2158
汽车电子电气架构江湖分裂。
3月，汽车的每个链条环节都忙得“脚不沾地”。
3月12号，恩智浦两位负责汽车业务的执行副总裁时隔三年终于再次来到中国。第二天早上见过中国媒体后，便开始马不停蹄地“环华飞行”。
作为车用半导体的头部供应商，恩智浦的优势地位不仅在于技术，也在于其服务客户之多之深之广。两位汽车负责人高密度的中国行程恰好成为中国“软件定义汽车”规模化量产落地的一个缩影。
通过恩智浦的观察和分享，我们注意到：2023年，“软件定义汽车”从前沿概念走向规模量产，新的域控集中式电子电气架构已开始形成类型流派，围绕软件定义汽车，开发模式也从过去的线性向星型转型。
新挑战：软件先行、快速开发
“当前车企面临的主要挑战一是整车架构由软件定义；二是整车平台的研发周期正在逐渐加速。”恩智浦半导体执行副总裁兼汽车处理器业务总经理Henri Ardevol表示。
软件定义整车架构意味着此前成熟的汽车集成模式不再适用。
Δ 汽车制造商转向软件优先的开发周期
非智能车的整车架构是从硬件功能出发，自下而上形成的。车企一次性将不同功能的硬件集成为一款车型，汽车功能的进步是依赖于供应商提供的底层硬件功能的进步，并只能在下一次硬件集成时才能体现。因此特斯拉创始人马斯克甚至表示，传统主机厂是“选购清单式造车”。
进入智能汽车，整车架构从基于软件实现的应用场景出发，是自上而下的。车企希望无论是功能还是服务都可以在用户使用周期中不断增强和更新。这就意味着同一个硬件平台必须能够支持软件的多次迭代，而同一个软件平台也能够在多个硬件版本上运行，而无需重新开发、验证和集成。并由此导致软件和硬件的开发周期必须解绑。
在不同周期内开发的软硬件如何高效集成为一辆整车，就对车企的架构能力提出了巨大的挑战。
Δ 现代汽车架构
与此同时，整车平台的研发周期正从过去的四到八年“快进”到如今的四年甚至两年。“越来越多的主机厂客户要求我们在芯片（硬件）样片出来之前就开展量产级的软件开发，从而大幅压缩开发周期。”Henri Ardevol表示。
“软件先行和半导体技术是整个汽车产业智能化转型的两个核心要素。”恩智浦半导体执行副总裁兼高级模拟业务总经理Jens Hinrichsen这样总结目前智能化的变革核心：“到2030年，60%的新车会具备一定程度的电气化。中国无论是创新、发布还是采用方面，都在引领这一市场趋势。”
中国会长久保持这样的领先性吗？
Henri Ardevol表示，从恩智浦的观察来看，中国的创新周期更快，但步伐相对较小；欧美和韩国的创新步伐较大，但速度略慢。例如中国客户是最后采用恩智浦S32G处理器的，但却是第一个实现量产导入市场的。“中国是小轮但转速很高，欧美是大轮转速略慢。时间会告诉我们（创新竞争的）结果。”
支撑软件先行的四种创新E/E架构
尽管开发周期解耦，但软件仍需要落在实际的硬件平台之上方能发挥作用，域控制集中式的电子电气架构成为车企们新的灵魂技术。
目前四域或五域分布的模式是主流域控架构：ADAS、信息娱乐域采用Soc芯片，动力总成和车身控制域的功能则集成在实时性更高的MPU（微型处理器）上，MPU上运行多个虚拟MCU（微型控制器）。
恩智浦表示，目前绝大多数中国OEM已转向域架构，很多采用16nm FinFET 处理器系列，其特点是在硬件中实现隔离功能，能够并行处理多个应用程序。“我们一些客户甚至在一个域控制器上运行多达16个不同的应用程序。” Henri Ardevol表示域控架构正向着区域控制器的方向演进。
Δ 新的电子电气架构应运而生
