個(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「汽車(chē)模式」到無(wú)限用途開(kāi)發(fā)周期的轉型。雖然這個(gè)轉變確實(shí)增加了投資成本，但也提供了更高的回報。

實(shí)現整車(chē)管理

恩智浦的電氣化解決方案，以開(kāi)放架構實(shí)現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、電池管理、快速充電和負載平衡。無(wú)論是在電池管理系統（BMS）、EV牽引逆變器（Traction Inverter）、電力總成與傳動(dòng)，恩智浦都有對應的解決方案協(xié)助客戶(hù)進(jìn)行設計。
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，可針對車(chē)體控制、雷達、特殊安全與傳動(dòng)應用、網(wǎng)關(guān)，還有整個(gè)車(chē)輛基礎架構與大數據推動(dòng)。S32系列透過(guò)提供一致的架構來(lái)滿(mǎn)足平臺化需求，該架構可涵蓋汽車(chē)制造商的全部產(chǎn)品系列，確保各種應用和技術(shù)之間的一致性，無(wú)論是針對網(wǎng)關(guān)、雷達、電動(dòng)汽車(chē)驅動(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，進(jìn)而實(shí)現整體車(chē)輛管理。S32還為未來(lái)的軟件定義汽車(chē)打好基礎，讓車(chē)輛實(shí)現無(wú)縫更新，擴展汽車(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)現創(chuàng )新體驗。同時(shí)，汽車(chē)制造商還能受益于深度數據挖掘能力、預測汽車(chē)行為管理和維護、以及可擴展性等面向。
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)架構需要的域控制和區域控制系統及其部署。S32系列被全球OEM廠(chǎng)商廣泛認可和采用，運用可擴展平臺，加速軟件定義汽車(chē)的量產(chǎn)。恩智浦將持續深化與汽車(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)展機會(huì )，預計在2024年以后的中長(cháng)期時(shí)間內，該系列將創(chuàng )造大幅營(yíng)收成長(cháng)。
結語(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實(shí)的基礎之上。而這個(gè)基礎由三大支柱支撐。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。對于原始設備制造商而言，確保汽車(chē)能夠追蹤和收集數據極為重要。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)需要能夠順應未來(lái)。因為原始設備供貨商想要進(jìn)行無(wú)限用途的開(kāi)發(fā)，以產(chǎn)生經(jīng)常性收入，為此，原始設備制造商需要擁有能順應未來(lái)的基礎，以滿(mǎn)足未來(lái)對資源、靈活性和應對新挑戰能力的需求。