半导体技术催化平台化架构 加速软件定义汽车量产

随着电动车的全球需求加速，车载半导体技术对于电动车的电源效率也扮演着非常重要的角色。面对电动车的电源效率问题，恩智浦半导体（NXP Semiconductors；NXP）执行副总裁暨车用处理事业部总经理Henri Ardevol认为，首先需要了解的是驱动汽车电气化的动力是什么，它受到立法、减排目标、政府激励措施和受欢迎程度的推动，并在COVID-19时代得到提升。加上随着续航里程的提升、充电速度的提高和总体可靠性的提高，便利性也在提高。
对消费者来说，购买成本方面有更多选择，从基本款到高端、混和油电或电动车等多种购买选择。种种因素使得需求大幅成长，市调机构指出到2030年，60%的车辆将实现某程度的电气化。这些驱动力也正改变汽车制造商本身，改变进行生产的方式等，所以可以看到像VW的MEB平台这样的解决方案已经实现模块化，并降低成本、扩大生产。另外还值得注意的是需要快速充电与电池安全。

向平台化架构演进
车辆智能化产生了更多的数据，对于安全性与资安的要求也增加。恩智浦半导体执行副总裁暨先进模拟事业部总经理Jens Hinrichsen说，更先进的自驾车能协助步入高龄化的社会，在人们迈入老年后依然保有移动能力。许多人都住在巨型城市里，可用资源不足，藉由人工智能与机器学习就能提供适应式系统。利用芯片与上面的适应式软件，就能打造出机器人，预测周遭的一切，并予以自动化。
搭载许多软件的全自动汽车估计需要5亿条以上的程序代码，它包含了100个以上的控制单元，非常复杂。可以想象车厂需要处理的软件复杂度有多高。所以理想上，这100个控制单元最好非常相似，也许都在相同的软件环境开发，尽量用类似的程序代码，也尽量用于类似的硬件。换句话说，都用相同的CAN以太网络接口，有相同的内存存取，同样的总线，这些微控制器都有类似的芯片架构，所以有较小的运算单元也就是微控制器，或微处理器，也就是大运算单元。当然，理想上最好外观类似，只用特定特征来做区隔。
当前，汽车制造商面临众多严峻挑战，包括为后续的汽车创新奠定基础，将连接、安全、电气化功能整合至未来的软件定义汽车中。OEM厂商必须在车辆中整合至少上百个处理器，并挖掘分散的电子控制单元所产生的宝贵数据，以应对车用软件迅速成长的趋势。为了实现这个目标，汽车厂商需要转向平台化的架构演进，确保实现各品牌和不同型号间的一致性，同时充分运用软件重复使用来节省高昂的软件开发成本。这种新兴OEM平台化模式要求汽车厂商必须透过可扩展的处理器解决方案，实现新功能的快速整合及安全的无线远程更新，最终在架构方面取得显著进展。

先进微控制器平台
转型至现代化汽车的另一个关键是软件定义汽车及汽车所采用的新架构。意法半导体（STMicroelectronics）车用和离散组件产品部策略业务开发负责人Luca SARICA指出，新的汽车架构以及为了使更为复杂的软件平台运作，必须采用先进微控制器及处理器。而这也是车用和消费市场融合的结果，除了能跑越来越多的里程数，还能与云端的联机，并运作非常复杂又需随时更新的软件。其他因素还包含了ADAS和自动驾驶汽车中的视觉系统、V2X 和互联、以及雷达系统。
每辆汽车所新增的半导体组件价值预估落在350美元以内，为此，ST广泛的产品组合能为车用系统提供数字化、模拟及功率组件。ST提供了汽车的大脑，就是Stellar统一数字平台，包含微控制器及微处理器，目的在满足原始设备制造商和汽车制造商对新架构的需求，确保他们能够拥有完整功能，并能依照需求将汽车连接至云端、更新软件、执行个人化的软件平台。
意法半导体汽车和离散组件产品部（ADG）车用MCU事业部总监Davide Santo指出，软件定义汽车带来了两个主要的变化。第一，它创造了新的使用者体验；第二，它创造了新的商业价值。这意味着一方面，软件定义汽车对车辆进行了再造，让用户能够灵活地使用软件定义功能，享受更好的性能，包含人身及网络联机安全的保障。用户还可以不断为汽车增加各种新功能及服务，因此，汽车的价值也随着时间不断增加。
另一方面，从原始设备制造商的角度来看，由于他们可以决定汽车的生命周期，让汽车的生命周期延长许多，因此提高了服务质量。除此之外，原始设备制造商亦提供个人化的售后服务，除了带来额外的收入以及经常性收入外，也完成了由过去传统「汽车模式」到无限用途开发周期的转型。虽然这个转变确实增加了投资成本，但也提供了更高的回报。

实现整车管理

恩智浦的电气化解决方案，以开放架构实现电气化终端和云端之间更安全、更可靠的双向通信。在整个生态体系的功能安全和控制方面，处理整个电网的电动汽车动力系统、电池管理、快速充电和负载平衡。无论是在电池管理系统（BMS）、EV牵引逆变器（Traction Inverter）、电力总成与传动，恩智浦都有对应的解决方案协助客户进行设计。
恩智浦也开发像乐高般可以堆栈的S32系列，是完整的微控制器与微处理器平台，可针对车体控制、雷达、特殊安全与传动应用、网关，还有整个车辆基础架构与大数据推动。S32系列透过提供一致的架构来满足平台化需求，该架构可涵盖汽车制造商的全部产品系列，确保各种应用和技术之间的一致性，无论是针对网关、雷达、电动汽车驱动控制、舒适度功能，或是高度整合的处理器。
透过S32系列处理器，客户能够按逻辑关系来组织汽车的软件架构，进而实现整体车辆管理。S32还为未来的软件定义汽车打好基础，让车辆实现无缝更新，扩展汽车可能提供的功能，让其不仅限于销售时的初始状态，为汽车使用者实现创新体验。同时，汽车制造商还能受益于深度数据挖掘能力、预测汽车行为管理和维护、以及可扩展性等面向。
恩智浦与全球OEM厂商展开密切合作，提供未来汽车架构需要的域控制和区域控制系统及其部署。S32系列被全球OEM厂商广泛认可和采用，运用可扩展平台，加速软件定义汽车的量产。恩智浦将持续深化与汽车OEM厂商间的合作，这也是由软件定义汽车推动的产业重大转变。透过与汽车制造商以及Tier 1供货商的深入合作，S32系列汽车处理器带来更多发展机会，预计在2024年以后的中长期时间内，该系列将创造大幅营收成长。
结语
从ST的角度来看，所有软件定义的汽车都必须建立在非常坚实的基础之上。而这个基础由三大支柱支撑。首先，所有的软件定义汽车都要尽可能地确保人身安全，绝不容许任何安全事故发生。其次，软件定义汽车需要确保信息安全。对于原始设备制造商而言，确保汽车能够追踪和收集数据极为重要。因此，安全不仅包括车用组件的安全，还包括车主的人身安全，以及其个人资料的安全。最后一点，就是这些汽车需要能够顺应未来。因为原始设备供货商想要进行无限用途的开发，以产生经常性收入，为此，原始设备制造商需要拥有能顺应未来的基础，以满足未来对资源、灵活性和应对新挑战能力的需求。