“硅”將加速自動(dòng)駕駛時(shí)代的到來

如今，一級(jí)供應(yīng)商之間的結(jié)合讓 OEM 廠商愈發(fā)難以真正脫穎而出，我們發(fā)現(xiàn)，如今很多協(xié)助汽車廠商實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整合的系統(tǒng)集成商，往往需要整合來自多達(dá) 20 或 30 家公司的軟件。

瑞薩公司開始采取新的策略，以應(yīng)對(duì)日益復(fù)雜的軟硬件網(wǎng)絡(luò)以及軟件開發(fā)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(chǔ)材料之一，而且這一趨勢(shì)還將隨著自動(dòng)駕駛熱潮的升溫而繼續(xù)加速。如今，微控制器已經(jīng)成為車輛電子設(shè)備系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分，而隨著固態(tài)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(quán)衡的場(chǎng)景。

微控制器是汽車行業(yè)提升燃油經(jīng)濟(jì)性、增加信息娛樂系統(tǒng)及推出更多自動(dòng)駕駛功能的基礎(chǔ)，也是汽車行業(yè)擴(kuò)大軟件使用范圍，進(jìn)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(tǒng)業(yè)務(wù)部副總裁 Amrit Vivekanand 表示，“如今，軟件部分已然成為車輛研發(fā)成本中的‘大頭’。很多決策是用舊版軟件做出的，但如果繼續(xù)使用這些軟件就意味著沒有新軟件開發(fā)。因?yàn)楫?dāng)您的系統(tǒng)中有四十多個(gè)模塊同時(shí)進(jìn)行相互對(duì)話時(shí)，爆炸式的軟件交互需求將成為一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)?！?/p>

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(shí)管理所有模塊之間的通信。此外，這些單元還必須同時(shí)執(zhí)行診斷程序，并檢查系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)汽車工程師在選擇微控制器時(shí)，時(shí)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(shù)。

Vivekanand 表示，“在面臨更高的運(yùn)算需求挑戰(zhàn)時(shí)，你要做的并不是簡(jiǎn)單地增加運(yùn)算能力，而是在既定的功率水平下提高運(yùn)算能力。因?yàn)楣β蕰?huì)影響熱量，而熱量將直接影響系統(tǒng)的可靠性。毫無疑問，軟件運(yùn)行肯定會(huì)消耗電力，具體功耗則與芯片設(shè)計(jì)有很大關(guān)系。”（Amrit Vivekanand先生畢業(yè)于美國杜克大學(xué)電子計(jì)算機(jī)工程專業(yè)，并取得碩士學(xué)位）

在搭建控制架構(gòu)時(shí)，電子工程師經(jīng)常會(huì)面臨需要權(quán)衡利弊的場(chǎng)景。芯片設(shè)計(jì)人員需要決定哪些功能可以轉(zhuǎn)移到硬件，哪些功能可以用軟件實(shí)現(xiàn)，從而保證靈活性。在任何場(chǎng)合下使用硅材料幾乎都可以降低功耗，但這勢(shì)必會(huì)增大芯片尺寸并降低靈活性。使用軟件完成各項(xiàng)任務(wù)可以縮小芯片的尺寸，但相應(yīng)的功耗卻會(huì)產(chǎn)生極大的熱量。

合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)

整車廠需要將數(shù)十個(gè)半導(dǎo)體和數(shù)百萬行軟件代碼整合到這樣一個(gè)巨大的移動(dòng)機(jī)電系統(tǒng)中，而對(duì)硅材料的選擇也凸顯了他們面臨的復(fù)雜挑戰(zhàn)。在此背景下，汽車行業(yè)決心通過攜手生態(tài)系統(tǒng)中的不同合作伙伴，共同解決這一復(fù)雜問題。

Vivekanand 表示，“建立生態(tài)系統(tǒng)的主要目的是縮短上市時(shí)間。比如，當(dāng)OEM需要一個(gè)虛擬機(jī)管理程序時(shí)，他們當(dāng)然可以選擇自己研發(fā)，但也可以直接與一家深耕相關(guān)技術(shù)的專家公司合作，這樣來說，研發(fā)速度要更快一些?！?/p>

這些聯(lián)盟也可以就接口問題達(dá)成一致，但由于缺乏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和變量數(shù)量的差異，這并不容易。不過，AUTOSAR 和 Adaptive AUTOSAR 的存在將發(fā)揮重要作用。在軟件方面，目前的操作系統(tǒng)數(shù)量眾多，絕大部分規(guī)模較小的公司很難自行研發(fā)并維護(hù)應(yīng)用程序。