一种是车身区域控制器。现代车辆中，最多可以并行运行15个网络，据悉，由此导致豪华品牌的旗舰车型线束长度甚至达到十多公里。
车身区域控制器架构通过高速以太网组成骨干网，将每个车身区域控制器连接到中央处理器再到域控制器，能够大大简化网络拓扑。由此简化线束以减轻布线重量，使其更具成本效益。
第二种是功能域与车身区域相结合的架构模式。
Henri Ardevol表示：“我们现在已经看到一些客户希望向这些区域添加更多处理器，在这些区域中进行更多处理。”由此，更强大的区域控制器充当传感器服务器，使该区域内的传感器能够被任何应用程序访问调用，为衍生出更多功能组合提供基础和可能性。
第三种模式是将区域控制器高I/O（输入/输出）能力与域控制器的高计算能力相结合的模式，具有快速唤醒和超低功耗的特点。据了解，从结构上特斯拉Model Y的E/E架构便类似这样。
“一些客户通过安装实时车辆计算单元来彻底简化该软件架构：所有决策制定都集中在该实时车辆计算单元中，所有执行都落到区域控制器来实现。我们新的产品组合——5nm处理器能够适配中实时处理器的位置。”Henri Ardevol表示。
“总之，我们的核心考量是开发一系列处理器，具有高度的一致性并能专注于促进客户软件复用。”
星形开发模式
产品开发理念和底层架构变化的带动下，汽车产业故有的开发模式和产业链关系也正在发生改变。
“为更好地顺应各方面的要求，我们一方面提供去服务于Tier 1的团队，同时也有专门的对接和服务主机厂客户的团队。”Henri Ardevol谈及恩智浦不断扩充的业务团队时表示，“我们和主机厂的沟通方式也已经截然不同。”
Δ 软件定义汽车前后开发模式对比
过去，身处Tier 2位置的恩智浦与车企讨论的焦点是以硬件开发为中心，绝大多数是围绕Tier 1，围绕每个ECU所需的硬件产品和技术规格。但随着软件和硬件创新周期的分离，越来越要求进行软件和硬件的联合设计，所以恩智浦与车企的交流开始更多聚焦在自有芯片平台与车企软件架构相匹配。
“汽车业的创新爆发式增长，推动着主机厂从硬件主导型逐步转向软件主导型的开发模式，而汽车业的价值链关系也开始发生转变，从前是Tier1、Tier2和Tier3服务OEM的非常线性的价值链，而我们现在看到的是一个三角价值链，有OEM、一级供应商和技术公司。
主机厂主要是进行架构定义和系统集成方面的工作、半导体公司这样的技术公司提供基础性的技术和芯片平台，Tier 1提供的硬件、软件的集成和软件的执行。
”我们恩智浦的定位就是逐渐转型成这三角之中的一端——技术型合作伙伴。”
Henri Ardevol表示，在新的汽车生态系统中有很多新的参与者，包括EMS供应商，独立软件商等，这些企业所形成的系统就可以在三角的一角去支撑车企客户。“实际的协作模式可能比三角形更复杂，更像一颗星的形状，而我们的工作则是与生态系统中所有的参与者接触，通过高效的生态体系协作来支撑主机厂的需求。”
这样从软件出发的星形协作模式也将在未来汽车产业的成本大战中为车企提供一臂之力。
一方面，通过高水平的协作使芯片等硬件零部件能够在多个车型上重复使用，由此减少了每辆车单独开发的成本；另一方面，在不同的处理器平台上实现软件复用可有效摊销车企大投入的软件开发成本。
此外，恩智浦一类的系统级供应商通过提供包括硬件、软件、功能安全和信息安全的整体解决方案，则能够帮助车企大量压缩开发时间，节约设计成本。
“总而言之，软件定义汽车是大势所趋，主要的载体正是新能源车。软件优先和半导体技术将是决定车企向软件定义汽车转型的量大核心要素。”Jens Hinrichsen在采访结束时表示。
作者 | 朱世耘
