軟件定義汽車 硬件經(jīng)久耐用力提升

隨著行駛里程數(shù)的累積，軟件定義汽車將帶給車主更好的使用經(jīng)驗。但以軟件為中心的設(shè)計方法代表開發(fā)典范的改變，以及經(jīng)久可用的硬件能力。

 
圖一 : 軟件定義汽車能夠提供車主更細致、回饋更好的車主體驗。（source：Arm）

軟件定義汽車，讓車界長期認定的「新車交車那刻就是車況的巔峰」不再適用。今日汽車市場的新參與者正在顛覆這個產(chǎn)業(yè)鐵律，并向新車買家承諾其用車體驗會越來越好。
軟件定義汽車的吸引力相當明顯。藉由智能型裝置的使用，消費者已經(jīng)體驗到智能型裝置可以輕松升級，應用程序及錯誤也可以透過無線方式進行更新與排除。隨著消費者對于更高階的自動駕駛的興趣與日俱增，整個產(chǎn)業(yè)也有志一同的朝著電動化動力系統(tǒng)、以及可在車上達成如智能型手機體驗般的娛樂信息技術(shù)的方向轉(zhuǎn)移，于是把車子開到經(jīng)銷商再接上計算機讀取偵錯信息或進行軟件更新設(shè)定的想法，已經(jīng)顯得越來越過時。
軟件定義汽車提供車主更細致、回饋更好的車主體驗。就像消費者早已習以為常的智能型手機的軟件更新，在軟件定義汽車的場景下，當車主進入到車內(nèi)時，就會收到系統(tǒng)通知，提醒車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已經(jīng)升級，可提供更精準的操控，或者通知車主先進駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）已經(jīng)加載新的能力可以協(xié)助快速道路的駕駛，又或是通知車主根據(jù)數(shù)千個小時電池充放周期的分析，車輛的續(xù)航力已經(jīng)提升。同時，車主也有可能會獲取當初購車時并未提供或購買、但后來卻越來越仰賴的全新功能，進而提高對品牌的忠誠度（至少在另一家車廠推出更優(yōu)異的解決方案之前）。

對于車輛制造商而言，車輛的差異化將從世代升級、或在銷售通路選擇引擎規(guī)格與信息娛樂系統(tǒng)，轉(zhuǎn)變成必須在整車的生命周期中一路保持領(lǐng)先的需求。
隨著車輛制造商持續(xù)優(yōu)化數(shù)百萬行的程序代碼來達成比競品更安全、效率更高且更有樂趣的體驗，類似「20XX 年度最安全汽車」的頭銜，將成為日常的競爭重點。
不過，軟件定義汽車雖然可以定期更新，它的基本硬件，包括傳感器、運算模塊、數(shù)據(jù)總線與其它隨車輛出廠搭載的技術(shù)，則不太可能改變。這也帶來相當有趣的挑戰(zhàn)：我們?nèi)绾翁峁┮粋€硬件平臺，讓它擁有足以處理還未發(fā)生的復雜使用場景所需的運算力、彈性與容量？

對照今昔 軟件定義汽車與2005年手機效能
上述提及的挑戰(zhàn)是 Arm 正全力投入想要解決的挑戰(zhàn)。為了比對參考， 我們從手機產(chǎn)業(yè)在 2005 年左右經(jīng)歷過類似的轉(zhuǎn)型過程中吸取經(jīng)驗。在那以前，手機的硬件與軟件在生產(chǎn)在線是鏈接在一起的，只有在發(fā)現(xiàn)重大錯誤時，軟件才會進行更新（通常是透過大規(guī)模的召回）。
這說明了每年的手機升級，是個龐大的商機；就像把愛車換成最新款式一樣，消費者若想使用最新的與進化版的功能，唯一的方法就是換支新手機。
后來在智能型手機上，硬件也與軟件脫鉤，改變了這個狀態(tài)。智能型手機變成一個硬件平臺，制造商可以在這個平臺上打造定制的操作系統(tǒng)版本，并透過無線（OTA）方式進行更新，同時開發(fā)人員也可打造新的應用。
由于 Arm 技術(shù)的更新迭代能夠在有限的散熱條件下創(chuàng)造越來越高的效能，同時增長運作時間而不需要不斷地充電，因此智能型手機的運算效能近年來呈指數(shù)級的成長。
這代表三、四年前設(shè)計與制造的智能型手機，到今日還是個具備相當能力的裝置。市場研究平臺 Statista 預測，智能型手機的平均使用年限將從 2014 年的 2.58 年，延長到 2024 年的 3.77 年。

