恩智浦攜S32CoreRide及5nm芯片方案:引領軟件定義汽車新時代!

芯智訊 2024-06-06 12:00:20

全球汽車産業正加速邁向電動化、智能化、聯網化,軟件定義汽車已經成爲業界共識,在此背景之下,作爲全球領先的汽車半導體公司,恩智浦(NXP)于5月29日在杭州舉辦爲期兩日的恩智浦汽車生態技術峰會,並發布了全新S32 CoreRide開放平台及基于5nm的解決方案,加速推動軟件定義汽車的演進。

此次峰會彙聚來自汽車産業鏈的近600位嘉賓,呈現了30場行業專家的前沿技術分享,26 個系統級解決方案和包括量産車型的産品演示,並設有15 個合作夥伴展區,旨在打造汽車生態圈的交流盛會。恩智浦半導體全球執行副總裁、高級模擬業務總經理Jens Hinrichsen,恩智浦半導體全球資深副總裁、大中華區主席李廷偉博士,恩智浦半導體全球資深副總裁、汽車系統與市場負責人Sebastien Clamagirand,恩智浦半導體全球資深副總裁、新能源及驅動系統産品線總經理李曉鶴先生,恩智浦半導體副總裁、大中華區汽車電子總經理劉芳女士,恩智浦半導體全球現場質量副總裁Stephan Lehmann等恩智浦高管也均出席了此次論壇。

軟件定義汽車趨勢之下,恩智浦由芯片供應商轉向系統級解決方案提供商

隨著汽車産業的不斷發展,軟件在汽車中的地位和作用愈發重要,軟件定義汽車(Software-Defined Vehicle, SDV)已經成爲行業的主要趨勢之一。軟件定義汽車不僅僅是指通過軟件來控制汽車的各種功能,更是通過軟件的不斷升級和優化來提升汽車的整體性能和用戶體驗。

傳統汽車的功能的升級主要依賴于硬件的升級,而隨著汽車功能的不斷增加,所需要的電子控制單元(ECU)和網絡節點也就越多,而每個ECU都有獨立的軟件和硬件,這將導致汽車的軟硬件複雜度上升,使得汽車廠商在設計自己的電氣架構時面臨巨大壓力。此外,汽車的OTA更新、輔助駕駛功能和車載娛樂系統的加入,更是進一步提升了軟硬件開發的整體複雜度。

而軟件定義汽車則是在不改變或只需小幅改變硬件的情況下,通過軟件升級來實現多種功能的集成和升級。例如,通過軟件更新可以實現自動駕駛功能的提升、車載娛樂系統的升級等。對于車廠來說,軟件定義汽車能夠快速適應市場需求的變化,通過軟件的更新和優化,可以實現功能的靈活調整和擴展,從而滿足不同用戶的需求。同時,通過軟件定義汽車,可以顯著降低汽車硬件計算架構的複雜性和成本,同時提高開發和生産的效率。軟件的模塊化設計和複用性也可使得開發周期縮短,降低成本。

在軟件定義汽車的趨勢之下,主機廠需要從硬件主導開發的模式逐步轉向軟件主導型的開發模式,這也直接打破了原有的汽車行業價值鏈。比如,原來是供應鏈是由芯片原廠到Tier1/Tier2/Tier3再到OEM主機廠的非常線性的供應鏈,汽車主機廠幾乎都不需要跟上遊的半導體芯片廠商打交道。而現在,主機廠越來越多的通過自研、垂直整合等形式,開始直接與半導體廠商、ESM供應商、獨立軟件商、雲服務廠商等進行合作,這些供應商之間也通過高效的生態體系協作來支撐主機廠商的需求,使得整個産業鏈變得越來越短,汽車的開發周期逐漸變短,整個鏈路的響應速度也變得更加迅速。

