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无人科技|得“域”者得天下，域控制器将成未来汽车“标配”


决定未来互联和智能汽车的是以人工智能为核心的软件技术 ， 而不再是汽车的马力和机械性能 。 软件系统将集成和管理汽车的电子控制单元（ECU） ， 改变汽车的DNA ， 实现车辆的动态控制 ， 这就是软件定义汽车（SoftwareDefinedVehicle ， SDV） 。

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车辆动态控制的变化趋势
随着消费者对交互式用户体验日益增长的关注 ， 汽车将成为一个微型数据中心 ， 这对由不同厂商开发的各种ECU带来了较大的软件挑战 ， 而开发、集成和管理众多日趋复杂的软件系统也限制了整车厂的创新和盈利能力 。 整车厂正在寻找集成ECU的新方法 ， 改变ECU以前主要用于控制汽车从照明和转向到ADAS和胎压监测等各项功能的模式 。
2020年 ， 这种新的模式终于初具雏形 ， 越来越多的整车厂将采用基于域控制单元（DCU）的方法将ECU集成为几个部件 。 这种集成将实现新的增值功能 ， 如软件无线更新和维修保养提醒等服务 。 我认为 ， 下一步汽车将从“软件定义”走向“用户定义” ， 也就是全新的面向服务的架构（Service-OrientedArchitecture ， SOA） 。 参与汽车开发的厂商可以构建一个面向车载的全栈软件方案 ， 用户需要是就可以下载什么 ， 自己说了算 。 如摩根士丹利估计的那样 ， 未来自动驾驶汽车将有60%的价值源自软件 ， 软件差异化对汽车的重要性不言而喻 。
集中式架构：半导体行业的汽车机会
未来十年 ， 汽车工业将发生百年不遇的变化 。 这场变革源于四个相互促进的趋势：自动驾驶、联网汽车、车辆电气化和共享出行 。 所有这些趋势都有一个共同的推动因素：汽车软件和电气/电子（E/E）组件的进步 。
汽车零部件市场的变化将影响半导体厂商的业务 ， 域控制器的引入将为半导体行业带来巨大的机会 。 在传统汽车产业 ， 普通消费者或车辆运营商购买并拥有汽车 ， 依据车检制度和法规 ， 由经销商进行有偿验车和维护 。 对于汽车行业 ， 车载半导体供应商将开发的半导体和子系统交付给为整车厂商供货的Tier1 ， 业务就暂告一段落了 。 在大多数情况下 ， 软件是由Tier1和整车厂开发的 ， 半导体厂商提供的嵌入式软件并不能称为产品 ， 大多只是半导体使用中的示例而已 。
对于服务于汽车和邻近行业的半导体厂商来说 ， DCU的广泛使用将为半导体厂商带来新的机遇 。 根据麦肯锡预计 ， 到2030年 ， 全球软件和电气/电子组件市场将以每年7%的速度增长 ， 是整个汽车行业3%的两倍多 。