更長的使用年限

不過就車輛來說，3.77 年實在太短。看到出廠幾十年后還能上路的車輛并不稀奇；而未來的軟件定義汽車將受益于許多制造技術(shù)的精進，包括更少、更容易替換的活動零件、因 ADAS 的安全功能減少在動力系統(tǒng)、底盤與懸吊的磨損，以及為長達數(shù)十萬英里無故障駕馭而設(shè)計的電池。一家中國的汽車電池制造商就曾在去年表示，他們已經(jīng)準備好制造足以讓汽車跑上 120 萬英里或長達 16 年的電池。
當然，這仍無法排除車輛最后淪落到報廢場的其他因素，例如生銹仍是無可避免。不過在理想情況下，未來車輛的使用年限，明顯的要比以往的車輛更長。這代表軟件定義汽車的硬件平臺，在產(chǎn)制時就要確保能提供未來十年、或更久的時間，對目前未知的在安全性、資安防護與各項功能的益處。?

軟件服務(wù)的功能


 
圖二 : 軟件定義汽車的硬件平臺，在產(chǎn)制時就要確保能提供未來十年、或更久的時間，對目前未知的在安全性、資安防護與各項功能的益處。（source：Arm）

盡管軟件定義汽車的價值非常清楚，我們不難看到其中的技術(shù)挑戰(zhàn)。
一輛全新車款，除了設(shè)計上必須符合不同區(qū)域法規(guī)要求的多項強制性功能，還必須提供數(shù)百個功能選項，其可能變體數(shù)量會以幾何級數(shù)擴增。因此需要一套可以進行大規(guī)模的開發(fā)、測試與提供各項功能的方法，如此一來，可將干擾與相互依賴性降到最低。所幸云原生的開發(fā)典范，對此已有一種服務(wù)導向模型的解決方案。
這對已經(jīng)習慣傳統(tǒng)汽車開發(fā)模式的汽車制造商，是相當重大的改變。傳統(tǒng)上，每輛車上的電子控制單元（ECU）都已搭載了悉心編碼的軟件，而且針對硬件與軟件，往往也經(jīng)歷過嚴格的安全評估。隨著功能域控制器與區(qū)域控制器的導入，現(xiàn)在車輛的硬件架構(gòu)已出現(xiàn)變化，而它們往往建構(gòu)在可在功能域或區(qū)域內(nèi)運行多項功能、威力更強大的微處理器上。
這些威力強大的處理器，目前已可支持這些服務(wù)導向的模型；此類模型使用一種持續(xù)整合與持續(xù)部署（CI/CD）的方法，讓車主可以簡便地使用軟件驅(qū)動的創(chuàng)新，并以全新的特色與功能，讓愛車功能常保如新。
還有一些必須額外強調(diào)的復雜因素，例如功能性安全、實時響應與決定性行為，這些都是開發(fā)智能型手機或服務(wù)器等裝置時，不會考慮到的參數(shù)。

為汽車打造未來仍然適用的硬件
軟件定義汽車的確需要龐大的生態(tài)系的支持，包括商業(yè)與開源軟件供貨商、應用的開發(fā)廠商、云端服務(wù)供貨商，以及各種工具與服務(wù)。Arm 生態(tài)系已準備就緒，迎接軟件定義汽車的挑戰(zhàn)，并已做好準備來支持當今車輛的開發(fā)與未來的升級。Arm 的車用 CPU、GPU 與影像訊號處理器（ISP）系列產(chǎn)品帶來功能性安全及虛擬化方面所需的效能與功能，協(xié)助汽車軟件開發(fā)人員實現(xiàn)工作負載隔離，并獲取云原生軟件開發(fā)的體驗。
（本文作者Robert Day為Arm 車用市場總監(jiān)）