另外,爲了順應“軟件定義汽車”的大趨勢,主機廠需要實現高度模塊化的開發,在所有平台上重複使用硬件和軟件。軟件和硬件開發合作夥伴需要考慮從組裝電子控制單元到爲車輛開發整個軟件架構,並需要一個芯片爲基礎的平台支持它。也就是說,主機廠需要的是一個可拓展的、支持軟件複用的芯片平台。

對于恩智浦這樣的上遊汽車芯片原廠來說,原本的産品開發主要是以硬件開發爲中心,很多時候都是圍繞著Tier-1的需求,圍繞著每個ECU所需要的硬件産品的技術規格來進行開發。而在軟件定義汽車趨勢之下,汽車軟硬件開始解耦,汽車供應鏈開始重構,現在汽車芯片廠商開始直接以主機廠的需求爲導向,聚焦于芯片平台與主機廠軟件架構的聯合設計開發,從以硬件爲中心匹配客戶需求,轉向了以軟件爲中心匹配最終用戶的需求。

因此,我們可以看到,恩智浦在多年之前已經實現了從MCU到MPU的重大轉型,同時在産品層面上,恩智浦也實現了在芯片的基礎之上集成更多的軟件,其産品組合從一組産品轉變爲一個完整的系統級解決方案,可以根據每個 OEM 的軟件架構進行調整。

比如,恩智浦的S32G網關處理器,其能夠並行處理多個應用程序,在一個MPU中可以支持多個虛擬 MCU。而爲了應對大量軟件引入可能帶來的安全問題,恩智浦在MPU結構中提供強大的隔離功能,允許多個軟件開發人員在他們分配的虛擬MCU中開發應用程序,並且不同應用程序之間互不幹擾,始終滿足對實時性、功能安全、信息安全、可靠性和質量保證等要素的核心要求。恩智浦的一些客戶甚至在一個MPU上運行多達16個不同的應用程序。

Jens Hinrichsen表示:“作爲半導體供應商,恩智浦正逐漸轉變爲提供完整系統級解決方案的企業。這意味著我們將提供定制硬件,優化材料,並在開發硬件時考慮整個系統的表現和性能,再搭配上軟件以及服務。我們還將提供預工程化的解決方案,以顯著降低客戶的總擁有成本並縮短上市時間。當然,我們需要具備高端創新能力,打造最創新的系統。我們無法獨立完成這一任務,必須與所有合作夥伴攜手合作,共同應對挑戰。恩智浦在這一領域具有顯著優勢,尤其是在系統解決方案方面。”

恩智浦S32 CoreRide開放平台

峰會期間,恩智浦正式在中國發布了S32 CoreRide開放平台。該平台不僅彙集了恩智浦成熟的S32計算、網絡和系統電源管理技術,還整合了廣泛的軟件生態合作夥伴的可立即部署的軟件,旨在幫助汽車制造商和一級供應商簡化汽車架構開發的複雜性、降低成本。S32 CoreRide開放平台的推出標志著在應對軟件和硬件集成挑戰方面的重要裏程碑,將推動軟件定義汽車的快速演進。

在恩智浦半導體全球資深副總裁、汽車系統與市場負責人Sebastien Clamagirand看來,汽車行業在實現軟件定義方面有三大挑戰:

1、集成的複雜性。每一個ECU都是一個功能,想要整合一些功能,就需要對這個架構進行調整,需要額外的硬件盒或 ECU——它是硬件和軟件的混合體,包含來自不同供應商的數十個甚至數百個組件。一個元器件要包含這樣的功能,必須是在功能安全的環境下,這個集成是很有挑戰性的。另外,車型的多樣性也增加了另一層複雜性,並增加了所需的集成工作量。這需要不同的、多重的供應商參與進來, 提供操作系統、中間件、虛擬機管理程序和其他軟件組件。最後還需要應用軟件。每一層都建立在上一層的基礎上,産生了幾乎無法維持的複雜性。這種複雜性還可能導致系統性能的降低。