“舉個(gè)例子，安全操作系統(tǒng)領(lǐng)域就有多家供應(yīng)商。一些公司認(rèn)為，在隨便一個(gè)系統(tǒng)上運(yùn)行一些應(yīng)用程序應(yīng)該不難，但事實(shí)并非如此。如果你是一家規(guī)模不大的第三方公司，你可以為一個(gè)操作系統(tǒng)開發(fā)一個(gè)版本，為另一個(gè)操作系統(tǒng)開發(fā)另一個(gè)版本，但你永遠(yuǎn)不能為所有操作系統(tǒng)都開發(fā)適合的版本?！盫ivekanand 表示，自動(dòng)駕駛轉(zhuǎn)型的影響將波及很多方面，包括大家對(duì)安全的看法。如果自動(dòng)駕駛系統(tǒng)發(fā)生故障，車輛可能會(huì)將控制權(quán)交還給人類駕駛員。

Vivekanand 斷言，“如今，人們關(guān)注的是功能性安全，也就是確保系統(tǒng)即使出現(xiàn)故障也不會(huì)導(dǎo)致安全問題。然而，在未來的自動(dòng)駕駛汽車領(lǐng)域，人們可能希望系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，不但不會(huì)產(chǎn)生任何安全問題，甚至也不會(huì)影響系統(tǒng)的正常功能。這樣即使車輛的自動(dòng)駕駛功能不能使用了，駕駛員也仍然可以使用這些系統(tǒng)功能?！?/p>

準(zhǔn)備就緒：圖形處理器

安全相關(guān)傳感器的爆炸式增長(zhǎng)帶來了攝像頭、雷達(dá)和激光雷達(dá)的海量圖像處理需求，也為 GPU 在車輛系統(tǒng)中的應(yīng)用與推廣提供了機(jī)會(huì)。這些高度并行的微處理器也處于人工智能革命的風(fēng)口浪尖。目前，瑞薩與其生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴共同開發(fā)的自動(dòng)駕駛平臺(tái)，就采用了GPU 和一些應(yīng)用專用標(biāo)準(zhǔn)部件。

“我們使用 GPU 處理圖像，自行研發(fā)部分GPU 功能，這是我們產(chǎn)品線的一部分，而且也拿到了 Imagination Technology 的 GPU 許可證，”Vivekanand說，“對(duì)于深度學(xué)習(xí)等特殊應(yīng)用，我們擁有一些硅材料定制應(yīng)用知識(shí)產(chǎn)權(quán)。這就是我們的技術(shù)路線——我們認(rèn)為這種做法非常有效?！?/p>

目前，整個(gè)汽車供應(yīng)鏈也在努力提高互聯(lián)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(lián)性并不僅僅指無線、云端和車輛之間的溝通，同時(shí)也涉及車輛內(nèi)部模塊之間的通信，也就是利用來自傳感器的數(shù)據(jù)，重新對(duì)模塊進(jìn)行刷新，并在車輛內(nèi)外傳輸數(shù)據(jù)?！?/p>

對(duì)互聯(lián)汽車而言，最根本的安全問題將歸結(jié)于微控制器的選擇。芯片制造商的許多芯片都設(shè)置了可信區(qū)域和加密模塊，但是可信區(qū)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(qū)域，）我們將更難鎖定芯片，更難發(fā)現(xiàn)芯片的故障原因。如果芯片發(fā)生故障，你肯定希望讓其進(jìn)入調(diào)試模式，尋找問題所在。而當(dāng)芯片已經(jīng)被鎖定時(shí)，調(diào)試的難度就會(huì)增加，這些問題都需要權(quán)衡?！?/p>

這種權(quán)衡和轉(zhuǎn)變發(fā)生在各個(gè)級(jí)別。創(chuàng)業(yè)公司開始在這個(gè)行業(yè)扮演越來越重要的角色，這也讓OEM所處的環(huán)境更加復(fù)雜。與此同時(shí)，OEM多年來一直依靠的大型公司也在進(jìn)行一些改變。

“如今，一級(jí)供應(yīng)商之間的結(jié)合讓 OEM 廠商愈發(fā)難以真正實(shí)現(xiàn)差異化，”Vivekanand 說，“我們發(fā)現(xiàn)，如今很多協(xié)助汽車廠商實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整合的系統(tǒng)集成商往往需要整合來自多達(dá)20 或 30 家公司的軟件?！?/p>

一些汽車制造商希望通過內(nèi)部努力應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。如今，軟件已經(jīng)成為讓不同品牌和車型脫穎而出的主要原因。一些廠商會(huì)將部分編程工作轉(zhuǎn)為內(nèi)部進(jìn)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(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)提供參考和基礎(chǔ)。

“軟件行業(yè)已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化，OEM正在更多開發(fā)自己的軟件。”Vivekanand 表示，“芯片制造商也在開發(fā)更多的軟件，主要用于衡量汽車制造商關(guān)心的指標(biāo)。當(dāng)我們希望成為一家車載信息娛樂系統(tǒng)提供商時(shí)，必須首先證明我們的芯片系統(tǒng)能夠滿足汽車廠商對(duì)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?！?/p>