欧冶半导体高峰:以用户为中心,加速ICT与汽车产业融合


发布时间:

2024-03-28

中国电动汽车百人会论坛(2024)主旨演讲摘要。

日前,中国电动汽车百人会论坛(2024)在北京钓鱼台国宾馆成功举办。来自全球的政府部门和汽车、能源、交通、城市、通讯等领域的行业机构和领先企业代表就“巩固和扩大新能源汽车发展优势”、“汽车产业提速电动化与可持续发展”两大话题展开讨论,以期凝聚共识、强化产业协同,推动新能源汽车产业高质量发展。

欧冶半导体CEO、联合创始人高峰受邀出席“智能汽车生态论坛”,并发表了题为《以用户为中心,加速ICT与汽车产业融合》的主旨演讲。

以下为演讲内容节选:

我今天想跟大家分享的题目是“以用户为中心,加速ICT与汽车产业融合”。汽车芯片本质是提供计算基础能力,应对汽车智能化这个浪潮,首先要回答,承载汽车智能化的计算系统的终极形态应该是怎样的?

通信技术和汽车的结合不是现在才开始。上世纪初,摩托罗拉最早开始推出移动电话的时候,大家就想过把这个东西装在车上,这个东西装上车后其实就不能装其它东西了,因为后备厢全部是支撑移动通信的设备。这个例子体现出,早期汽车上所有电子的功能或者是智能化的功能,是硬性嫁接方式得以呈现。

最早车诞生的时候,是以燃油机为主体的机械产品,最开始人们想到,把收音机放在车上可能是比较好的应用,这时收音机作为一个ECU就加到车上。我们需要雨刷的时候,雨刷又作为一个ECU加上去。车上承载的电子功能越来越多的时候,独立的ECU越来越多,一辆豪华车上的ECU可能有一百多个甚至两百个。这导致整车功能上去之后,每个ECU都是一个个独立的孤岛,车上面的线束特别复杂,每个功能和硬件是绑定的,车上面电子化或者智能化的功能要想进一步拓展变得非常难。有一点像智能手机出现之前消费电子,原来看时间要买一个电子表,要导航要买个GPS,要听歌要买一个MP3。为了实现一个个智能化功能,我们需要买一系列的硬件,就像最早车上一个个的ECU。但是智能手机出现之后,所有这些都被颠覆掉,所有的硬件都消失了,变成智能手机屏幕上的一个个app。

智能手机本质上提供了计算平台、硬件平台,搭载操作系统,所有这些功能最后都被软件化。智能汽车进一步发展,要叠加越来越多的智能化功能,沿用原先一个个叠加ECU的方式是不可行的,它最终一定走向软硬件解耦。这时要进一步地思考,承载车里面的计算平台,到底未来是PC的形态,还是计算网络的形态?PC就是单独的一个CPU来支持车里面所有的计算。计算网络是一个计算的系统,它作为一个系统来承接整个车的智能化计算的需求。

回顾一下通信的历史,这个和车里面未来的E/E架构演进非常像。最开始我们的网络架构是两个电话之间用硬件连接,导致这个网络很难做拓展,要连接一万个用户,从数学上需要五千万根线才能够支撑这么少量的用户。为了解决这个问题,不管是现在的通信架构还是现在的计算架构,都走向分层的计算,有中央层、汇聚层、端侧的接入层,可以非常弹性地扩张,支撑海量的计算端点。

去年(2023年)在汽车智能化上有两件事情对行业来讲是比较有标志性意义的。一个就是以问界M9为代表的一系列新的车型的发布,它把智能化的体验变得更加触手可及。M9问界的智能大灯选装是3万块钱,选装率特别高,我跟张永伟秘书长分享这个数字的时候,他也很有感触,消费者不是不愿意去消费,关键是能不能提供消费者愿意买单的体验和功能。

第二个事件是Cybertruck的发布。Cybertruck为什么重要?不是Cybertruck的车身很防弹、造型很“火星”,Cybertruck对行业带来的最大变化是它第一次把千兆以太网在车里落地了,对车的E/E架构是非常大的推进。特斯拉在E/E架构上的变革在行业里至少领先三到五年,早期Model S还没有引进先进的E/E架构,跟很多传统车的E/E架构是一样的,车里面一百多个ECU互相之间要连接,有信号线、电源线,导致车内线束非常复杂,带来几个问题:第一,线束总长度可达5到6公里,重量可达五六十公斤,成本可以达到一千到两千美金,线束的重量非常重。还带来一个问题,线束理线非常消耗人工,导致生产效率不能够进一步提升。在大量生产自动化的流水线上,很多工序都可以实现自动化,但是在理线这个环节占据了人工的50%以上。

