汽车电子架构演变与芯片发展趋势

第二十三期回顾

当前，汽车功能复杂多变，特别是自动驾驶、车联网的出现，正在倒逼汽车电子架构的革新。在软件定义汽车的新时代，汽车电子架构是汽车智能化发展的基础，整车电子架构正日益成为各大厂家着力完善的重要领域之一。同时，我们的汽车正在从内燃机引擎转向电动车，这也会带来架构上的改变，行业会朝向域控制器发展。这就对整车电子架构提出了全新的挑战。那么，未来汽车电子架构将如何演变？汽车电子芯片的发展趋势又如何？

2021年第一场《安创“芯”视野》（总第23期），邀请到了Arm中国汽车市场高级经理舒杰，他以汽车电子架构演变与芯片发展趋势为题，围绕上述问题进行了分享。

（以下是分享内容整理）

今天，我会就新一代电子电气架构下Arm在汽车方面的一些产品或者Arm与芯片演进的关系给大家进行分享。我叫舒杰，在Arm中国负责汽车生态业务。现在，Arm对汽车业务是比较重视的。如果大家关注过Arm的芯片的话，或多或少会了解到现在的自动驾驶、智能座舱、ADAS等都会用到Arm核的芯片。所以，我今天分享的内容是新一代电子电器架构的演变以及芯片的发展趋势，主要分为以下四个方向：整车电子电器架构的发展趋势、域控制器设计趋势、Arm汽车IP、Arm汽车生态。

第一部分：整车电子架构的发展趋势

首先，我们先来看整车电子电器架构的发展趋势。大家也知道，现在汽车发展得越来越快，一些新的架构陆陆续续出现。对于传统架构，我们就会发现它们存在很多痛点，比如说有太多的ECU。据说过去20年，每年会有2~3个ECU增加。当然如果是高端车，它增加会越来越多。另外，车的线束越来越复杂。不仅线束会比较多，而且线束本身也会增加车的重量。此外，这种传统的架构也不方便增加功能，需要改进子系统的集成。?那对于电子电器架构来说，促使它发展的驱动力因素主要是下面这些方面。

第一、汽车需要更加灵活的计算。

第二、汽车需要加进一些功能。

第三、软件定义汽车其实也需要电子电器架构去做更新。

最后、自动驾驶、电动化等都离不开新的EE架构的支持。?而关于新架构的趋势，有这几个方面：集中化控制、更简单的边缘控制节点、标准化的解决方案、应用整合及使用虚拟化技术。

车载E/E架构的发展趋势

左边的图是传统架构，它属于多ECU的架构。后来随着计算量的爆炸式增长，开始进入域的架构。中间的这个域架构，浅蓝色的部分有几个域控制器，它把几个ECU的功能集成在了一起。而且每个域控制器都承担着特定的功能，比如说有座舱域、ADAS或者自动驾驶域、动力域、车身域等等。我们对域的划分其实有很多，不过怎么划分是根据每家公司的电子电器架构的设计而定的。

那随着计算量的进一步增加，将进入到中央化的架构，就是我们最右边的架构。如果大家仔细看，会发现这种架构跟现有的数据中心或者说那种高性能的计算机很类似，只不过，这是一台车载的嵌入式高性能计算机。这台计算机连接了很多区域网关，而这些区域网关又可以连接各种传感器和作动器。所以大家也可以把这些区域网关的节点当成边缘计算节点。边缘计算节点就可以通过实时总线，比如图里看到的TSN跟中央计算机相连（当然未来还会有其它的实时总线新技术出现）。

嵌入式高性能计算机

从目前的研究来看，车载高性能计算机的架构很可能是刀片架构，比如刀片式的计算节点会有这种CPU、GPU。大家可以看看最左边的图，里面有CPU、GPU。中间的图也有CPU和GPU。但是在最右边的图就发现它是由CPU、GPU和NPU组成的。其实Arm在这一块的投入是比较大的，Arm有很多高性能的CPU和GPU用于这种架构当中。这种架构跟大家了解的云服务器也很像，但很大的不同之处是它的异构性。此外，这种架构需要考虑实时性和安全性，所以整个系统当中不仅需要有通用的服务也要有实时的服务和安全的服务。这样一来，就给整个系统增加了额外的难度。

面向服务的架构（SOA）

从架构来看，它依然跟云端或者边缘端的高性能计算很像，但不一样的地方是它有异构的计算节点以及在Hypervisor上的应用。大家来看左边的图，它的顶部有一些可用的软件服务；接着来看灰色的抽象层部分，它可以提供本地的设备抽象层和远程的设备抽象层。这里很关键的一点是它不仅仅有普通OS的通用服务可以编配，也有RTOS即实时的操作系统的服务可以编配。所以对于汽车的应用来说，我们可以复用云计算的编配系统获取通用的服务和嵌入式的服务。

文章来源：《电子设计工程》 网址: http://www.dzsjgc.cn/zonghexinwen/2021/0413/1110.html