恩智浦汽車芯片新思路:軟件定義汽車、虛擬SoC、系統解決方案
2023-11-10 18:54:27 NancyZHOU，EETOP電氣化如今已然成為一個全球化議題。人們希望各種設備都能更具自我管理和自治的能力，擁有能實現思考和行動的系統。與此同時，不同的系統之間也需要能夠進行相互的溝通與連接，從而更好地管理端到端的能源使用。以汽車為例，過去汽車只是一個交通的工具，而現在汽車卻成為了集成各種技術、能夠移動的終端設備。再過幾年，可能連汽車里的布置都與現在不同了。
今天，中國電動汽車的發展之快速令人驚嘆。就好比當初談到手機，十萬曾經就是一個很大的量級，而現在汽車的制造都是幾十萬，并且正在向超百萬的平臺發展。恩智浦全球資深副總裁、大中華區主席李廷偉博士分享說：“OTA軟件不斷迭代，軟件定義汽車，汽車架構的簡化都變成了現實。中國的客戶是快魚吃慢魚，不是大魚吃小魚，速度至關重要。”
李廷偉博士,恩智浦全球資深副總裁、大中華區主席
汽車正在重塑生態系統
近幾年，受多重因素影響，市場環境一直在不斷變化。這種“變化”不僅僅影響了產品、技術和認知，且已經演化為一場突破性的、顛覆性的范式變革。這一范式變革正在深刻地改變整個行業，而所有這些因素最終還是歸結于商業的本質，即需要同時具備差異化和規模化。
據恩智浦市場及銷售副總裁、大中華區汽車電子業務總經理劉芳介紹，恩智浦于2022年在行業內推動了一個項目，即新能源客戶賦能中心（ECEC）。這項服務致力于在芯片之外，幫助產業鏈的合作伙伴在產品的設計、規劃、質量和生產制造上形成個性化的生產模式和高質量的產品，以及更可持續的設計、可靠性和測試驗證的平臺和方案。它是一個系統性的提升，而不僅僅是一個芯片、一個電子電氣模組，換而言之，它不再是一個部件，甚至生產線。該服務最終提升的將是一個完整的產品，甚至可以是結構件所帶來的整體的高質量、低成本以及高魯棒性的最終產品。
劉芳，恩智浦市場及銷售副總裁、大中華區汽車電子業務總經理
事實上，汽車行業正在重塑生態系統。傳統的供應鏈仍然存在，但在整個市場所占的比重已經相對較小。現在的供應鏈更強調協作，必須與所有相關方共同合作，應對每次新出現的、能夠增加價值的參與者，包括軟件供應商、芯片制造商和OEM等，必須考慮如何合作，如何增進協作，以實現更加迅速的創新。
恩智浦希望能幫助客戶重新定義汽車，一方面關于硬件，要簡化重新配置計算，使汽車更加高性能，從而達到功能安全和信息安全。另一方面是關于軟件，軟件必須要有更宏大的思維，能夠在云上進行虛擬的開發。恩智浦資深副總裁、汽車微控制器總經理Manuel Alves Mendes表示：“我們將持續地進行軟件的部署，擴展到汽車的整個生命周期，同時優化軟件和硬件的配合。”
Manuel Alves Mendes ，恩智浦資深副總裁、汽車微控制器總經理
軟件定義汽車
李廷偉博士分享說 ：“恩智浦每年有52%以上的收入來自于汽車業務，我們在汽車領域中的MCU/MPU和非功率模擬器件都是全球第一。”作為創新的領先者，恩智浦希望能夠跟隨最新的趨勢，成為其中關鍵的技術供應商。
說到軟件會想到“向左轉”、“向右延伸”。傳統上說“向左轉”，就是在有芯片出現之前就開始設計。為了要做到這一點，必須要有芯片的模塊，包括虛擬的產品模塊也必須要有供應。Manuel Alves Mendes分享說：“新的'向左轉'的策略，則是不僅在芯片出現之前，即使是芯片出現之后，也可以用云上的虛擬環境進行合成來持續地改善和部署軟件。”
為此，恩智浦與生態伙伴正在共同推進虛擬SoC。在虛擬的環境中進行升級，能夠縮短整個發布周期，也能夠在開發車輛的同時開發軟件，這也是“向右延伸”的要義。雖然硬件已經存在了，但這么做速度仍快得多，而非重新去升級硬件,因此這是汽車軟件開發的一種新現實。
李廷偉博士介紹說：“現在我們在芯片上往往集成五六十家不同的軟件，并且這些軟件集成后是商業化可用的，我們的客戶可以直接更快捷地簡化開發。”
據介紹，恩智浦具體的軟件開發圍繞在雷達安全以及系統方面展開，而這一基礎的平臺就是恩智浦的S32產品組合。
系統級解決方案
當前，車輛架構正在發生巨大變化，以滿足軟件定義未來的要求。恩智浦建立的S32系列產品組合是集合軟件和硬件的平臺。平臺的核心是圍繞ARM核來構建架構，同時能涵蓋多個技術節點，如功能安全，支持ASIL D標準等。在硬件方面，包括電源管理、不同需求的許可協議的物理連接，同時和以太網的切換來提供計算解決方案。
Manuel Alves Mendes介紹說：“7年之前我們就推出了這個平臺，現在我們則使之成為一個完整的現實。一個真正的平臺是可以涵蓋各代技術來進行擴展的，這是我們多年來一直孜孜以求的目標。”
