分布式ECU来自不同供应商,开发人员无法统一化编程和软件升级,因此无法实现整体OTA,这是整车OTA最根本的障碍之一。要突破这一壁垒,汽车芯片需要在三个方向同时演进:以高集成度芯片支撑域集中式乃至中央计算式架构、以统一软件平台与通信协议实现跨供应商的软硬件解耦、以减少线束的通信能力降低装配难度与车身重量。 目前业内的路径,是从分布式架构走向域集中式,再向中央计算式架构长期演进。

壁垒一:控制权分散,升级无法统一

传统汽车采用分布式电子电气架构,各项功能的控制权分散在众多单一ECU手中。每个ECU的核心是MCU芯片,一般只能完成某个特定功能,种类繁多,从发动机控制到雨刷、座椅控制都有对应的ECU。新增功能主要靠堆叠ECU数量,每新增一项功能,就至少要增加一个ECU。

这种模式带来三重问题:ECU的算法只能处理指定数据,不同ECU之间关联性不强、资源协同性不高;新增传感器和ECU需要在车体内部署大量通信总线,大大增加装配难度和车身重量;而由于ECU分别来自不同供应商,开发人员无法实现统一化编程和软件升级,也就没有办法实现整体OTA。跨供应商的统一编程能力缺失,是分布式架构下整车OTA难以落地的核心症结。

壁垒二:算力与通信架构需要重构

域集中式架构是当前的演进方向。业内一般采用博世的划分方式,按功能属性把电子电气架构分为智能驾驶域、智能座舱域、车身域、底盘域和动力域五个区域。每个域主要由域控制器DCU进行计算和控制,不同域之间通过千兆以太网连接,以解决实时性问题与传导问题;每个域与自己分管的子系统之间,则通过控制器域网(CAN)以及百兆以太网连接通信。

从底层硬件看,DCU的结构与ECU相似,都包括核心处理器芯片、输入/输出接口以及各种电路,但DCU需要处理的数据量大增,对处理器算力要求更高,因此需要性能更强的MCU,或直接使用SoC,同时接口也会更多。随着DCU出现,ECU将逐渐标准化且数量减少,传统功能导向方案中的算力会被剥离并集中到DCU里,ECU功能逐渐简化,往往只承担最简单的执行层面控制功能。软件也开始独立于硬件,抽象层开始出现,为未来的域融合打下重要基础。

壁垒三:走向中央计算,才可能实现整车级OTA

从域集中式进一步向前,就是与智能手机类似的中央计算式架构:用一套高算力的车载计算机,承载任何形式、数量的功能及服务,并且控制整车,也可以很好地实现整车OTA软件升级。这是更长期的发展方向。

从芯片侧看,域控制器集成了前期的诸多ECU功能,对芯片算力需求大幅提升,计算芯片相应需要升级到高性能MCU芯片,或者算力更高的SoC芯片。因此长期来看,有相当一部分车载MCU会被SoC取代。不过,至少三年内,MCU仍会是车载主流控制芯片,而且随着汽车智能化程度不断提高,单车MCU的数量仍会继续增长。架构集中化并不意味着MCU退出,而是主控权从一颗颗MCU向一颗或几颗SoC让渡。

常见问题

为什么分布式ECU架构下无法实现整车OTA?

因为ECU分别来自不同供应商,开发人员无法实现统一化编程和软件升级,也就没有办法实现整体OTA。同时各ECU算法只能处理指定数据,彼此关联性不强,缺乏统一的软件平台来承载跨部件的升级动作。

域集中式架构如何缓解这些壁垒?

域集中式架构把控制权从分散的ECU向域控制器DCU集中,不同域之间通过千兆以太网连接,域内子系统通过CAN及百兆以太网通信,ECU逐渐标准化且数量减少。更关键的是,软件开始独立于硬件,抽象层开始出现,为后续域融合打基础。

整车OTA最终依赖什么样的芯片架构?

长期方向是中央计算式架构,即用一套高算力的车载计算机承载任意形式与数量的功能及服务并控制整车,从而很好地实现整车OTA软件升级。这需要计算芯片从MCU升级到高性能MCU或算力更高的SoC,且部分车载MCU将被SoC取代。