2、可擴展性的限制。車企往往會有多個車型,比如A級的、入門級的、低級的,以及高端豪華車型。可擴展的平台必須無縫跨越所有車輛類別——從最經濟的到最豪華的。車企開發的某一個架構所能實現的功能,必須也可以遷移其他的架構當中,以避免投資的浪費。考慮功能方面的巨大差異——低端汽車可能有 25 個 ECU,而高端車型可能最多有 150 個。要在這些車型上擴展開發工作,如果沒有一致的軟件架構,可能根本無法擴展。沒有通用的軟件基礎,主機廠就無法將開發工作從一個應用程序重複用于另一個應用程序。

3、架構的靈活性。如果的主機廠的汽車架構一開始就是扁平的話,核心功能分散在整個車輛中,每個應用程序都有自己的硬件 ECU。爲了簡化架構,可以將多個 ECU 的功能合並爲一個。但是,如果我們將牽引力控制等關鍵系統與車輛照明等簡單的東西結合在同一芯片上,我們就會面臨潛在的風險。如果照明系統出現故障或使處理器負擔過重,可能會危及牽引力控制對危急情況的響應。這可能會影響車輛的穩定性和安全性。我們必須有一種故障安全的方法來隔離這些功能。同時,汽車制造商不希望采用靜態架構,因爲一旦設置,它就永遠設置好了。他們不希望車輛無法隨著技術和需求的發展而移動功能。車輛架構需要隨著車輛收到的每次更新而動態地重新配置。

爲了解決這些問題,恩智浦與生態合作夥伴設計出了最合適的S32 CoreRide平台,旨在減輕硬件和軟件集成帶來的複雜性。目前,在傳統汽車行業的價值鏈中,OEM廠商想要集成某一項基礎的功能,尋找最好的供應商和最好的解決方案,可能要花很長時間進行集成和優化,然後再去看軟件與硬件如何連接到一起。這個過程需要經曆數月,甚至一、兩年的時間才能集成一些最基本的組件。但是,在恩智浦CoreRide平台支撐下,恩智浦和生態夥伴一起與OEM廠商緊密合作,共同參與決策,可以快速地實現軟硬件的集成,從而充分發揮芯片的性能,提供更聚焦、讓OEM廠商滿意的解決方案。

據介紹,除推出S32 CoreRide平台外,恩智浦還推出了首款基于S32N系列超高集成度處理器的S32 CoreRide中央計算解決方案,采用了最新的5nm制程工藝的S32N55處理器,集成了16個Arm Cortex -R52實時處理器內核,運行頻率爲1.2 GHz,具備高性能、低功耗和高度集成的特點,能夠滿足軟件定義汽車對計算能力的高要求。

具體來說,S32N55處理器的 Cortex -R52內核可以在分離或鎖步模式下運行,可以支持ASIL ISO 26262功能安全級別。兩對輔助鎖步Cortex-M7內核支持系統和通信管理。緊密耦合的集成內存和48 MB系統SRAM可支持快速執行和低延遲訪問。防火牆硬件安全引擎可以爲安全引導、安全服務和密鑰管理提供了信任基礎。

S32N55處理器支持LPDDR4X/5/5X DRAM和NAND/NOR閃存接口進行擴展,並支持內存糾錯和內嵌加密支持功能安全和安全性要求。

S32N55處理器還還集成了先進的網絡技術,擁有時間敏感網絡(TSN)2.5 Gbit/s以太網交換機接口、用于24條CAN FD總線高效內部路由的CAN集線器、四個CAN XL接口和一個PCI Express Gen 4接口,能夠實現車內各個系統之間的高效通信和協同工作,有助于降低布線和系統成本。

作爲S32 CoreRide平台的中央車輛控制器解決方案,S32N55配有恩智浦的系統電源管理功能,可加速客戶設計FS04安全系統電源管理IC,這也是爲支持ASIL D功能安全而共同設計的,結合了PF53用于平台設計的可擴展內核電源,能夠根據系統的工作狀態和需求動態調整電源分配,確保系統的高效運行和低功耗。

