车载通信架构正经历从CAN总线独占主导,到千兆以太网成为主干的关键拐点,这一变革的深层驱动力是汽车电子电气架构从分布式向域集中式乃至中央计算式的演进,并直接推动汽车主控芯片从MCU向SoC的权力更迭。在传统的分布式架构中,每个ECU(电子控制单元)仅负责特定功能,通过控制器域网(CAN)通信;而向域集中式架构演进后,不同域之间改用千兆以太网连接以解决实时性与传导问题,域内则通过CAN及百兆以太网通信,这对域控制器(DCU)的算力提出了更高要求,从而带动了高性能MCU及SoC芯片的需求。
架构演进:从分布式到域集中式
传统汽车采用分布式E/E架构,功能控制权分散在众多单一ECU手中,核心是MCU芯片。这种架构下,新增功能主要依靠堆叠ECU数量,导致芯片用量激增,同时带来了资源协同性不高、通信总线部署复杂、无法实现整体OTA等问题。
随着智能化趋势发展,集中化成为新方向。业内普遍采用按功能属性划分的“汽车五域”方案,包括智能驾驶域、智能座舱域、车身域、底盘域和动力域。每个域由域控制器DCU进行计算和控制,不同域之间通过千兆以太网连接,每个域与分管的子系统之间则通过CAN及百兆以太网连接通信。
主控芯片:从MCU到SoC的权力让渡
DCU的底层结构与ECU相似,但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。随着DCU出现,ECU逐渐标准化且数量减少,传统功能导向的ECU+传感器方案中的算力被剥离并集中到DCU中,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基础。从长期来看,有相当一部分车载MCU会被SoC取代,但中期而言,由于汽车对主控芯片的总需求在快速增长,MCU芯片的需求量仍会继续增加。
常见问题
为什么车载通信需要从CAN总线升级到千兆以太网?
在分布式架构中,ECU之间通过CAN通信即可满足需求。但向域集中式架构演进后,域控制器之间需要处理海量数据,对实时性和传输速率提出了更高要求,因此不同域之间采用千兆以太网连接,而域内仍保留CAN及百兆以太网用于子系统通信。
域控制器DCU与ECU有何本质区别?
DCU的底层结构与ECU相似,都包括核心处理器芯片、输入/输出接口及各种电路,但DCU需要处理的数据量大幅增加,对算力要求更高,因此需要升级到性能更强的MCU或直接使用SoC,同时接口也更多。
车载主控芯片的未来趋势是什么?
汽车电子电气架构正从域集中式向中央计算式演进,即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。这一趋势下,计算芯片需要升级到高性能MCU或算力更高的SoC,长期来看部分车载MCU将被SoC取代,但中期内MCU仍是车载主流控制芯片,且单车MCU数量仍会继续增长。