汽車芯片：從傳統(tǒng)分布式架構(gòu)向集中式架構(gòu)演進(jìn)

汽車電子電器架構(gòu)的升級(jí)是汽車實(shí)現(xiàn)智能化、電氣化的主要推手，在當(dāng)今以“軟件定義汽車”為核心的新一輪變革中，傳統(tǒng)上基于電子控制單元（ECU）的分布式結(jié)構(gòu)正在面臨巨大挑戰(zhàn)，它正不斷向分布式網(wǎng)絡(luò)+高度集中的域控制器架構(gòu)演進(jìn)。芯片則成為變革的關(guān)鍵因素之一。芯片的集成化程度越來(lái)越高，算力越來(lái)越大，是智能汽車向集中式架構(gòu)發(fā)展的基礎(chǔ)。芯片的算力和集成度直接決定了電子電器架構(gòu)的形態(tài)，從而決定了智能汽車的性能表現(xiàn)。

汽車電子電器架構(gòu)升級(jí)：集中式取代分布式結(jié)構(gòu)

隨著智能化、電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展，汽車產(chǎn)業(yè)正在發(fā)生巨大的改變，“軟件定義汽車（SDV）”逐漸成為共識(shí)。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前約90%汽車行業(yè)的創(chuàng)新均來(lái)自汽車軟件和電子領(lǐng)域。受此趨勢(shì)影響，智能汽車的設(shè)計(jì)架構(gòu)也在發(fā)生重大變化，從傳統(tǒng)分布式ECU架構(gòu)向域控制器的集中式架構(gòu)演進(jìn)。

在近日召開的“2021世界智能網(wǎng)聯(lián)汽車大會(huì)﹒智能芯片與車載系統(tǒng)ICT企業(yè)專場(chǎng)”上，廣汽研究院智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)研發(fā)中心副主任梁偉強(qiáng)就指出，基于智能汽車對(duì)迭代速度、可擴(kuò)展性、大數(shù)據(jù)、功能安全、數(shù)據(jù)安全、冗余備份等要求，智能汽車電子電器架構(gòu)正在加速向集中式架構(gòu)演進(jìn)。

集中式架構(gòu)帶來(lái)的好處不言而喻，最明顯的就是簡(jiǎn)化布線，減輕裝配難度，降低車重。根據(jù)特斯拉官方的數(shù)據(jù)，Model S一共有3000米的線束，到Model3只剩下1500米，Model Y中預(yù)計(jì)線束只有100米。

另一大優(yōu)勢(shì)則是有利于算力的提升，減少計(jì)算冗余。東軟睿馳自動(dòng)駕駛事業(yè)部總經(jīng)理劉威就指出，現(xiàn)在即使是不具有自動(dòng)駕駛功能的汽車，其所需的軟件代碼也已經(jīng)達(dá)到1億行，更遑論具備自動(dòng)駕駛功能的汽車，這需要強(qiáng)大算力的支撐。將從多個(gè)ECU收集的數(shù)據(jù)在同一個(gè)域控制器中統(tǒng)一處理，域內(nèi)主導(dǎo)的DCU或MCU具備更強(qiáng)的算力。

“只有先進(jìn)的電子電器架構(gòu)能更好地支撐高級(jí)別的智能駕駛，才能更好地打造更多的沉浸式用戶體驗(yàn)，滿足用戶個(gè)性化的要求。”梁偉強(qiáng)強(qiáng)調(diào)。

高性能控制芯片成主要增長(zhǎng)點(diǎn)

隨著電子電器架構(gòu)的改變，智能汽車對(duì)于平臺(tái)算力、傳感器性能的要求也越來(lái)越高，特別是目前自動(dòng)駕駛正在成為現(xiàn)在汽車行業(yè)發(fā)展的主要方向之一。自動(dòng)駕駛是當(dāng)前算力比拼的主戰(zhàn)場(chǎng)，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(fā)展的關(guān)鍵。”梁偉強(qiáng)表示，芯片的集成化程度越來(lái)越高，算力越來(lái)越大，已經(jīng)成為智能汽車向集中式架構(gòu)發(fā)展的關(guān)鍵，對(duì)擴(kuò)展智能駕駛場(chǎng)景、提升智慧座艙的交互體驗(yàn)至關(guān)重要。相關(guān)預(yù)測(cè)顯示，汽車主控芯片在未來(lái)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(chǎng)增長(zhǎng)點(diǎn)。黑芝麻智能科技CEO單記章則表示，汽車需要的算力是根據(jù)車內(nèi)傳感器所采集到的數(shù)據(jù)綜合推算出來(lái)的。在自動(dòng)駕駛發(fā)展到L3+至L4級(jí)別的時(shí)候，甚至需要超過上千TOPS的計(jì)算能力。

算力的提升對(duì)于汽車的供應(yīng)鏈管理，解決汽車產(chǎn)業(yè)缺芯問題，也有巨大幫助。根據(jù)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(hào)超過1000種，一輛汽車用到的芯片達(dá)到300顆，未來(lái)隨著智能汽車的進(jìn)一步發(fā)展數(shù)量還會(huì)更大。車廠需要進(jìn)一步簡(jiǎn)化架構(gòu)，大幅度減少對(duì)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(gòu)走向由幾個(gè)域組成的集中架構(gòu)，需要管理的汽車芯片種類可以減少至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。

不過與會(huì)嘉賓也強(qiáng)調(diào)了，衡量芯片的因素有很多，不要簡(jiǎn)單地把高算力等同于汽車芯片優(yōu)劣。芯馳科技副總裁徐超指出，高可靠車規(guī)芯片至少有六個(gè)設(shè)計(jì)維度要考量，包括性能、功耗、價(jià)格、可靠、安全、長(zhǎng)效。以功耗為例，在新能源車?yán)锩?，功耗決定了汽車的續(xù)航里程，同時(shí)功耗也是汽車向智能網(wǎng)聯(lián)化演進(jìn)的一個(gè)阻礙。如果功耗特別高，發(fā)電機(jī)是沒有辦法支撐的，很難進(jìn)一步支撐汽車的智能化、網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展。此外，高功耗還會(huì)帶來(lái)高散熱問題，復(fù)雜的散熱系統(tǒng)是阻礙汽車進(jìn)一步發(fā)展的因素。

長(zhǎng)效性也很重要。一顆車規(guī)芯片，從設(shè)計(jì)到上市，需要2-3年的時(shí)間，2-3年之中車型不斷升級(jí)和迭代。一輛車的整個(gè)生命周期更是需要10年時(shí)間之久。如何把芯片供到5-10年，同時(shí)支撐這個(gè)車5-10年供應(yīng)售后的保障，是考驗(yàn)芯片供應(yīng)商的一個(gè)重要課題。

作者丨陳炳欣

編輯丨連曉東

美編丨馬利亞