或许,大多数人都认为Nvidia、Qualcomm和Mobileye已经赢得了高级自动驾驶的架构战。这是否意味着传统的汽车芯片公司已经投降了?恰恰相反。他们似乎仍在谋划新的角度,以保持自己的地位甚至是击败对手。在这场巨变中,NXP的新型实时汽车处理器将处于什么位置?
NXP上周推出了两款新的实时处理器系列,以满足OEM对下一代汽车架构的不同需求。
两款芯片都属于NXP S32汽车平台,S32Z负责安全处理和domain/zonal控制;而S32E则负责电动车控制和智能驱动。
NXP采用了各种时下流行的术语来描述新产品:软件定义的车辆、zonal/domain控制器、端到端安全通信、安全的多ECU集成等等。这都是车厂们喜欢采用的术语,NXP在迎合他们的需求。
我们如果在一个更宽的背景下看NXP的这次新产品发布,可以看出汽车市场的一些重要转变。
首先,下一代汽车架构仍在不断变化。第二,芯片供应商分为两大阵营,拥有大型高算力GPU/CPU的供应商和没有的供应商。第三,汽车平台之争更多是关于软件而不是硬件。最大的问题是,是否真的有人通过将所有软件整合在下一代汽车平台上而取得了优势。
NXP显然想玩这一手。但如果没有基于CPU/GPU的大型中央大脑,它真的能做到这一点吗?
芯片格局的两极分化
今天,市场明显出现了两极分化,拥有AI/ML能力的玩家(Nvidia、Qualcomm、Intel/Mobileye)在下一代车辆中推动中央大脑,而那些不具备这项能力的传统公司(NXP、Infineon、Renesas、TI)则属于另一个阵营。而NXP则将自己定位为非中央大脑阵营中的领导者。
曾几何时,车厂认为100美元的CPU是无法接受的。然而,在过去的几年里,领先的OEM开始接受了这种中央大脑的趋势。
抛开对标特斯拉的问题,车厂希望有一个平台,使他们能够不断增加ADAS功能,即使他们不打算开发完全自动驾驶。
或许像NXP和Infineon这样的公司之前一直在想,车厂会清醒过来放弃昂贵的GPU/CPU解决方案,回到他们身边(传统汽车芯片)。
但领先的OEM在熟悉了Nvidia的解决方案后,已经在该平台上开发了自己的软件。他们并没有回头,这让NXP、Infineon、TI或Renesas措手不及。
NXP似乎准备好了另一套计划,将其S32G或S32Z定位为“紧挨着那些大脑”的配套芯片。NXP的芯片可以充当安全处理器,或者进行冗余的决策和执行。NXP的S32G或S32Z甚至也能够从大型中央芯片中卸载一些功能分担,减轻中央计算的压力。
NXP的S32G产品线中已经有许多产品,包括S32G(网关)和S32R(雷达)。现在又多了S32E(车辆驱动和电池管理)和S32Z(domain/zonal控制)。所有的设计都是为了解决车辆的需求,当然这里没有中央大脑。尽管NXP大约在一年半前宣布与Kalray合作推出Bluebox 3.0解决方案(为安全的汽车高性能计算而设计),但NXP尚未发布其AV/ADAS处理器的路线图。
Domain vs. Zonal
汽车行业希望将之前那些独立的ECU合并为更少的ECU,这种愿望是真实的。然而,NXP的产品与解决方案市场负责人Brain Carlson表示,不同车厂有不同的日程表,路径也不同。一些公司直接采用domain架构,而另一些则从zonal开始。
Carlson说:“Domain是将逻辑软件整合在一起。这就像把基础放到通用软件中,并集中进行OTA。Zonal的重点是简化布线(几乎可以减重80公斤)。”
Carlson表示,一些车厂可能很快就会进入zonal。其他公司则可能是domain和zonal的混合架构。而NXP希望迎合OEM的需求,无论他们发展到什么架构。
正如Carilson解释的那样,实时应用会分布在整个车辆上。他说,S32Z和S32E的优势是“在车辆的多个地方都可以部署”。
迈向5nm
NXP此前制定了一项很有野心的计划,计划将其汽车处理器推进到5nm制程。这让许多人都感到震惊,因为大多数汽车MCU仍在传统节点上。
该计划似乎正在按计划稳步推进。上个月在Computex 2022的主题演讲中,NXP的CEO Kurt Sievers展示了基于TSMC 5nm的符合ASIL D标准的“测试芯片”。但刚刚发布的S32E和S32Z仍然是16nm。5nm芯片何时会推出?
Carlson解释说:“我们已经在着手设计生产5nm芯片了。我们展示的是我们真有的东西,在这上我们可以实际运行功能应用。当然还不包括所有的东西。”5nm芯片的软件尚未准备好,仍在逐步完善中。
关于哪种S32处理器会开始采用5nm,NXP并没有给出确切的说法。
Core-to-pin的硬件隔离
S32E和S32Z中最显著的特点是NXP描述的“core-to-pin”的硬隔离。据NXP称,这种方法对于希望在一个新的处理器上结合不同的ECU功能(目前在独立的ECU盒子中执行)的车厂来说是至关重要的。
Carlson解释说,从处理器一直到芯片的管脚,I/O、task、功能和控制都可以在硬件中完全虚拟化。
其他芯片公司提供虚拟化、软件hypervisor或硬件辅助hypervisor。Carlson强调说:“我们提供完整的芯片虚拟化,它们是相互隔离的,看起来就像之前的盒子。”
S32Z和S32E都具有“处理器core-to-pin”的硬件虚拟化能力,允许“多个实时应用可以同时在设备上开发和运行”。
Carlson说,这种硬件虚拟化为处理器任务分配了相关的内存、外围设备、内存带宽和设备(I/O)管脚。没有其他处理器任务可以干扰。任务就像它们在独立的ECU中一样,作为单独的、孤立的功能出现。
对于希望在同一芯片上集成多个Tier 1应用的OEM来说,这是一个大问题。在S32Z或S32E设备上,来自这些Tier 1的不同应用不会影响其他应用的运行。
在上周的Embedded World活动上,NXP展示了运行8个不同任务的情况,在其中一个任务中注入错误,但其它任务却没有受到任何影响。
未来的计划
当年Qualcomm收购NXP的尝试失败后,NXP看起来在新兴的中央计算之争中毫无准备,也没有合作伙伴。这是因为NXP可能一直指望Qualcomm会分享AI和ML方面的能力。
尽管全自动驾驶车辆尚未量产,但已经有行业人士就开始认为,Nvidia、Qualcomm和Intel/Mobileye已经赢得了AV/ADAS市场。当然,也有不同观点,认为在赢家出现之前还有很长的路要走。
NXP认为下一代汽车架构的持续迭代是一个积极的信号。
随着OEM努力减少ECU的数量,需要一种解决方案,使不同供应商(Tier 1、集成合作伙伴)的软件能够很好地运行在同一设备中。在这里,NXP看到了推动core-to-pin的机会。
Carlson说:“OEM希望由各方开发的软件能在同一个设备上运行。但你会怎么做呢?你能协调他们一起工作吗?不难想象,这些应用为争夺资源会相互厮杀。”
但通过core-to-pin的硬隔离,NXP希望能够提供和平共处的方法。