到2017年Model 3的时候,特斯拉第一次把车身划成了三个物理区域:前车身、左车身、右车身,就是网络里的汇聚层,把这一层引入之后,各个端点就近引入到ZCU,线束得到了极大的简化,从Model S到Model 3,线束的总长从五公里降到了1500米。Cybertruck又进了一大步,Model 3里ZCU之间的连接还是传统的车载通信协议。Cybertruck里面,第一次把千兆以太网引入,基于这个,它完全实现了线控的底盘、纯线控的方向盘。Cybertruck连接的终端数比Model 3上升了50%,从273上升到368个,但同时线束的数量从490根降到了155根。马斯克的终极目标是,把车里线束的总长度降低到100米,从原来的五公里到六公里降到100米,这是巨大的下降。是不是能够做到?我们觉得完全可以做到。一个车充其量就是3×5米10来平方的面积,如果用一个高效的连接方式,完全有可能实现。

它带来另外一个很大的好处,就是软硬件的解耦。这种情况下,通过端侧、汇聚层和中央三层计算的平台,计算平台之间用以太网的方式连接,就形成一个标准、统一的计算的系统,这个系统就和原来承载的功能能够实现更好的解耦。

从Model 3到Cybertruck,E/E架构得到很大的提升,ZCU这一层的演进会分为三个阶段。第一个阶段是区域的聚合,就是Model 3的架构,我们会引入若干个不同的区域控制器,就近地接入我们端侧的执行器。这种情况下,它更多起到什么作用呢?一,降低线束的长度;二,可以收编一些周围简单的I/O。

第二阶段,Cybertruck现在落地的架构,从区域聚合上升到了区域的控制,最典型的特征是它的网络性能得到了提升。示意图画的是TSN,但实际上特斯拉这次没有采用TSN的标准,直接用了工业级的TDMA通信标准,实现了0.5毫秒以下的延时。

第三个阶段,智能区域处理。它在2.0的基础上主要增加了区域处理的能力,未来有一些独立的计算处理可以在端侧完成,降低网络的负载,有些边缘的处理的功能也可以在区域就近完成,和中央计算形成一个协同工作的模式。这个方式非常像现在计算通信的架构,有云计算、CDN、边缘计算(手机终端计算),形成一个计算的系统,最终成为车里面高效的一个计算平台。

E/E架构的变革可以大幅度提高造车的效率,降低造车的成本,同时带来软硬件解耦,真正实现所谓的软件定义汽车。

未来汽车智能化是不是就只能盯着自动驾驶这一个点?其实,智能化的视野、眼界可以放得更开阔一些,因为高阶自动驾驶本质上还有很大的不确定性,包括苹果为什么在十年的投入之后放弃了它的造车计划?很大的原因是L4以上还有很大的不确定性,大家没有一个确定的时间表,认为这件事情什么时候可以到来。也许自动驾驶是未来汽车智能化里面的杀手级的应用,但是不是没有微信我们就不做智能手机了呢?也不是。汽车智能化会有非常广阔应用可能,像去年问界M9智能化的大灯,消费者非常欢迎。包括像阿维塔12上的CMS,把玻璃后视镜变成两个摄像头,加上AI视觉增强的功能,能够在雨天、雪天、雾天、黑暗的环境看得非常清楚,大幅度降低风阻,实现3%—5%续航的提升。

这些例子体现了汽车智能化里面非常广泛的可能性。正如互联网已经改造了各个传统行业,AI的技术和其他计算、通信的技术,有可能把车里面所有的传统部件、传统的功能全部重构一遍。所以,智能化的空间会比我们想象的更大。不完全盯着自动驾驶或者是高阶自动驾驶这一条路往前走,而是我们怎么在架构上进行变革,把软硬件分离的可扩展的平台能够有效地构建起来,未来能够给消费者带来价值的各种应用会更加丰富,甚至是我们现在无法想象的。

未来汽车智能化的核心,一个是基于IP技术的车载接入网和骨干网,分层计算的模式。计算能力会在中央、区域和端侧进行一个合理的分布,实现整体计算效率的最优。在这样合理分布的计算和通信的架构上,硬件可以灵活地扩展,功能软件化,实现OTA的升级,最终实现所谓的软件定义汽车。

在汽车芯片这个领域目前有两类玩家,一类是以恩智浦、英飞凌、ST、瑞萨、TI为代表的传统的汽车电子的玩家。还有一类是IT领域的玩家,英伟达、高通正在进入这个领域。体现了ICT行业和汽车行业正在深度融合的趋势。回到标题,未来汽车作为一种终极的移动计算终端,它的整个计算架构一定会加速向IT化的方向继续演进。

欧冶的芯片目前规划有560系列,Lite、Mini会支持端侧的一些轻量级的智能化处理,包括类似智能车灯、电子外后视镜等传统部件的智能化升级。565系列和560系列可以灵活组合,支撑ZCU从1.0到2.0、3.0解决方案的不同选择,也有更高端的Plus、Pro和UItra支持中央计算。当前整个产业的迭代,高阶自动驾驶可能遇到一些困难和瓶颈,大量的投入无法实现商业化的闭环。汽车智能化也要求汽车产业建立起商业上可以自我迭代的逻辑,包括端侧丰富的智能化应用,主机厂也在积极地去拥抱,商业和技术的双轮驱动,让汽车智能化的道路走向正向的循环,未来让整车智能化有各种可能性,能够百花齐放。

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