為了實現軟件定義汽車，這個平臺的架構有三層：
最上面一層是策略層，給車輛升級并進行軟件的部署，負責車輛中的數據管理。這一層是非常典型的高性能計算組件，涵蓋車載信息娛樂系統（IVI）和高級駕駛輔助系統（ADAS）。
中間層是本地智能化信息系統，是關于優化的，實現制造的優化并進行軟件的升級。據介紹，它不是關閉的，有更小的一些能夠進行遠程連接的傳感器。
此外整個的系統中還有一些從來沒有變化的部分，比如車窗，都可以在這三層進行優化，讓整個汽車行業變得更加便捷高效。
今天很多的計算系統是分散的，恩智浦在考慮的是不同的計算系統如何在車輛中整合。恩智浦認為，整合的解決方案能夠更好的獲取各種應用。如模擬能力加入到通用的MCU解決方案中，模擬的能力包括電源管理、通訊，以及在物理層的一些能力，同時還包括了電源MOSFET，這種可拓展的解決方案能讓更多的IC實現相應的功能。這其實不是一件新的事情，基于市場需求的新解決方案已經成為了恩智浦S32組合的一部分。
此外，S32產品組合還有極強的可擴展性深度。從高端5納米層級，一直到90納米的集成解決方案，用戶都能夠在系統的底部驅動電機。并且軟件完全可重復利用，還可以繼續使用自己的開發基礎設施。
當前汽車市場競爭激烈，OEM們希望獲得更大的市場份額。然而，競爭對手眾多，汽車制造商面臨著諸多重大挑戰：愈發復雜的汽車架構、需要加快平臺和架構的上市速度、電氣化解決方案的效率，以及成本。
Manuel Alves Mendes自豪的說：“縱觀目前的市場，其他的產品都是ASIC類型的解決方案，我們也有這類產品，并且和S32的戰略形成互補。S32平臺，對于行業來說是獨一無二的。因為不需要去重新設計和開發，我們能夠幫助客戶及客戶的客戶的研發更快、更可復用、產品更有魯棒性。無論對我們還是對我們的客戶，這都是真正的雙贏。“
恩智浦中國
李廷偉博士分享說：“在電氣化領域，中國已經走在了世界的前列，不但是汽車中的電源管理、電子控制系統，還有車外所涉及到的儲能、充電樁等等。電氣化才剛剛開始，而中國在這一領域已經走在了全球的領先位置。”
那么，恩智浦如何助力中國汽車的發展呢？李廷偉博士表示，恩智浦所做的是基礎建設一樣的工作，就好比座艙里不一定有恩智浦，但是整車的架構里一定會有恩智浦的存在。恩智浦扎根中國已近40年的時間，從產品布局、研發投入、人員投入等，都非常重視中國市場 。
日前，恩智浦又正式啟動其在天津的“恩智浦中國電氣化應用實驗室”。據介紹，該實驗室涵蓋能源管理、電子電氣架構、底盤、新能源電池、門級驅動和電池兼容等一系列的產品、技術、方案，以及可靠性試驗的實驗室環境。
劉芳分享說：“針對汽車，我們在整體戰略上將更加聚焦應用領域，如新能源汽車中，高級輔助駕駛、自動駕駛里的傳感器端、毫米波雷達、成像雷達，以及我們對未來電子電氣架構的變革，軟件定義汽車的理解等，這些都將會是恩智浦未來聚焦投資、投入和分享的核心領域。”
當下，邊緣計算開啟了一個新的時代，它融合了AI、智能互聯、智能工廠等很多要素，是一個非常巨大的市場。同時，邊緣計算也提出了許多新的要求：超低功耗、功能安全、系統安全、實時處理。在汽車業務之外，恩智浦的業務范圍還包含工業、通信基礎設施、移動等，從這個角度來說，恩智浦是在為整個的生態系統提供完整的解決方案。
恩智浦半導體高級模擬業務部垂直市場及系統解決方案資深總監Clara Otero Perez表示：“恩智浦在汽車領域正在研究的項目包括：如何為電動汽車充電，如何利用汽車為家庭充電，以及如何管理家庭內部的電動汽車，如何與行業進行連接，如儲能行業，能源配送，以及能源電表等。因此，這是一個全新的生態系統，將原本分散在不同行業中的供應商匯聚起來。為實現這一目標，恩智浦不僅僅制造芯片和零部件，還希望構建系統來幫助客戶，提供預先集成系統的解決方案。”
速度是中國市場非常重要的特色之一。想提高速度，就需要讓整個系統有更好的參照設計，這種設計不僅能使客戶更快地體驗產品特性，更快地做出決策，同時也能夠幫助他們更快地進行研發和制造。
隨著這幾年中國foundry興起和能力的提升，恩智浦將有機會把過去在全球不同foundry進行的生產轉移到中國來。李廷偉博士透露說：“目前，恩智浦在天津擁有一家世界一流的封測廠，恩智浦全球50%的MCU芯片都在這家工廠進行封測。今年5月，我們在天津啟動了人工智能創新中心的二期項目。未來幾年，我們也期望能夠將芯片的制造轉移到中國來，讓本地制造能夠更好地提升供應鏈韌性。”