最後,借助S32N55的“內核到引腳”硬件隔離和虛擬化技術,其資源可以動態分區,以適應不斷變化的車輛功能需求。車輛功能的硬件強制隔離使汽車制造商能夠安全地整合ECU,簡化軟件開發並支持終身增強和升級。車輛功能可以獨立管理,包括故障處理和複位。他們可以通過S32N55的安全、精細的空中(OTA)升級功能接收獨立的軟件更新,這是SDV隨著時間的推移增強其功能的一項重要功能。

Sebastien Clamagirand指出,“S32 CoreRide平台能夠很好地應對汽車市場所面臨的挑戰,實現一種全新的架構,在架構的演進方面和車輛功能分配方面有充足的靈活性。所以,我們相信通過這樣的産品組合,能夠進一步賦能中國的汽車行業生態系統,更好地應對汽車行業所面臨的挑戰,能夠真正實現車內的硬件和軟件高度集成。”

在發布會上,恩智浦的重要生態合作夥伴誠邁科技高級技術副總裁鄒曉冬表示:“誠邁科技熱烈歡迎恩智浦S32 CoreRide平台的發布。CoreRide創建了軟件定義汽車的通用基礎,從根本上簡化了集成工作,使我們能夠專注于利用FusionWise中間件解決軟件開發人員的痛點,爲我們的客戶增加價值。”

Vector中國區市場總監高路強調:“軟件定義汽車依賴于高效的平台構建和快速集成。Vector擁有必要的工具、嵌入式軟件和專業知識,能夠全力支持恩智浦的新技術。通過改變集成流程,OEM廠商和一級供應商可以專注于自己的特定應用,節省時間和資源。”

東軟睿馳NeuSAR營銷中心總監茅海燕表示:“東軟睿馳和恩智浦是長期的生態戰略合作夥伴,多年來共同推進基于S32平台的新一代電子電氣架構在中國主機廠的落地和量産。今天非常高興見證恩智浦S32 CoreRide的發布,希望未來能夠更加緊密合作,共同賦能和構建國內外軟件定義汽車的生態合作體系。”

恩智浦的中國戰略布局

近年來,中國新能源汽車産業發展迅猛,已經成爲全球汽車産業電動化、智能化轉型重要引導力量。根據發改委公布的數據顯示,2023年中國新能源汽車産銷量分別達到958.7萬輛和949.5萬輛,同比分別增長35.8%和37.9%。中國新能源汽車産銷量占全球比重超過60%、連續9年位居世界第一位;新能源汽車出口120.3萬輛、同比增長77.2%,均創曆史新高。隨著中國新能源汽車市場的持續高速增長,也帶動了中國對于汽車芯片需求的爆發式增長,中國市場也成爲了全球汽車芯片廠商爭奪的關鍵市場。

作爲全球芯片供應商,恩智浦多年來也在持續深耕中國汽車市場。Jens Hinrichsen表示:“我們生態系統的夥伴都在中國。中國是我們很重要且最獨特的一個市場,因爲它是全球增長速度最快的一個市場,而且中國的汽車廠商也在極力地推動創新。每提及最前沿的創新我們都會想到中國,這是非常了不起的。恩智浦致力于在中國大力促進這種創新環境,力圖更加理解中國用戶的需求。現在中國的創新不僅驅動了中國,也在驅動著全世界,所以我們會來到中國和大家進行交流。”

據介紹,在進入中國市場的幾十年來,恩智浦在中國市場一直在持續投入,目前已經在中國構建了全面的端到端本地研發和應用支持體系,目前恩智浦在中國已有1600多名的研發人員,面向中國定義、設計和開發的創新産品超過200多項,並在持續加強産學研合作。目前在中國已經有超過6000個不同的客戶。

恩智浦還在中國還落地了多個實驗室,涉及物聯網、電氣化、人工智能等方面。2019年,恩智浦宣布天津大學合作打造物聯網聯合實驗室。2021年,恩智浦正式啓動人工智能創新中心一期“人工智能應用示範基地”。2023年,創新中心二期項目——人工智能創新實踐平台正式啓動。今年4月,恩智浦還在蘇州宣布其首個全線上實驗室——人工智能創新實踐平台雲實驗室正式上線運營。此外,恩智浦在中國本地還有多家制造工廠和大量的投資。

