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,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。
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