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汽車電子電氣架構(gòu)江湖分裂。
3月，汽車的每個(gè)鏈條環(huán)節(jié)都忙得“腳不沾地”。
3月12號(hào)，恩智浦兩位負(fù)責(zé)汽車業(yè)務(wù)的執(zhí)行副總裁時(shí)隔三年終于再次來(lái)到中國(guó)。第二天早上見(jiàn)過(guò)中國(guó)媒體后，便開(kāi)始馬不停蹄地“環(huán)華飛行”。
作為車用半導(dǎo)體的頭部供應(yīng)商，恩智浦的優(yōu)勢(shì)地位不僅在于技術(shù)，也在于其服務(wù)客戶之多之深之廣。兩位汽車負(fù)責(zé)人高密度的中國(guó)行程恰好成為中國(guó)“軟件定義汽車”規(guī)?；慨a(chǎn)落地的一個(gè)縮影。
通過(guò)恩智浦的觀察和分享，我們注意到：2023年，“軟件定義汽車”從前沿概念走向規(guī)模量產(chǎn)，新的域控集中式電子電氣架構(gòu)已開(kāi)始形成類型流派，圍繞軟件定義汽車，開(kāi)發(fā)模式也從過(guò)去的線性向星型轉(zhuǎn)型。
新挑戰(zhàn)：軟件先行、快速開(kāi)發(fā)
“當(dāng)前車企面臨的主要挑戰(zhàn)一是整車架構(gòu)由軟件定義；二是整車平臺(tái)的研發(fā)周期正在逐漸加速?！?a class="article-link" target="_blank" href="/manufacturer/1000215/">恩智浦半導(dǎo)體執(zhí)行副總裁兼汽車處理器業(yè)務(wù)總經(jīng)理Henri Ardevol表示。
軟件定義整車架構(gòu)意味著此前成熟的汽車集成模式不再適用。
Δ 汽車制造商轉(zhuǎn)向軟件優(yōu)先的開(kāi)發(fā)周期
非智能車的整車架構(gòu)是從硬件功能出發(fā)，自下而上形成的。車企一次性將不同功能的硬件集成為一款車型，汽車功能的進(jìn)步是依賴于供應(yīng)商提供的底層硬件功能的進(jìn)步，并只能在下一次硬件集成時(shí)才能體現(xiàn)。因此特斯拉創(chuàng)始人馬斯克甚至表示，傳統(tǒng)主機(jī)廠是“選購(gòu)清單式造車”。
進(jìn)入智能汽車，整車架構(gòu)從基于軟件實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用場(chǎng)景出發(fā)，是自上而下的。車企希望無(wú)論是功能還是服務(wù)都可以在用戶使用周期中不斷增強(qiáng)和更新。這就意味著同一個(gè)硬件平臺(tái)必須能夠支持軟件的多次迭代，而同一個(gè)軟件平臺(tái)也能夠在多個(gè)硬件版本上運(yùn)行，而無(wú)需重新開(kāi)發(fā)、驗(yàn)證和集成。并由此導(dǎo)致軟件和硬件的開(kāi)發(fā)周期必須解綁。
在不同周期內(nèi)開(kāi)發(fā)的軟硬件如何高效集成為一輛整車，就對(duì)車企的架構(gòu)能力提出了巨大的挑戰(zhàn)。
Δ 現(xiàn)代汽車架構(gòu)
與此同時(shí)，整車平臺(tái)的研發(fā)周期正從過(guò)去的四到八年“快進(jìn)”到如今的四年甚至兩年。“越來(lái)越多的主機(jī)廠客戶要求我們?cè)?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E8%8A%AF%E7%89%87/">芯片（硬件）樣片出來(lái)之前就開(kāi)展量產(chǎn)級(jí)的軟件開(kāi)發(fā)，從而大幅壓縮開(kāi)發(fā)周期?！盚enri Ardevol表示。
“軟件先行和半導(dǎo)體技術(shù)是整個(gè)汽車產(chǎn)業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的兩個(gè)核心要素?！倍髦瞧职雽?dǎo)體執(zhí)行副總裁兼高級(jí)模擬業(yè)務(wù)總經(jīng)理Jens Hinrichsen這樣總結(jié)目前智能化的變革核心：“到2030年，60%的新車會(huì)具備一定程度的電氣化。中國(guó)無(wú)論是創(chuàng)新、發(fā)布還是采用方面，都在引領(lǐng)這一市場(chǎng)趨勢(shì)?！?/p>
