“硅”将加速自动驾驶时代的到来

如今，一级供应商之间的结合让 OEM 厂商愈发难以真正脱颖而出，我们发现，如今很多协助汽车厂商实现系统整合的系统集成商，往往需要整合来自多达 20 或 30 家公司的软件。

瑞萨公司开始采取新的策略，以应对日益复杂的软硬件网络以及软件开发人员不断增加的局面。

与钢铁一样，硅如今也已成为汽车制造中必不可少的基础材料之一，而且这一趋势还将随着自动驾驶热潮的升温而继续加速。如今，微控制器已经成为车辆电子设备系统中不可或缺的重要组成部分，而随着固态传感器和图形处理单元（GPU）的加入，汽车工程师未来将面临众多需要考量权衡的场景。

微控制器是汽车行业提升燃油经济性、增加信息娱乐系统及推出更多自动驾驶功能的基础，也是汽车行业扩大软件使用范围，进而推出更多新特色和新功能的主要原因。

瑞萨科技公司（Renesas）汽车系统业务部副总裁 Amrit Vivekanand 表示，“如今，软件部分已然成为车辆研发成本中的‘大头’。很多决策是用旧版软件做出的，但如果继续使用这些软件就意味着没有新软件开发。因为当您的系统中有四十多个模块同时进行相互对话时，爆炸式的软件交互需求将成为一个巨大的挑战。”

微控制器必须以极快的速度处理所有软件交互过程，并同时管理所有模块之间的通信。此外，这些单元还必须同时执行诊断程序，并检查系统的运行状态。当汽车工程师在选择微控制器时，时钟速度和吞吐量的确非常重要，但这绝不是唯一重要的参数。

Vivekanand 表示，“在面临更高的运算需求挑战时，你要做的并不是简单地增加运算能力，而是在既定的功率水平下提高运算能力。因为功率会影响热量，而热量将直接影响系统的可靠性。毫无疑问，软件运行肯定会消耗电力，具体功耗则与芯片设计有很大关系。”（Amrit Vivekanand先生毕业于美国杜克大学电子计算机工程专业，并取得硕士学位）

在搭建控制架构时，电子工程师经常会面临需要权衡利弊的场景。芯片设计人员需要决定哪些功能可以转移到硬件，哪些功能可以用软件实现，从而保证灵活性。在任何场合下使用硅材料几乎都可以降低功耗，但这势必会增大芯片尺寸并降低灵活性。使用软件完成各项任务可以缩小芯片的尺寸，但相应的功耗却会产生极大的热量。

合作伙伴生态系统

整车厂需要将数十个半导体和数百万行软件代码整合到这样一个巨大的移动机电系统中，而对硅材料的选择也凸显了他们面临的复杂挑战。在此背景下，汽车行业决心通过携手生态系统中的不同合作伙伴，共同解决这一复杂问题。

Vivekanand 表示，“建立生态系统的主要目的是缩短上市时间。比如，当OEM需要一个虚拟机管理程序时，他们当然可以选择自己研发，但也可以直接与一家深耕相关技术的专家公司合作，这样来说，研发速度要更快一些。”

这些联盟也可以就接口问题达成一致，但由于缺乏相关标准和变量数量的差异，这并不容易。不过，AUTOSAR 和 Adaptive AUTOSAR 的存在将发挥重要作用。在软件方面，目前的操作系统数量众多，绝大部分规模较小的公司很难自行研发并维护应用程序。

“举个例子，安全操作系统领域就有多家供应商。一些公司认为，在随便一个系统上运行一些应用程序应该不难，但事实并非如此。如果你是一家规模不大的第三方公司，你可以为一个操作系统开发一个版本，为另一个操作系统开发另一个版本，但你永远不能为所有操作系统都开发适合的版本。”Vivekanand 表示，自动驾驶转型的影响将波及很多方面，包括大家对安全的看法。如果自动驾驶系统发生故障，车辆可能会将控制权交还给人类驾驶员。

Vivekanand 断言，“如今，人们关注的是功能性安全，也就是确保系统即使出现故障也不会导致安全问题。然而，在未来的自动驾驶汽车领域，人们可能希望系统一旦出现故障，不但不会产生任何安全问题，甚至也不会影响系统的正常功能。这样即使车辆的自动驾驶功能不能使用了，驾驶员也仍然可以使用这些系统功能。”

准备就绪：图形处理器

安全相关传感器的爆炸式增长带来了摄像头、雷达和激光雷达的海量图像处理需求，也为 GPU 在车辆系统中的应用与推广提供了机会。这些高度并行的微处理器也处于人工智能革命的风口浪尖。目前，瑞萨与其生态系统合作伙伴共同开发的自动驾驶平台，就采用了GPU 和一些应用专用标准部件。

“我们使用 GPU 处理图像，自行研发部分GPU 功能，这是我们产品线的一部分，而且也拿到了 Imagination Technology 的 GPU 许可证，”Vivekanand说，“对于深度学习等特殊应用，我们拥有一些硅材料定制应用知识产权。这就是我们的技术路线——我们认为这种做法非常有效。”

目前，整个汽车供应链也在努力提高互联性和安全性，这些相互交织的问题将给车辆中的大部分电子控制单元带来影响。

Vivekanand 说，“互联性并不仅仅指无线、云端和车辆之间的沟通，同时也涉及车辆内部模块之间的通信，也就是利用来自传感器的数据，重新对模块进行刷新，并在车辆内外传输数据。”

对互联汽车而言，最根本的安全问题将归结于微控制器的选择。芯片制造商的许多芯片都设置了可信区域和加密模块，但是可信区域的存在将使故障分析变得更加困难。

Vivekanand 解释说，“（由于存在可信区域，）我们将更难锁定芯片，更难发现芯片的故障原因。如果芯片发生故障，你肯定希望让其进入调试模式，寻找问题所在。而当芯片已经被锁定时，调试的难度就会增加，这些问题都需要权衡。”

这种权衡和转变发生在各个级别。创业公司开始在这个行业扮演越来越重要的角色，这也让OEM所处的环境更加复杂。与此同时，OEM多年来一直依靠的大型公司也在进行一些改变。

“如今，一级供应商之间的结合让 OEM 厂商愈发难以真正实现差异化，”Vivekanand 说，“我们发现，如今很多协助汽车厂商实现系统整合的系统集成商往往需要整合来自多达20 或 30 家公司的软件。”

一些汽车制造商希望通过内部努力应对这一挑战。如今，软件已经成为让不同品牌和车型脱颖而出的主要原因。一些厂商会将部分编程工作转为内部进行，因此像瑞萨等芯片制造商也可能将更多需要编写一些基本程序，为OEM团队的设计提供参考和基础。

“软件行业已经发生了翻天覆地的变化，OEM正在更多开发自己的软件。”Vivekanand 表示，“芯片制造商也在开发更多的软件，主要用于衡量汽车制造商关心的指标。当我们希望成为一家车载信息娱乐系统提供商时，必须首先证明我们的芯片系统能够满足汽车厂商对传输速率和路径的要求，并清楚地展示芯片到底是如何工作的。”