半導體技術催化平臺化架構 加速軟件定義汽車量產

隨著電動車的全球需求加速，車載半導體技術對于電動車的電源效率也扮演著非常重要的角色。面對電動車的電源效率問題，恩智浦半導體（NXP Semiconductors；NXP）執行副總裁暨車用處理事業部總經理Henri Ardevol認為，首先需要了解的是驅動汽車電氣化的動力是什么，它受到立法、減排目標、政府激勵措施和受歡迎程度的推動，并在COVID-19時代得到提升。加上隨著續航里程的提升、充電速度的提高和總體可靠性的提高，便利性也在提高。
對消費者來說，購買成本方面有更多選擇，從基本款到高端、混和油電或電動車等多種購買選擇。種種因素使得需求大幅成長，市調機構指出到2030年，60%的車輛將實現某程度的電氣化。這些驅動力也正改變汽車制造商本身，改變進行生產的方式等，所以可以看到像VW的MEB平臺這樣的解決方案已經實現模塊化，并降低成本、擴大生產。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
車輛智能化產生了更多的數據，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模擬事業部總經理Jens Hinrichsen說，更先進的自駕車能協助步入高齡化的社會，在人們邁入老年后依然保有移動能力。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，并予以自動化。
搭載許多軟件的全自動汽車估計需要5億條以上的程序代碼，它包含了100個以上的控制單元，非常復雜?？梢韵胂筌噺S需要處理的軟件復雜度有多高。所以理想上，這100個控制單元最好非常相似，也許都在相同的軟件環境開發，盡量用類似的程序代碼，也盡量用于類似的硬件。換句話說，都用相同的CAN以太網絡接口，有相同的內存存取，同樣的總線，這些微控制器都有類似的芯片架構，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，理想上最好外觀類似，只用特定特征來做區隔。
當前，汽車制造商面臨眾多嚴峻挑戰，包括為后續的汽車創新奠定基礎，將連接、安全、電氣化功能整合至未來的軟件定義汽車中。OEM廠商必須在車輛中整合至少上百個處理器，并挖掘分散的電子控制單元所產生的寶貴數據，以應對車用軟件迅速成長的趨勢。為了實現這個目標，汽車廠商需要轉向平臺化的架構演進，確保實現各品牌和不同型號間的一致性，同時充分運用軟件重復使用來節省高昂的軟件開發成本。這種新興OEM平臺化模式要求汽車廠商必須透過可擴展的處理器解決方案，實現新功能的快速整合及安全的無線遠程更新，最終在架構方面取得顯著進展。

先進微控制器平臺
轉型至現代化汽車的另一個關鍵是軟件定義汽車及汽車所采用的新架構。意法半導體（STMicroelectronics）車用和離散組件產品部策略業務開發負責人Luca SARICA指出，新的汽車架構以及為了使更為復雜的軟件平臺運作，必須采用先進微控制器及處理器。而這也是車用和消費市場融合的結果，除了能跑越來越多的里程數，還能與云端的聯機，并運作非常復雜又需隨時更新的軟件。其他因素還包含了ADAS和自動駕駛汽車中的視覺系統、V2X 和互聯、以及雷達系統。
每輛汽車所新增的半導體組件價值預估落在350美元以內，為此，ST廣泛的產品組合能為車用系統提供數字化、模擬及功率組件。ST提供了汽車的大腦，就是Stellar統一數字平臺，包含微控制器及微處理器，目的在滿足原始設備制造商和汽車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連接至云端、更新軟件、執行個人化的軟件平臺。
意法半導體汽車和離散組件產品部（ADG）車用MCU事業部總監Davide Santo指出，軟件定義汽車帶來了兩個主要的變化。第一，它創造了新的使用者體驗；第二，它創造了新的商業價值。這意味著一方面，軟件定義汽車對車輛進行了再造，讓用戶能夠靈活地使用軟件定義功能，享受更好的性能，包含人身及網絡聯機安全的保障。用戶還可以不斷為汽車增加各種新功能及服務，因此，汽車的價值也隨著時間不斷增加。
另一方面，從原始設備制造商的角度來看，由于他們可以決定汽車的生命周期，讓汽車的生命周期延長許多，因此提高了服務質量。除此之外，原始設備制造商亦提供個人化的售后服務，除了帶來額外的收入以及經常性收入外，也完成了由過去傳統「汽車模式」到無限用途開發周期的轉型。雖然這個轉變確實增加了投資成本，但也提供了更高的回報。

實現整車管理

恩智浦的電氣化解決方案，以開放架構實現電氣化終端和云端之間更安全、更可靠的雙向通信。在整個生態體系的功能安全和控制方面，處理整個電網的電動汽車動力系統、電池管理、快速充電和負載平衡。無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，恩智浦都有對應的解決方案協助客戶進行設計。
恩智浦也開發像樂高般可以堆棧的S32系列，是完整的微控制器與微處理器平臺，可針對車體控制、雷達、特殊安全與傳動應用、網關，還有整個車輛基礎架構與大數據推動。S32系列透過提供一致的架構來滿足平臺化需求，該架構可涵蓋汽車制造商的全部產品系列，確保各種應用和技術之間的一致性，無論是針對網關、雷達、電動汽車驅動控制、舒適度功能，或是高度整合的處理器。
透過S32系列處理器，客戶能夠按邏輯關系來組織汽車的軟件架構，進而實現整體車輛管理。S32還為未來的軟件定義汽車打好基礎，讓車輛實現無縫更新，擴展汽車可能提供的功能，讓其不僅限于銷售時的初始狀態，為汽車使用者實現創新體驗。同時，汽車制造商還能受益于深度數據挖掘能力、預測汽車行為管理和維護、以及可擴展性等面向。
恩智浦與全球OEM廠商展開密切合作，提供未來汽車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廠商廣泛認可和采用，運用可擴展平臺，加速軟件定義汽車的量產。恩智浦將持續深化與汽車OEM廠商間的合作，這也是由軟件定義汽車推動的產業重大轉變。透過與汽車制造商以及Tier 1供貨商的深入合作，S32系列汽車處理器帶來更多發展機會，預計在2024年以后的中長期時間內，該系列將創造大幅營收成長。
結語
從ST的角度來看，所有軟件定義的汽車都必須建立在非常堅實的基礎之上。而這個基礎由三大支柱支撐。首先，所有的軟件定義汽車都要盡可能地確保人身安全，絕不容許任何安全事故發生。其次，軟件定義汽車需要確保信息安全。對于原始設備制造商而言，確保汽車能夠追蹤和收集數據極為重要。因此，安全不僅包括車用組件的安全，還包括車主的人身安全，以及其個人資料的安全。最后一點，就是這些汽車需要能夠順應未來。因為原始設備供貨商想要進行無限用途的開發，以產生經常性收入，為此，原始設備制造商需要擁有能順應未來的基礎，以滿足未來對資源、靈活性和應對新挑戰能力的需求。