恩智浦全球副總裁、大中華區汽車電子業務總經理劉芳女士在發言中也指出,恩智浦在中國市場的業務布局和戰略主要體現在本地化研發和生産(設立了多個研發中心和生産基地),爲中國市場提供本地化的技術支持和服務。通過生態合作夥伴關系與本地汽車制造商和一級供應商的緊密合作。恩智浦能夠快速響應市場需求,提供定制化的解決方案,共同推動汽車電子技術的創新和發展。例如,恩智浦與東軟睿馳NeuSAR在基于S32平台的新一代電子電氣架構方面進行了多年的合作,共同推動其在中國主機廠的落地和量産。此外,恩智浦通過戰略投資和並購的方式,不斷擴大在中國市場的影響力和業務規模。劉芳女士總結道,恩智浦在中國的汽車業務布局和戰略,將進一步鞏固其在全球汽車電子市場的領導地位。

“我們在中國有六大要素,可以說是刻在了我們中國策略的DNA中,即具有競爭力的産品、速度、供應彈性、系統級解決方案、加入贏家行列、支持中小企業。我們希望和優勝者合作,因爲我們認爲優勝者就在中國,也希望能支持中小客戶。我們看到很多企業的創新是由它們的直接客戶所推動的,比如車企OEM,但我們相信還有很多生態合作夥伴,集成的合作夥伴、創新的合作夥伴,以及很多與我們沒有直接關聯的夥伴,都是我們的客戶。我們想支持的不僅僅是這些大的客戶,還有我們的生態系統中,一級供應商、二級供應商都是我們的合作夥伴。我們的目標就是推動生産致力于服務我們客戶的有高競爭力的産品。”Jens Hinrichsen說道。

恩智浦全球資深副總裁、新能源及驅動系統産品線總經理李曉鶴先生也表示,中國現在已經生産了全球差不多60%的電動汽車。在這一發展和成長過程中,中國的主機廠建立了很多新的生産線,這不僅僅是産能的提升,也是質量的提升,因爲質量就是信譽和成本。

李曉鶴強調:“和很多半導體友商不同的是,恩智浦現在幫助客戶做的事情不僅是解決半導體本身的質量問題。我們建立了一個全新的團隊,幫助客戶去提高客戶在設計、制版、驗證、組裝、電池生産和整車生産當中的質量問題,幫助客戶去解決最終生産車輛出來所帶來的相應的良率問題、質量問題,使整車質量更高。同時,恩智浦在爲中國市場服務過程中,還有效結合了國內研發和國外研發相結合的雙引擎的機制。即可結合了國內持續快速叠代的創新機制,和國外的速度相對較慢的系統化、深度的中遠期創新機制。當中國本地的快速引擎跟海外長期的引擎結合在一起,才得以讓恩智浦産品系列在中國有競爭力,在全球有競爭力。比如,我們和中國客戶一起定義了第一款電池管理産品,今年已經開始交樣。同時,我們也爲中國客戶提供了非常好的在本地的支持。我們已經啓動了在中國的第一款本地生産晶圓的産品項目。”

結語

恩智浦發布S32 CoreRide開放平台,標志著在應對軟件和硬件集成挑戰方面的重要裏程碑,將推動軟件定義汽車的快速演進。通過提供完整的系統級解決方案,恩智浦幫助汽車制造商和一級供應商簡化汽車架構開發的複雜性、降低成本,並推動軟件定義汽車的快速發展。恩智浦在中國的汽車業務布局和戰略,將進一步鞏固其在全球汽車電子市場的領導地位,爲中國汽車産業的智能化升級和國際化發展做出積極貢獻。

編輯:芯智訊-浪客劍

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簡介:專注于手機、芯片、智能硬件等相關領域的行業資訊報道。