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汽車芯片:從傳統分布式架構向集中式架構演進

時間:2021-10-11

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導語:隨著智能化、電動化、網聯化的發展,汽車產業正在發生巨大的改變,“軟件定義汽車(SDV)”逐漸成為共識。據相關統計數據顯示,目前約90%汽車行業的創新均來自汽車軟件和電子領域。

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       汽車電子電器架構的升級是汽車實現智能化、電氣化的主要推手,在當今以“軟件定義汽車”為核心的新一輪變革中,傳統上基于電子控制單元(ECU)的分布式結構正在面臨巨大挑戰,它正不斷向分布式網絡+高度集中的域控制器架構演進。芯片則成為變革的關鍵因素之一。芯片的集成化程度越來越高,算力越來越大,是智能汽車向集中式架構發展的基礎。芯片的算力和集成度直接決定了電子電器架構的形態,從而決定了智能汽車的性能表現。

  汽車電子電器架構升級:集中式取代分布式結構

  隨著智能化、電動化、網聯化的發展,汽車產業正在發生巨大的改變,“軟件定義汽車(SDV)”逐漸成為共識。據相關統計數據顯示,目前約90%汽車行業的創新均來自汽車軟件和電子領域。受此趨勢影響,智能汽車的設計架構也在發生重大變化,從傳統分布式ECU架構向域控制器的集中式架構演進。

  在近日召開的“2021世界智能網聯汽車大會﹒智能芯片與車載系統ICT企業專場”上,廣汽研究院智能網聯技術研發中心副主任梁偉強就指出,基于智能汽車對迭代速度、可擴展性、大數據、功能安全、數據安全、冗余備份等要求,智能汽車電子電器架構正在加速向集中式架構演進。

  集中式架構帶來的好處不言而喻,最明顯的就是簡化布線,減輕裝配難度,降低車重。根據特斯拉官方的數據,Model S一共有3000米的線束,到Model3只剩下1500米,Model Y中預計線束只有100米。

  另一大優勢則是有利于算力的提升,減少計算冗余。東軟睿馳自動駕駛事業部總經理劉威就指出,現在即使是不具有自動駕駛功能的汽車,其所需的軟件代碼也已經達到1億行,更遑論具備自動駕駛功能的汽車,這需要強大算力的支撐。將從多個ECU收集的數據在同一個域控制器中統一處理,域內主導的DCU或MCU具備更強的算力。

  “只有先進的電子電器架構能更好地支撐高級別的智能駕駛,才能更好地打造更多的沉浸式用戶體驗,滿足用戶個性化的要求。”梁偉強強調。

  高性能控制芯片成主要增長點

  隨著電子電器架構的改變,智能汽車對于平臺算力、傳感器性能的要求也越來越高,特別是目前自動駕駛正在成為現在汽車行業發展的主要方向之一。自動駕駛是當前算力比拼的主戰場,也是廠商們消耗硬件資源最大的地方。

  “芯片成為智能汽車發展的關鍵。”梁偉強表示,芯片的集成化程度越來越高,算力越來越大,已經成為智能汽車向集中式架構發展的關鍵,對擴展智能駕駛場景、提升智慧座艙的交互體驗至關重要。相關預測顯示,汽車主控芯片在未來幾年十分火熱,其中高性能控制芯片和SoC將成為主要的市場增長點。黑芝麻智能科技CEO單記章則表示,汽車需要的算力是根據車內傳感器所采集到的數據綜合推算出來的。在自動駕駛發展到L3+至L4級別的時候,甚至需要超過上千TOPS的計算能力。

  算力的提升對于汽車的供應鏈管理,解決汽車產業缺芯問題,也有巨大幫助。根據地平線副總裁李星宇的介紹,目前汽車需要管理汽車芯片料號超過1000種,一輛汽車用到的芯片達到300顆,未來隨著智能汽車的進一步發展數量還會更大。車廠需要進一步簡化架構,大幅度減少對汽車芯片種類的需求,提升單芯片本身的性能和集成度是解決這一問題的重要方向。從分布式架構走向由幾個域組成的集中架構,需要管理的汽車芯片種類可以減少至少一個數量級。

  不過與會嘉賓也強調了,衡量芯片的因素有很多,不要簡單地把高算力等同于汽車芯片優劣。芯馳科技副總裁徐超指出,高可靠車規芯片至少有六個設計維度要考量,包括性能、功耗、價格、可靠、安全、長效。以功耗為例,在新能源車里面,功耗決定了汽車的續航里程,同時功耗也是汽車向智能網聯化演進的一個阻礙。如果功耗特別高,發電機是沒有辦法支撐的,很難進一步支撐汽車的智能化、網聯化發展。此外,高功耗還會帶來高散熱問題,復雜的散熱系統是阻礙汽車進一步發展的因素。

  長效性也很重要。一顆車規芯片,從設計到上市,需要2-3年的時間,2-3年之中車型不斷升級和迭代。一輛車的整個生命周期更是需要10年時間之久。如何把芯片供到5-10年,同時支撐這個車5-10年供應售后的保障,是考驗芯片供應商的一個重要課題。

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