中國(guó)會(huì)長(zhǎng)久保持這樣的領(lǐng)先性嗎？
Henri Ardevol表示，從恩智浦的觀察來(lái)看，中國(guó)的創(chuàng)新周期更快，但步伐相對(duì)較??；歐美和韓國(guó)的創(chuàng)新步伐較大，但速度略慢。例如中國(guó)客戶是最后采用恩智浦S32G處理器的，但卻是第一個(gè)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)導(dǎo)入市場(chǎng)的。“中國(guó)是小輪但轉(zhuǎn)速很高，歐美是大輪轉(zhuǎn)速略慢。時(shí)間會(huì)告訴我們（創(chuàng)新競(jìng)爭(zhēng)的）結(jié)果。”
支撐軟件先行的四種創(chuàng)新E/E架構(gòu)
盡管開(kāi)發(fā)周期解耦，但軟件仍需要落在實(shí)際的硬件平臺(tái)之上方能發(fā)揮作用，域控制集中式的電子電氣架構(gòu)成為車企們新的靈魂技術(shù)。
目前四域或五域分布的模式是主流域控架構(gòu)：ADAS、信息娛樂(lè)域采用Soc芯片，動(dòng)力總成和車身控制域的功能則集成在實(shí)時(shí)性更高的MPU（微型處理器）上，MPU上運(yùn)行多個(gè)虛擬MCU（微型控制器）。
恩智浦表示，目前絕大多數(shù)中國(guó)OEM已轉(zhuǎn)向域架構(gòu)，很多采用16nm FinFET 處理器系列，其特點(diǎn)是在硬件中實(shí)現(xiàn)隔離功能，能夠并行處理多個(gè)應(yīng)用程序。“我們一些客戶甚至在一個(gè)域控制器上運(yùn)行多達(dá)16個(gè)不同的應(yīng)用程序。” Henri Ardevol表示域控架構(gòu)正向著區(qū)域控制器的方向演進(jìn)。
Δ 新的電子電氣架構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生
一種是車身區(qū)域控制器?，F(xiàn)代車輛中，最多可以并行運(yùn)行15個(gè)網(wǎng)絡(luò)，據(jù)悉，由此導(dǎo)致豪華品牌的旗艦車型線束長(zhǎng)度甚至達(dá)到十多公里。
車身區(qū)域控制器架構(gòu)通過(guò)高速以太網(wǎng)組成骨干網(wǎng)，將每個(gè)車身區(qū)域控制器連接到中央處理器再到域控制器，能夠大大簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/a>。由此簡(jiǎn)化線束以減輕布線重量，使其更具成本效益。
第二種是功能域與車身區(qū)域相結(jié)合的架構(gòu)模式。
Henri Ardevol表示：“我們現(xiàn)在已經(jīng)看到一些客戶希望向這些區(qū)域添加更多處理器，在這些區(qū)域中進(jìn)行更多處理?！庇纱耍鼜?qiáng)大的區(qū)域控制器充當(dāng)傳感器服務(wù)器，使該區(qū)域內(nèi)的傳感器能夠被任何應(yīng)用程序訪問(wèn)調(diào)用，為衍生出更多功能組合提供基礎(chǔ)和可能性。
第三種模式是將區(qū)域控制器高I/O（輸入/輸出）能力與域控制器的高計(jì)算能力相結(jié)合的模式，具有快速喚醒和超低功耗的特點(diǎn)。據(jù)了解，從結(jié)構(gòu)上特斯拉Model Y的E/E架構(gòu)便類似這樣。
“一些客戶通過(guò)安裝實(shí)時(shí)車輛計(jì)算單元來(lái)徹底簡(jiǎn)化該軟件架構(gòu)：所有決策制定都集中在該實(shí)時(shí)車輛計(jì)算單元中，所有執(zhí)行都落到區(qū)域控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。我們新的產(chǎn)品組合——5nm處理器能夠適配中實(shí)時(shí)處理器的位置?！盚enri Ardevol表示。
