本文由半導體產(chǎn)業(yè)縱橫編譯自EETimes
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電子設備于 1968 年首次出現(xiàn)在汽車中，當時大眾汽車在大眾1600轎車的發(fā)動機中安裝了電子控制單元 (ECU)，以幫助控制燃油噴射。今天，汽車電子無處不在，控制或協(xié)助車輛操作和性能的各個方面。據(jù)德勤稱，電子產(chǎn)品現(xiàn)在占新車總成本的40%以上，而2000年這一比例僅為18%。
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將計算技術集成到汽車的各個方面已經(jīng)改變了汽車原始設備制造商處理設計、工程和制造的方式。直到過去十年，汽車電子設備都使用平面架構，其中嵌入式ECU以有限的方式一起運行。聯(lián)網(wǎng)汽車和自動駕駛汽車的進步導致汽車制造商在處理汽車電子設備的通信架構方面存在分歧。
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同時，將傳感器引入車輛架構進一步加速了對更大計算能力的需求，用來處理和分析結果數(shù)據(jù)。車輛的這些方面導致了設計現(xiàn)代車輛的不同設計理念，包括從領域架構擴大到更新的區(qū)域和中央架構。
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?域（Domain）架構?
戴姆勒和寶馬等傳統(tǒng)汽車制造商普遍偏愛域處理架構，因為他們長期以來一直將 ECU 集成到特定功能，如發(fā)動機和變速箱控制、氣候控制、防抱死制動和停車輔助。這更像是對舊的扁平ECU架構的改進和優(yōu)化，而不是設計演變或轉(zhuǎn)型。
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域架構專注于在通用域控制器或網(wǎng)關下聚合功能相關的ECU。這在動力總成、底盤、信息娛樂和乘客舒適度領域引入了細分的ECU。這種域架構沒有針對布線進行優(yōu)化，因為每個功能域的ECU都分散在整個車輛中。
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?區(qū)域（Zonal）架構?
然而，汽車制造商現(xiàn)在正在向新架構發(fā)展，以應對日益復雜的高級駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS)和自動駕駛要求。作為這些轉(zhuǎn)變的證據(jù)，戴姆勒在2020年宣布，它正在與英偉達共同開發(fā)一種新的軟件定義計算架構。同樣，高通在2021年底宣布，它正在與寶馬合作開發(fā)其下一代AV系統(tǒng)。
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如前所述，這些傳統(tǒng)汽車OEM的流行架構之一是新的區(qū)域架構。這種方法通過將物理上靠近的ECU組合在單個區(qū)域控制器下來解決域架構的缺點。其優(yōu)點是減少了布線和重量，但以增加軟件復雜性為代價。這是因為區(qū)域控制器必須能夠根據(jù)功能區(qū)分連接到它的ECU之間的流量。
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以領域為中心的方法向區(qū)域架構的演進創(chuàng)建了一個跨車輛的網(wǎng)絡系統(tǒng)；電纜從中央服務器向外延伸到網(wǎng)關和傳感器。汽車制造商可以輕松地向上和向下擴展區(qū)域架構，以支持整個車輛的更多傳感器和電子設備。它還允許增加車輛模型模板變體的靈活性。
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?中央(Central)架構?
另一方面，特斯拉和 Waymo 等公司往往更喜歡中央處理架構，在這種架構中，制造商將大部分計算能力放在一個中央處理器中。這部分是因為這些汽車制造商無法使用遺留設計或技術負擔。
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對于一些汽車制造商來說，盡快實現(xiàn)ADAS Level-5自主性至關重要。就Waymo而言，它們并沒有實現(xiàn)車輛的所有駕駛功能，例如發(fā)動機控制或制動。相反，他們專注于管理用于自動駕駛的傳感器。Waymo將其技術與Jaguar I-Pace等現(xiàn)有車輛進行了集成。
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SAE J3016駕駛自動化級別，其中5級被歸類為在所有條件下完全自動駕駛，無需駕駛員干預。來源：SAE
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制造商在追求5級時利用的集中式方法的一個主要優(yōu)勢是他們可以輕松地分發(fā)軟件更新，這允許更快速實驗和新功能的引入。將自己視為技術公司和汽車公司的制造商發(fā)現(xiàn)，在消費者收到車輛后經(jīng)常添加新功能，這是客戶對消費電子產(chǎn)品的期望。
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此外，集中式方法可以提高車輛安全性，因為沒有那么多復雜的區(qū)域網(wǎng)關需要保護。制造商可以更輕松地分發(fā)無線更新以修補任何安全風險。
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另一方面，讓一個集中式單元處理大部分處理會帶來一些額外的挑戰(zhàn)，其中一個是單點故障。鑒于選擇集中式架構的公司也在使用額外的傳感器來實現(xiàn)車輛自動駕駛，因此車輛還必須快速移動和處理大量數(shù)據(jù)而不會出錯。這對車輛的軟件增加了過高的處理性能要求。
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CPU的任何問題通常都是災難性的，并且需要制造商實施冗余以限制影響中央單元的問題的可能性。
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雖然這三種架構都是從不同汽車制造商的特定經(jīng)驗和需求演變而來的，但許多關注該市場的分析師認為集中式架構是汽車架構的最先進演進。這些觀察家認為，當行業(yè)最終過渡到完整的自動駕駛汽車時，集中式架構可能會占據(jù)主導地位。
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盡管時間仍然不確定，但我們很可能在短期內(nèi)看到汽車架構的持續(xù)快速創(chuàng)新。
*聲明:本文系原作者創(chuàng)作。文章內(nèi)容系其個人觀點,我方轉(zhuǎn)載僅為分享與討論,不代表我方贊成或認同,如有異議,請聯(lián)系后臺。
