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汽車區域架構的演變

來源：責編：時間：2023-11-13 16:04:28 2663觀看

導讀芝能智芯出品隨著汽車市場的不斷發展，消費者對于車輛數字化功能的需求不斷增加，例如自動駕駛、連接性、電氣化和共享出行等。為了滿足這些需求，汽車制造商需要不斷更新軟件、融入數字生態系

芝能智芯出品

隨著汽車市場的不斷發展，消費者對于車輛數字化功能的需求不斷增加，例如自動駕駛、連接性、電氣化和共享出行等。為了滿足這些需求，汽車制造商需要不斷更新軟件、融入數字生態系統，并提供即時訪問車載和車外數據的能力。

第五代架構引入了區域控制器和中央計算單元，可以簡化軟件堆棧和功能部署，整個汽車行業在設計方面存在顯著差異。

芝能汽車汽車區域架構的演變

● 第五代架構的最大優勢在于為車企提供了簡化ECU能力：

◎ 促進安全的無線 (OTA) 更新：大量ECU導致更新方面的瓶頸和復雜性，從而帶來安全性、可靠性、法規遵從性和數據真實性方面的挑戰。區域架構提供了整合的解決方案，對于更新失敗時的回滾也具備重要意義。

◎ 硬件和軟件的解耦：解耦提供了加快開發時間的潛力，實現更快的重新設計和適應（減少對單一供應商的依賴），加速上市時間，并提高創新靈活性。這種解耦可以通過在軟件堆棧中引入抽象層來實現，使一個區域控制器能夠執行多個之前獨立的ECU的功能，可以用更少、更通用的計算硬件來構建。

◎ 增加芯片整合和集成：通過整合多個ECU的功能，區域控制器實現了芯片整合和集成。同時，更小的節點尺寸提高了功率效率。新興的片上系統設計將多個中央處理單元（CPU）、內存和專用硬件（HW）加速器子系統結合在一起，實現了確定性的路由延遲和不需要推理的自由。因此，用于區域控制器的最新片上系統（SoC）通常基于16納米（nm）及以下的節點尺寸。

◎ 降低線束復雜性：由于區域控制器充當輸入/輸出（I/O）聚合器的角色，并且通常放置在汽車的機械邊緣，因此它們可以降低線束的復雜性，從而促進標準化，支持自動化生產過程而降低成本。考慮到現代車輛的線束成本通常占據E/E架構總預算的20%，優勢非常顯著。

預計采用分區架構的車輛的全球份額將達到到 2030 年，這一比例將達到 18% 左右，而基于域的架構（包括只有一個域計算單元 (DCU) 的輕型架構和所有域都有一個 DCU 的完整架構）將占 48%，分布式架構將占 34%

芝能汽車汽車區域架構的演變

● 汽車控制器市場在 2023 年至 2030 年間將以每年 6% 左右的速度增長，功能整合：

◎ ECU 市場將略有收縮（每年 1%），

◎ DCU、ZCU 和 CCU 市場將以每年 30% 至 40% 左右的速度增長。

◎ 中央計算控制器（CCU）的巨大市場價值是由于較高的價格（1000 美元到 4000 美元)，區域控制器的平均售價 (ASP) 預計在 50 至 70 美元范圍內。

芝能汽車汽車區域架構的演變

● 區域控制器設計領域，有四種新興的設計原型，每種都具有獨特的優勢：

◎ I/O 聚合器：這是最基本的設計原型，將區域控制器作為I/O 聚合器和網關，負責傳遞傳感器和執行器的信息到CPU。可以簡化汽車機械系統的線束，但在安全關鍵型應用中，通常需要專用硬件來處理潛在的延遲挑戰。

◎ 具有電源分配功能的 I/O 聚合器：這個設計原型在基本的I/O聚合器功能上增加了電源分配功能。通過智能保險絲，可以實現電力在車輛不同部分的精細分配，平衡安全性和舒適性需求。還支持預測性負載平衡和全面的電路參數監控，提供更長的續航里程和更詳細的數據洞察力。

◎ 具有區域計算能力的 I/O 聚合器：具備了區域計算能力，特別適用于satellite sensors（攝像頭+雷達頭）等應用，物理傳感器與處理其原始信號的計算單元分離，簡單傳感器在故障或受損時可以相對便宜地替換

