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汽车芯片:从传统分布式架构向集中式架构演进

来源:赛迪传媒  作者:陈炳欣  投稿时间:2021-10-13

汽车电子电器架构的升级是汽车实现智能化、电气化的主要推手,在当今以“软件定义汽车”为核心的新一轮变革中,传统上基于电子控制单元(ECU)的分布式结构正在面临巨大挑战,它正不断向分布式网络+高度集中的域控制器架构演进。芯片则成为变革的关键因素之一。芯片的集成化程度越来越高,算力越来越大,是智能汽车向集中式架构发展的基础。芯片的算力和集成度直接决定了电子电器架构的形态,从而决定了智能汽车的性能表现。

汽车电子电器架构升级:集中式取代分布式结构

随着智能化、电动化、网联化的发展,汽车产业正在发生巨大的改变,“软件定义汽车(SDV)”逐渐成为共识。据相关统计数据显示,目前约90%汽车行业的创新均来自汽车软件和电子领域。受此趋势影响,智能汽车的设计架构也在发生重大变化,从传统分布式ECU架构向域控制器的集中式架构演进。

在近日召开的“2021世界智能网联汽车大会﹒智能芯片与车载系统ICT企业专场”上,广汽研究院智能网联技术研发中心副主任梁伟强就指出,基于智能汽车对迭代速度、可扩展性、大数据、功能安全、数据安全、冗余备份等要求,智能汽车电子电器架构正在加速向集中式架构演进。

集中式架构带来的好处不言而喻,最明显的就是简化布线,减轻装配难度,降低车重。根据特斯拉官方的数据,Model S一共有3000米的线束,到Model3只剩下1500米,Model Y中预计线束只有100米。

另一大优势则是有利于算力的提升,减少计算冗余。东软睿驰自动驾驶事业部总经理刘威就指出,现在即使是不具有自动驾驶功能的汽车,其所需的软件代码也已经达到1亿行,更遑论具备自动驾驶功能的汽车,这需要强大算力的支撑。将从多个ECU收集的数据在同一个域控制器中统一处理,域内主导的DCU或MCU具备更强的算力。

“只有先进的电子电器架构能更好地支撑高级别的智能驾驶,才能更好地打造更多的沉浸式用户体验,满足用户个性化的要求。”梁伟强强调。

高性能控制芯片成主要增长点

随着电子电器架构的改变,智能汽车对于平台算力、传感器性能的要求也越来越高,特别是目前自动驾驶正在成为现在汽车行业发展的主要方向之一。自动驾驶是当前算力比拼的主战场,也是厂商们消耗硬件资源最大的地方。

“芯片成为智能汽车发展的关键。”梁伟强表示,芯片的集成化程度越来越高,算力越来越大,已经成为智能汽车向集中式架构发展的关键,对扩展智能驾驶场景、提升智慧座舱的交互体验至关重要。相关预测显示,汽车主控芯片在未来几年十分火热,其中高性能控制芯片和SoC将成为主要的市场增长点。黑芝麻智能科技CEO单记章则表示,汽车需要的算力是根据车内传感器所采集到的数据综合推算出来的。在自动驾驶发展到L3+至L4级别的时候,甚至需要超过上千TOPS的计算能力。

算力的提升对于汽车的供应链管理,解决汽车产业缺芯问题,也有巨大帮助。根据地平线副总裁李星宇的介绍,目前汽车需要管理汽车芯片料号超过1000种,一辆汽车用到的芯片达到300颗,未来随着智能汽车的进一步发展数量还会更大。车厂需要进一步简化架构,大幅度减少对汽车芯片种类的需求,提升单芯片本身的性能和集成度是解决这一问题的重要方向。从分布式架构走向由几个域组成的集中架构,需要管理的汽车芯片种类可以减少至少一个数量级。

不过与会嘉宾也强调了,衡量芯片的因素有很多,不要简单地把高算力等同于汽车芯片优劣。芯驰科技副总裁徐超指出,高可靠车规芯片至少有六个设计维度要考量,包括性能、功耗、价格、可靠、安全、长效。以功耗为例,在新能源车里面,功耗决定了汽车的续航里程,同时功耗也是汽车向智能网联化演进的一个阻碍。如果功耗特别高,发电机是没有办法支撑的,很难进一步支撑汽车的智能化、网联化发展。此外,高功耗还会带来高散热问题,复杂的散热系统是阻碍汽车进一步发展的因素。

长效性也很重要。一颗车规芯片,从设计到上市,需要2-3年的时间,2-3年之中车型不断升级和迭代。一辆车的整个生命周期更是需要10年时间之久。如何把芯片供到5-10年,同时支撑这个车5-10年供应售后的保障,是考验芯片供应商的一个重要课题。(通讯员:任凌雨)

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