汽車網(wǎng)關(guān)研究：Zonal架構(gòu)下的網(wǎng)關(guān)，集成化成為重要趨勢(shì)

汽車網(wǎng)關(guān)是整車電子電氣架構(gòu)中的核心部件，是車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的樞紐，承擔(dān)著數(shù)據(jù)傳輸、安全防控、遠(yuǎn)程診斷等功能。隨著電子電氣架構(gòu)從分布式向集中式域架構(gòu)演進(jìn)，網(wǎng)關(guān)也隨之變化，網(wǎng)關(guān)的演進(jìn)路線為：

第一階段：分布式架構(gòu)下的傳統(tǒng)CAN網(wǎng)關(guān)

第二階段：域集中架構(gòu)下的集中式網(wǎng)關(guān)

第三階段：Zonal架構(gòu)下的分布式網(wǎng)關(guān)

1、分布式架構(gòu)下的傳統(tǒng)CAN網(wǎng)關(guān)

第一階段的分布式ECU架構(gòu)，是指各個(gè)功能由很多單一的ECU提供硬件/軟件解決方案。這些功能性 ECU 集群組合在一起（如動(dòng)力、底盤、車身、安全和信息娛樂系統(tǒng)），通過 CAN、LIN 或 FlexRay? 等傳統(tǒng)總線系統(tǒng)連接。傳感器和執(zhí)行器直接連接到ECU，域之間的交互通過CAN網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)。

2、域集中架構(gòu)下的集中式網(wǎng)關(guān)

第二階段：域控制器的“域”一般是指功能域，可分為動(dòng)力總成、底盤控制、車身控制、娛樂系統(tǒng)（座艙域）、ADAS這五個(gè)主要的域。各個(gè)域內(nèi)部的系統(tǒng)互聯(lián)仍使用CAN和FlexRay通信總線。而不同域之間的通訊，由更高傳輸性能的以太網(wǎng)作為主干網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)信息交換任務(wù)。在這種架構(gòu)中，域之間的交互需要一個(gè)集中式網(wǎng)關(guān)。該網(wǎng)關(guān)包含與 OEM 汽車云進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的功能，因此被認(rèn)為是“服務(wù)型網(wǎng)關(guān)”。

3、Zonal架構(gòu)下的分布式網(wǎng)關(guān)

第三階段：在Zonal架構(gòu)中，中央網(wǎng)關(guān)將演變?yōu)镠PC或中央計(jì)算機(jī)，域網(wǎng)關(guān)（Domain Gateway ）將演變?yōu)閰^(qū)域網(wǎng)關(guān)（Zonal Gateway）。網(wǎng)關(guān)承擔(dān)的功能，不僅是車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)通訊總線的路由功能，通過MCU+SoC的計(jì)算平臺(tái)，開始承擔(dān)更多復(fù)雜功能，如安全和功能域（如動(dòng)力傳動(dòng)、底盤與安全、車身控制、信息娛樂和ADAS等）之間數(shù)據(jù)的互聯(lián)、處理等。該架構(gòu)最顯著的優(yōu)勢(shì)是可大大減少線束，約可降低30%的重量和成本。

第三階段：Zonal架構(gòu)下的分布式網(wǎng)關(guān)

來源：ST

目前，網(wǎng)關(guān)正處于從域集中架構(gòu)下的集中式網(wǎng)關(guān)向Zonal架構(gòu)下的分布式網(wǎng)關(guān)的過渡階段。

為應(yīng)對(duì)跨域集成的主要趨勢(shì)，許多網(wǎng)關(guān)芯片供應(yīng)商提出相應(yīng)的解決方案。如，恩智浦2021年底發(fā)布S32G3系列網(wǎng)絡(luò)處理器芯片，具有實(shí)時(shí)處理能力、面向服務(wù)高性能計(jì)算的算力、跨域集成以及高性能安全處理，并提供完備的軟件開發(fā)工具支持，能夠滿足服務(wù)型網(wǎng)關(guān)、車載計(jì)算機(jī)、域控制器、區(qū)域處理器、安全處理器等各類新型汽車電子電氣架構(gòu)的開發(fā)需求。

S32G3系列網(wǎng)絡(luò)處理器芯片于2023年2月量產(chǎn)，2023年4月首搭廣汽昊鉑Hyper GT落地。

S32G3 系列芯片框圖

來源：NXP

芯馳科技2022年7月發(fā)布的G9H芯片，主要應(yīng)用于下一代高性能中央網(wǎng)關(guān)、車載計(jì)算單元、跨域控制器等場景。除車身網(wǎng)絡(luò)接口之外，G9H還支持視頻輸入和輸出接口，包括一路MIPI DSI和兩路MIPI CSI，配合高性能PowerVR 3D GPU，可以將3D儀表、DMS等功能融合到中央網(wǎng)關(guān)中，進(jìn)一步降低系統(tǒng)BOM成本。

??G9H跨域融合

來源：芯馳科技

網(wǎng)關(guān)供應(yīng)商的產(chǎn)品也逐漸從獨(dú)立網(wǎng)關(guān)向集成網(wǎng)關(guān)發(fā)展，集成的方式主要為網(wǎng)關(guān)與車身域集成、網(wǎng)關(guān)與區(qū)域控制器集成、網(wǎng)關(guān)與中央計(jì)算機(jī)集成等。2023年，較多供應(yīng)商發(fā)布集成網(wǎng)關(guān)解決方案。

如聯(lián)合電子2023年4月發(fā)布面向下一代電子電氣架構(gòu)的跨域中央計(jì)算平臺(tái)產(chǎn)品，融合中央網(wǎng)關(guān)、車身控制、動(dòng)力等多個(gè)功能域，由東軟睿馳進(jìn)行底軟和中間件研發(fā)支持。

聯(lián)合電子跨域中央計(jì)算平臺(tái)產(chǎn)品

來源：聯(lián)合電子

如經(jīng)緯恒潤2023年5月，發(fā)布物理區(qū)域控制單元ZCU和中央計(jì)算平臺(tái)產(chǎn)品CCP:

ZCU：集成整車的配電功能、區(qū)域網(wǎng)關(guān)路由功能（百兆以太網(wǎng)，CANFD， LIN等）、車身舒適域、新能源動(dòng)力域、部分底盤域以及空調(diào)熱管理的輸入輸出信號(hào)采集控制。

CCP：集成中央網(wǎng)關(guān)、車身及舒適控制、新能源整車動(dòng)力控制、空調(diào)與熱管理、車輛管理、全量數(shù)據(jù)采集、OTA升級(jí)、SOA服務(wù)等眾多功能。

目前兩種產(chǎn)品已完成研發(fā)、試驗(yàn)和小批量生產(chǎn)，將于2023年底實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)交付。其中CCP已與4家國內(nèi)主流車廠建立量產(chǎn)配套合作。

經(jīng)緯恒潤C(jī)CP、ZCU產(chǎn)品

來源：經(jīng)緯恒潤

隨著網(wǎng)關(guān)芯片和集成網(wǎng)關(guān)的技術(shù)成熟，主機(jī)廠的“準(zhǔn)中央集中式”架構(gòu)方案也紛紛開始落地，量產(chǎn)車型集中在2022-2024年推出。

來源：公開資料整理