◎ 具有計算能力和功率控制的 I/O 聚合器：結合了所有上述功能，成本較高，但提供了最全面的功能，為客戶提供了高度的定制化選擇，可能會成為主導設計模式。

芝能汽車汽車區域架構的演變

在E/E架構領域，芯片制造商、Tier1 供應商和汽車企業，需要考慮多個維度來優化配置系統。從戰略角度看，需要明確自身在價值鏈上的定位。不同汽車領域有不同的需求。車身、動力總成和底盤領域非常適合區域控制器，可以整合大量分布式ECU、傳感器和執行器，通常這些分布在車輛機械結構上。

ADAS/AD（高級駕駛輔助系統/自動駕駛）和信息娛樂領域需要遠高于區域控制器提供計算能力的系統，這些領域會采用中央或專用的域計算單元。不同領域的需求差異，區域和中央計算E/E架構需要建立在一系列軟件堆棧上，例如AUTOSAR Classic、AUTOSAR Adaptive或定制的RTOS。面向服務的架構將發揮關鍵作用，尤其是對于區域、域和中央計算單元，將支持軟件功能的靈活部署。、汽車中間件解決方案和相關參與者的重要性將上升，盡管它們對最終客戶來說可能沒有差異化。

隨著區域和中央計算單元整合多個領域的功能，會加速功能孤島的消除，促進對E2E客戶功能的研究。從通用軟件架構和中間件解決方案入手，同時也通過敏捷開發團隊的合作確保頻繁發布。將通過更嚴格的硬件和軟件分離以及利用系統工程的最佳實踐來實現。隨著跨領域應用程序在區域控制器上運行，原始設備制造商將需要在軟件集成和驗證方面進行更多的投資。在汽車領域，代工廠將變得更加活躍，OEM制造商將更積極地與電子制造服務（EMS）廠商和原始設計制造商（ODM）合作，以實現供應商網絡的多樣化。一級供應商將在架構設計和實施方面面臨激烈競爭。汽車企業還可以專注于特定芯片的定制，并積累專業知識以實現定制，尤其是在ADAS/AD領域。對于IDM來說，這可能會為尖端技術的共同創新和營銷創造機會，更多的定向購買安排，從而擾亂傳統的價值鏈動態。

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汽車區域架構的演變

● 第五代架構的最大優勢在于為車企提供了簡化ECU能力：

◎ 促進安全的無線 (OTA) 更新：大量ECU導致更新方面的瓶頸和復雜性，從而帶來安全性、可靠性、法規遵從性和數據真實性方面的挑戰。區域架構提供了整合的解決方案，對于更新失敗時的回滾也具備重要意義。

● 汽車控制器市場在 2023 年至 2030 年間將以每年 6% 左右的速度增長，功能整合：

◎ ECU 市場將略有收縮（每年 1%），

◎ DCU、ZCU 和 CCU 市場將以每年 30% 至 40% 左右的速度增長。

◎ 中央計算控制器（CCU）的巨大市場價值是由于較高的價格（1000 美元到 4000 美元)，區域控制器的平均售價 (ASP) 預計在 50 至 70 美元范圍內。

● 區域控制器設計領域，有四種新興的設計原型，每種都具有獨特的優勢：

◎ I/O 聚合器：這是最基本的設計原型，將區域控制器作為I/O 聚合器和網關，負責傳遞傳感器和執行器的信息到CPU。可以簡化汽車機械系統的線束，但在安全關鍵型應用中，通常需要專用硬件來處理潛在的延遲挑戰。

◎ 具有區域計算能力的 I/O 聚合器：具備了區域計算能力，特別適用于satellite sensors（攝像頭+雷達頭）等應用，物理傳感器與處理其原始信號的計算單元分離，簡單傳感器在故障或受損時可以相對便宜地替換

◎ 具有計算能力和功率控制的 I/O 聚合器：結合了所有上述功能，成本較高，但提供了最全面的功能，為客戶提供了高度的定制化選擇，可能會成為主導設計模式。

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◎ ECU 市場將略有收縮（每年 1%），

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