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[原创] 软件:给汽车中央网关“变个身”

半导体行业观察 ·2020-09-25 09:06·半导体行业观察
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随着基础科技不断发展,汽车已逐步由机械产品变成了电动化、智能化、网联化和共享化的新型汽车。“新四化”让汽车变成了拥有四个轮子的智能手机,背后的关键就是软件技术。所以汽车定义的方式也开始慢慢发生转变,由此诞生一个新词叫“软件定义汽车”。


何谓“软件定义汽车”?软件到底改变了什么?它是如何颠覆传统车辆架构的?


带着这些疑问,本次的“IC圆桌湃”我们邀请到了恩智浦大中华区汽车电子产品应用总监吕浩先生和大陆集团车联网事业部首席工程师丁大宇先生,与半导体行业观察一起探讨这场汽车变革背后的真相。

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软件浪潮冲击电子电气架构


“首先从整车价值来看,传统汽车中,内容、软件、硬件三部分,硬件成本占比最高,达到85%,软件和内容只有15%。到了2020年,内容占比提高到20%,软件更是达到40%,硬件却降低到40%。”大陆集团车联网事业部首席工程师丁大宇先生从两个角度解读了软件定义汽车概念的诞生


“从功能角度来看,汽车原本是出行工具,现在由于智能互连,功能成倍增长。正如前大众CEO Herbert Diess所说,‘未来的汽车是IoT的节点,将会成为一种软件产品,软件在定义功能上,会变为主导地位。’”

恩智浦大中华区汽车电子产品应用总监吕浩先生认为,软件定义汽车也在颠覆整个汽车产业链。“曾经的隔离产业链,开始进入齐头并进的合作阶段。”吕浩表示:“作为半导体公司,以前的主要精力在提供硬件,但如今也需要积极参与到整个产业链的讨论中,去了解芯片需求,实现最终的软件定义汽车。”

在如此发展浪潮下,由于汽车功能在爆炸式增加,由硬件集成的传统电子电气架构显然不再能满足需求。丁大宇观点非常明确,电子电气架构必须革新:“按照传统做法,ECU的个数越来越多,互相间的通讯越来越复杂,到最后只会变得无法维护。”

吕浩也表示,传统的分布式电子电气架构已经到了急需变革的地步,想要实现真正的软件定义汽车,最理想的状态是中央服务器架构,演进到这一步需要逐步过渡,例如先实现一些域,比如车身域和gateway、娱乐域和计算平台、ADAS和整车中央电脑的整合。

关于车辆服务器架构的终极方案,丁大宇表示可以分步实现,比如目前主流认可的域分布式的电子电气架构,由智能驾驶、智能座舱服务、车控三部分组成。大陆集团此前也发布了车身高性能计算平台解决方案,迎合分步走战略。

服务型网关


在这场变革中,除了电子电气架构不能幸免,中央网关也是如此。传统中央网关是基于域的,下一步将会是基于服务的电子电气架构。丁大宇认为:“中央网关的概念将会消失,最后成为一个功能,当然传统主机厂没法一下实现到理想状态。中央网关的下一步,就是加强计算能力,布置一些高算力、端对端的功能。如今,很多主机厂在布置服务型网关,但这一定是一个中间状态,未来由于更多功能内聚集中,跨域功能的进入,使得服务型网关的算力要求变得更高,自然会演化到中央整车服务器。”


吕浩介绍道,恩智浦顺应时代趋势,推出了S32G车辆网络处理器。据资料显示,S32G处理器可帮助汽车行业转向高性能、基于区域的车辆架构,并降低软件复杂性,提高加密安全和功能安全。

“S32G可以逐步从5K DMIPS左右的算力,到16K或者通过PCIE扩展到更高的算力配置。”吕浩表示:“S32G已经能够满足服务型网关的需求,还能配备20路CAN FD,还有一些应对低时延要求的加速引擎LLCE模块,和千兆以太网PFE加速引擎。”

S32G处理器安全的管理车辆数据传输,并保护关键应用免遭恶意利用,从而将汽车网络安全提升至全新水平。S32G是全球首次将传统ASIL D的MCU与具备ASIL D功能安全的高性能MPU集成在一颗芯片上,同时集成了网络通信加速器,相较之前的单一功能芯片,性能得到显著提升。

具体来讲,S32G处理器的关键特性主要是以下几个部分:

1. 计算性能 ——S32G处理器同时提供ASIL D等级的MCU和AP,以及针对网络通信的硬件加速器,包括CAN/LIN低延时通信加速器LLCE和千兆以太网加速器PFE,从而能够减轻处理器的负担,并且为OEM的新一代汽车所处复杂实时环境,提供确定性的网络性能,从而提供增值服务。

2. 加密安全 ——与所有其他S32平台处理器一样,S32G嵌入了高性能的硬件安全加速器以及由硬件安全引擎(HSE)支持的公共密钥基础设施(PKI)。防火墙HSE是信任根,支持安全启动、提供系统安全服务以及针对旁路攻击的保护。

3. 功能安全 ——恩智浦S32G处理器提供完整的ASIL D功能,包括锁步Arm® Cortex®-M7微控制器内核,以及锁步Arm Cortex-A53高性能内核组,使得汽车安全处理器可以达到更高等级的计算能力,并支持高阶操作系统及更大的内存。

丁大宇表示:“因为恩智浦S32G的line-up设计,大陆集团把S32G技术融合到了下一代车身域服务器的设计理念当中,是生态合作的典范。”在安全方面,大陆集团也与恩智浦有深层次合作,将信息安全能力融合到S32G中。

关于未来,“S32G将会随着半导体工艺演进,目前是16nm,恩智浦很快会逐步演进到5nm工艺,可以实现成本和功耗的优化。同时在新技术上面,采用更新的内核,采用一些新型异构的GPU、神经网络处理内核、DSP异构来作为一个硬件加速平台。”吕浩介绍道:“我们也会和合作伙伴开发操作系统、中间件等,半导体也不再是纯粹的提供硬件。”

在本次交流的最后,丁大宇和吕浩都畅想了关于软件定义汽车的未来,汽车已经不再是契合,而是智能城市的一部分,个人出行被服务化、个性化。汽车可以完全通过软件定义,任何组合算力,搭配个性化需求。

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