Внедрение новой зональной архитектуры в автомобильных системах
Автомобильная промышленность переживает сдвиг в архитектуре электронных систем (EE), который будет влиять на автопроизводителей, поставщиков первого и второго уровней в течение следующих 10 лет.
Новая системная архитектура EE, называемая «зональной архитектурой», призвана изменить как аппаратные (HW) системы, так и соответствующие стеки программного обеспечения (SW), и переходит от устаревшей распределённой системы ECU (блок управления двигателем и другими системами автомобиля, «мозги») к доменной архитектуре и, в конечном итоге, к зональной архитектуре. Каждая архитектура системы EE реализует новейшие приложения, такие как ADAS/HAD (высокоавтоматизированное вождение), информационно-развлекательная система, шасси/кузов и трансмиссия. Сочетание новых приложений и развивающейся системной архитектуры создаёт новое поколение датчиков и систем на кристалле (SoC) с очень высокой производительностью, повышенным уровнем интеграции, новыми размещёнными приложениями и увеличенным объёмом AI.
Переход от распределённой системы ECU к текущей доменной архитектуре и, наконец, к зональным системам оказал значительное влияние на автомобильную промышленность. Ещё в 2019 году Кристиан Зенгер, курировавший деятельность Volkswagen в области цифровых технологий, заявил, что цель VW состоит в том, чтобы уменьшить количество электронных модулей управления (ECU) с 70 до трёх с использованием SW для поддержки различных приложений в модулях централизованной обработки. Совсем недавно Кристоф Марна, исполнительный вице-президент ZF по электронике и продукции ADAS, заявил: «Наблюдается тенденция к централизации, и мы видим, что все OEM-производители работают над этой темой прямо сейчас».
Предполагается, что со временем появится несколько гибридных архитектур для создания централизованной системы. Интеграция всей обработки домена будет происходить поэтапно, чтобы обеспечить плавный переход на обновлённые платформы и структурированную разработку для поставщиков аппаратного и программного обеспечения.
Новая зональная системная архитектура EE предоставляет OEM-производителям ряд преимуществ по сравнению с существующей доменной архитектурой. Текущая архитектура EE с контроллерами домена и центральным шлюзом стала очень сложной, особенно с точки зрения жгута проводов. Жгут проводов, соединяющий доменную систему, является третьей по весу частью автомобиля – до 80 кг при абсолютной длине до 5 км. Монтаж жгута проводов – самый высокий компонент затрат из-за количества ручного труда (до 1000+ производственных минут). Новые приложения ADAS/HAD, такие как автоматическое экстренное торможение, помощь при удержании полосы движения и адаптивный круиз-контроль, увеличили количество датчиков и исполнительных механизмов с резким увеличением полосы пропускания данных, необходимой для жгута проводов, увеличив количество соединений точка-точка. Увеличенное количество датчиков значительно увеличивает производительность данных и обработки для связанных приложений.
Реализация зональных архитектур с централизованным вычислительным модулем повлияет на полупроводниковые SoC, которые составляют системы EE транспортных средств. Потребуется новое поколение SoC для зональных шлюзов, поддерживающих несколько протоколов автомобильных каналов, таких как CAN, MIPI и автомобильные порты Ethernet.
В дополнение к SoC зонального шлюза требуется новое поколение централизованных вычислительных модулей с несколькими высокопроизводительными процессорами для одновременного выполнения приложений в реальном времени. Поскольку несколько приложений реального времени работают одновременно, процессоры SoC, используемые в централизованных вычислительных модулях, должны поддерживать виртуализацию, аналогичную процессорам для высокопроизводительных смартфонов или процессорам серверов центров обработки данных. Некоторые отраслевые обозреватели считают тенденции высокопроизводительной обработки в автомобилестроении «смартфонизацией» автомобиля.
В ходе эволюции зональной архитектуры разработчики используют IP автомобильного уровня, чтобы обеспечить возможности на уровне SoC, требования к полосе пропускания и мощности. 64-битные процессоры и интерфейсные IP, такие как PCI Express, CXL, LPDDR, MIPI и Ethernet с функциями TSN, которые соответствуют стандарту функциональной безопасности ISO 26262, обеспечивают вычислительные требования, которые SoC должны реализовать на следующем этапе архитектуры автомобильной платформы.
Подписывайтесь на журнал «Вестник ГЛОНАСС» и навигационный канал на TamTam
