如今,一級供應商之間的結合讓 OEM 廠商愈發難以真正脫穎而出,我們發現,如今很多協助汽車廠商實現系統整合的系統集成商,往往需要整合來自多達 20 或 30 家公司的軟件。
瑞薩公司開始采取新的策略,以應對日益復雜的軟硬件網絡以及軟件開發人員不斷增加的局面。
與鋼鐵一樣,硅如今也已成為汽車制造中必不可少的基礎材料之一,而且這一趨勢還將隨著自動駕駛熱潮的升溫而繼續加速。如今,微控制器已經成為車輛電子設備系統中不可或缺的重要組成部分,而隨著固態傳感器和圖形處理單元(GPU)的加入,汽車工程師未來將面臨眾多需要考量權衡的場景。
微控制器是汽車行業提升燃油經濟性、增加信息娛樂系統及推出更多自動駕駛功能的基礎,也是汽車行業擴大軟件使用范圍,進而推出更多新特色和新功能的主要原因。
瑞薩科技公司(Renesas)汽車系統業務部副總裁 Amrit Vivekanand 表示,“如今,軟件部分已然成為車輛研發成本中的‘大頭’。很多決策是用舊版軟件做出的,但如果繼續使用這些軟件就意味著沒有新軟件開發。因為當您的系統中有四十多個模塊同時進行相互對話時,爆炸式的軟件交互需求將成為一個巨大的挑戰。”
微控制器必須以極快的速度處理所有軟件交互過程,并同時管理所有模塊之間的通信。此外,這些單元還必須同時執行診斷程序,并檢查系統的運行狀態。當汽車工程師在選擇微控制器時,時鐘速度和吞吐量的確非常重要,但這絕不是唯一重要的參數。
Vivekanand 表示,“在面臨更高的運算需求挑戰時,你要做的并不是簡單地增加運算能力,而是在既定的功率水平下提高運算能力。因為功率會影響熱量,而熱量將直接影響系統的可靠性。毫無疑問,軟件運行肯定會消耗電力,具體功耗則與芯片設計有很大關系。”(Amrit Vivekanand先生畢業于美國杜克大學電子計算機工程專業,并取得碩士學位)
在搭建控制架構時,電子工程師經常會面臨需要權衡利弊的場景。芯片設計人員需要決定哪些功能可以轉移到硬件,哪些功能可以用軟件實現,從而保證靈活性。在任何場合下使用硅材料幾乎都可以降低功耗,但這勢必會增大芯片尺寸并降低靈活性。使用軟件完成各項任務可以縮小芯片的尺寸,但相應的功耗卻會產生極大的熱量。
合作伙伴生態系統
整車廠需要將數十個半導體和數百萬行軟件代碼整合到這樣一個巨大的移動機電系統中,而對硅材料的選擇也凸顯了他們面臨的復雜挑戰。在此背景下,汽車行業決心通過攜手生態系統中的不同合作伙伴,共同解決這一復雜問題。
Vivekanand 表示,“建立生態系統的主要目的是縮短上市時間。比如,當OEM需要一個虛擬機管理程序時,他們當然可以選擇自己研發,但也可以直接與一家深耕相關技術的專家公司合作,這樣來說,研發速度要更快一些。”
這些聯盟也可以就接口問題達成一致,但由于缺乏相關標準和變量數量的差異,這并不容易。不過,AUTOSAR 和 Adaptive AUTOSAR 的存在將發揮重要作用。在軟件方面,目前的操作系統數量眾多,絕大部分規模較小的公司很難自行研發并維護應用程序。
“舉個例子,安全操作系統領域就有多家供應商。一些公司認為,在隨便一個系統上運行一些應用程序應該不難,但事實并非如此。如果你是一家規模不大的第三方公司,你可以為一個操作系統開發一個版本,為另一個操作系統開發另一個版本,但你永遠不能為所有操作系統都開發適合的版本。”Vivekanand 表示,自動駕駛轉型的影響將波及很多方面,包括大家對安全的看法。如果自動駕駛系統發生故障,車輛可能會將控制權交還給人類駕駛員。
Vivekanand 斷言,“如今,人們關注的是功能性安全,也就是確保系統即使出現故障也不會導致安全問題。然而,在未來的自動駕駛汽車領域,人們可能希望系統一旦出現故障,不但不會產生任何安全問題,甚至也不會影響系統的正常功能。這樣即使車輛的自動駕駛功能不能使用了,駕駛員也仍然可以使用這些系統功能。”
準備就緒:圖形處理器
安全相關傳感器的爆炸式增長帶來了攝像頭、雷達和激光雷達的海量圖像處理需求,也為 GPU 在車輛系統中的應用與推廣提供了機會。這些高度并行的微處理器也處于人工智能革命的風口浪尖。目前,瑞薩與其生態系統合作伙伴共同開發的自動駕駛平臺,就采用了GPU 和一些應用專用標準部件。
“我們使用 GPU 處理圖像,自行研發部分GPU 功能,這是我們產品線的一部分,而且也拿到了 Imagination Technology 的 GPU 許可證,”Vivekanand說,“對于深度學習等特殊應用,我們擁有一些硅材料定制應用知識產權。這就是我們的技術路線——我們認為這種做法非常有效。”
目前,整個汽車供應鏈也在努力提高互聯性和安全性,這些相互交織的問題將給車輛中的大部分電子控制單元帶來影響。
Vivekanand 說,“互聯性并不僅僅指無線、云端和車輛之間的溝通,同時也涉及車輛內部模塊之間的通信,也就是利用來自傳感器的數據,重新對模塊進行刷新,并在車輛內外傳輸數據。”
對互聯汽車而言,最根本的安全問題將歸結于微控制器的選擇。芯片制造商的許多芯片都設置了可信區域和加密模塊,但是可信區域的存在將使故障分析變得更加困難。
Vivekanand 解釋說,“(由于存在可信區域,)我們將更難鎖定芯片,更難發現芯片的故障原因。如果芯片發生故障,你肯定希望讓其進入調試模式,尋找問題所在。而當芯片已經被鎖定時,調試的難度就會增加,這些問題都需要權衡。”
這種權衡和轉變發生在各個級別。創業公司開始在這個行業扮演越來越重要的角色,這也讓OEM所處的環境更加復雜。與此同時,OEM多年來一直依靠的大型公司也在進行一些改變。
“如今,一級供應商之間的結合讓 OEM 廠商愈發難以真正實現差異化,”Vivekanand 說,“我們發現,如今很多協助汽車廠商實現系統整合的系統集成商往往需要整合來自多達20 或 30 家公司的軟件。”
一些汽車制造商希望通過內部努力應對這一挑戰。如今,軟件已經成為讓不同品牌和車型脫穎而出的主要原因。一些廠商會將部分編程工作轉為內部進行,因此像瑞薩等芯片制造商也可能將更多需要編寫一些基本程序,為OEM團隊的設計提供參考和基礎。
“軟件行業已經發生了翻天覆地的變化,OEM正在更多開發自己的軟件。”Vivekanand 表示,“芯片制造商也在開發更多的軟件,主要用于衡量汽車制造商關心的指標。當我們希望成為一家車載信息娛樂系統提供商時,必須首先證明我們的芯片系統能夠滿足汽車廠商對傳輸速率和路徑的要求,并清楚地展示芯片到底是如何工作的。”
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原文標題:”硅“ 推動自動駕駛時代的到來
文章出處:【微信號:SAEINTL,微信公眾號:SAE International】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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