“總之，我們的核心考量是開(kāi)發(fā)一系列處理器，具有高度的一致性并能專注于促進(jìn)客戶軟件復(fù)用?！?/p>
星形開(kāi)發(fā)模式
產(chǎn)品開(kāi)發(fā)理念和底層架構(gòu)變化的帶動(dòng)下，汽車產(chǎn)業(yè)故有的開(kāi)發(fā)模式和產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)系也正在發(fā)生改變。
“為更好地順應(yīng)各方面的要求，我們一方面提供去服務(wù)于Tier 1的團(tuán)隊(duì)，同時(shí)也有專門的對(duì)接和服務(wù)主機(jī)廠客戶的團(tuán)隊(duì)?！盚enri Ardevol談及恩智浦不斷擴(kuò)充的業(yè)務(wù)團(tuán)隊(duì)時(shí)表示，“我們和主機(jī)廠的溝通方式也已經(jīng)截然不同?！?/p>
Δ 軟件定義汽車前后開(kāi)發(fā)模式對(duì)比
過(guò)去，身處Tier 2位置的恩智浦與車企討論的焦點(diǎn)是以硬件開(kāi)發(fā)為中心，絕大多數(shù)是圍繞Tier 1，圍繞每個(gè)ECU所需的硬件產(chǎn)品和技術(shù)規(guī)格。但隨著軟件和硬件創(chuàng)新周期的分離，越來(lái)越要求進(jìn)行軟件和硬件的聯(lián)合設(shè)計(jì)，所以恩智浦與車企的交流開(kāi)始更多聚焦在自有芯片平臺(tái)與車企軟件架構(gòu)相匹配。
“汽車業(yè)的創(chuàng)新爆發(fā)式增長(zhǎng)，推動(dòng)著主機(jī)廠從硬件主導(dǎo)型逐步轉(zhuǎn)向軟件主導(dǎo)型的開(kāi)發(fā)模式，而汽車業(yè)的價(jià)值鏈關(guān)系也開(kāi)始發(fā)生轉(zhuǎn)變，從前是Tier1、Tier2和Tier3服務(wù)OEM的非常線性的價(jià)值鏈，而我們現(xiàn)在看到的是一個(gè)三角價(jià)值鏈，有OEM、一級(jí)供應(yīng)商和技術(shù)公司。
主機(jī)廠主要是進(jìn)行架構(gòu)定義和系統(tǒng)集成方面的工作、半導(dǎo)體公司這樣的技術(shù)公司提供基礎(chǔ)性的技術(shù)和芯片平臺(tái)，Tier 1提供的硬件、軟件的集成和軟件的執(zhí)行。
”我們恩智浦的定位就是逐漸轉(zhuǎn)型成這三角之中的一端——技術(shù)型合作伙伴?！?/p>
Henri Ardevol表示，在新的汽車生態(tài)系統(tǒng)中有很多新的參與者，包括EMS供應(yīng)商，獨(dú)立軟件商等，這些企業(yè)所形成的系統(tǒng)就可以在三角的一角去支撐車企客戶?！皩?shí)際的協(xié)作模式可能比三角形更復(fù)雜，更像一顆星的形狀，而我們的工作則是與生態(tài)系統(tǒng)中所有的參與者接觸，通過(guò)高效的生態(tài)體系協(xié)作來(lái)支撐主機(jī)廠的需求?！?/p>
這樣從軟件出發(fā)的星形協(xié)作模式也將在未來(lái)汽車產(chǎn)業(yè)的成本大戰(zhàn)中為車企提供一臂之力。
一方面，通過(guò)高水平的協(xié)作使芯片等硬件零部件能夠在多個(gè)車型上重復(fù)使用，由此減少了每輛車單獨(dú)開(kāi)發(fā)的成本；另一方面，在不同的處理器平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)軟件復(fù)用可有效攤銷車企大投入的軟件開(kāi)發(fā)成本。
此外，恩智浦一類的系統(tǒng)級(jí)供應(yīng)商通過(guò)提供包括硬件、軟件、功能安全和信息安全的整體解決方案，則能夠幫助車企大量壓縮開(kāi)發(fā)時(shí)間，節(jié)約設(shè)計(jì)成本。
“總而言之，軟件定義汽車是大勢(shì)所趨，主要的載體正是新能源車。軟件優(yōu)先和半導(dǎo)體技術(shù)將是決定車企向軟件定義汽車轉(zhuǎn)型的量大核心要素?！盝ens Hinrichsen在采訪結(jié)束時(shí)表示。
作者 | 朱世耘