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全球软件和电气/电子组件市场预测
麦肯锡认为 ， 伴随发展趋势 ， 汽车系统将发生重大变化 ， 尤其是在控制单元结构方面 。 目前 ， 车辆依靠一个分散架构 ， 其中每个单独功能（如停车辅助） ， 都运行在一个单独的ECU上 。 这些功能通常是ECU硬件中的“硬编码” ， 包括其设计和配置中的嵌入式软件 。
未来几代汽车将采用一种集中式架构 ， 用几个DCU控制多个功能 。 例如 ， 一个DCU可以覆盖高级驾驶辅助系统（ADAS）的所有功能 ， 包括泊车辅助和盲点检测 。 DCU的硬编码比ECU少 ， 所以软件将占主导地位 。 如果整车厂想为DCU增加另一个功能 ， 只添加软件即可 ， 而不是创建新的硬件 。 随着这种转变 ， 将不再需要同时开发或采购硬件和软件 。
随着集中式架构的发展 ， DCU在汽车控制器市场的份额将在2020至2030年间从约2%增加到40%左右 。 这并不是说不要ECU ， 特别是对较低级别的功能 ， 如摄像头传感器数据的预处理 ， 或延迟非常关键的功能 。 但随着车辆向软件定义功能的过渡 ， ECU将变得越来越标准化和商品化 ， 传感器、线束和其他硬件组件也是这样 。
未来 ， 整车厂将不必遵循传统的采购方法 ， 即要么依赖Tier1 ， 要么自己定义规格由供应商提供 。 取而代之的是 ， 他们将更多地依靠本地技术（包括半导体厂商）获得关于最佳技术和架构的见解 。 而半导体厂商则必须与整车厂讨论其需求 ， 而不是仅仅依靠Tier1的报告 ， 否则将会失去市场机会 。 半导体厂商更应投资于快速商品化的技术和基于标准DCU的产品 。
什么是域控制器？
域控制器（DC）也叫域控制单元 ， 还有直接跨域实现区域控制的多域控制器（MultiDomainController ， MDC） 。 DCU概念是由博世和大陆等Tier1提出的 ， 旨在解决信息安全和ECU开发瓶颈问题 。
汽车DCU是一种高速计算设备 ， 具有强大的硬件算力和各种软件接口 ， 可以使系统集成度更高 ， 从而集成更多核心功能模块 ， 降低对功能感知和执行硬件的要求 。 它有助于汽车的机动化系统处理大量数据 ， 包括自动驾驶 。 以类型来划分 ， 域控制器分为32位、64位和128位 。 通过集成多达上百个ECU ， 域控制器可减少电子架构的空间、功耗和复杂性 ， 是车辆中每个新功能、特性和操作都要使用一个专用ECU的替代方案 。
为了进行数字处理 ， 域控制单元通常需要具有强大算力的内置核心处理器（CPU） ， 以实现各个级别的智能驾驶舱和自动驾驶 。 处理器提供商包括英飞凌、NVIDIA、瑞萨、TI、NXP和Mobileye等 。 强大的多核CPU/GPU以集中方式控制每个域 ， 以替代之前的分布式汽车电气/电子架构（EEA） 。
根据车型不同 ， 域控制器分为乘用车和商用车 ， 乘用车主导着域控制器市场 ， 目的是解决ECU数量、电气和电子结构复杂性不断增加的难题；根据推进类型 ， 域控制器分为电动汽车、混合动力汽车和内燃机（ICE）汽车 ， 混合动力汽车是域控制器市场迅速扩张的部分 。
任何事都有利有弊 ， 由于与多个ECU相比 ， 单个的“巨型”电子控制单元可能使汽车更容易受到网络攻击 ， 加之目前的域控制器都是厂商各自为政 ， 还没有相关标准 。
不过 ， 作为下一代汽车电子结构的趋势 ， 域控制器可以用更少的器件完成更多的功能 ， 同时价格更低 ， 在加强汽车电子化功能的前提下 ， 更方便管理各个子系统 ， 已为整车厂和Tier1普遍接受 。
经典五域渐成主流
目前 ， 从半导体厂商到Tier1和整车厂 ， 都已认同汽车的五域划分 ， 如通过网关将连通性、（H）EV和动力总成、互联信息娱乐、车身和舒适、ADAS到自动驾驶等5个域控制器连接起来 ， 加速走向自动驾驶汽车 。
恩智浦半导体汽车动力产品、汽车微控制器和处理器副总裁兼总经理RayCornyn表示：“汽车电子系统的主要增长动力包括降低复杂性和成本 ， 实现安全、可升级性、个性化、易维护、高算力、更快进入市场、可定制 ， 还有能源效率等 。 现在的低带宽扁平网络及每个应用配置一个MCU的方法不适合未来出行的要求 ， 需要把平面变为分层 ， 也就是域 ， 利用高带宽网络和域间通信的网关密钥实现互联 。 ”未来 ， 将通过电线虚拟化将几个分区网关连接到中央大脑 ， 由软件虚拟化的域来实现高度灵活性 ， 轻松启用/禁用或更新功能 ， 最终实现“用户定义汽车” 。

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经典五域引领汽车发展
近年来 ， 里程焦虑已成为电动汽车发展的最大痛点 ， 对于比BEV（电池动力汽车）和传统ICE更复杂的xHEV（传统ICE+eMotor）来说 ， 需要进行能量优化 ， 扩大续航里程 。 这就要使用HCU（混合动力控制单元）进行能量管理 ， 选择扭矩（ICE还是eMotor）、制动用法（再生还是摩擦） ， 实现扭矩矢量控制及与其他模块的通信等 。 但是 ， 今天的MCU模型预测控制算法的算力明显不足 ， 只有采用25GFlops数学协处理器才能实现先进的预测性控制算法 ， 将xEV里程扩展30% 。

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优化能量和扭矩来扩展行驶里程
RayCornyn指出 ， 今天的HEV/EV控制系统是一种低集成度解决方案 ， 耦合了许多历史上独立的模块 。 而关键能量和扭矩管理功能（ETM）是一个虚拟任务 ， 通常驻留在较大的控制模块（INV、BMS、ICE）中 。
作为一个关键业务战略 ， 领先的整车厂和Tier1正在向上集成到更强大和集中的架构中 。 整车厂将其视为简化和集中化软件的一种方式 ， 并支持对里程和效率至关重要的未来高级能源管理计算任务；Tier1则将其视为一个可以支持所有硬件 ， 同时为整车厂提供简化的软件集成和采购机会的关键 。 他说 ， 所谓EV/HEV集成 ， 就是将应用软件迁移到推进域控制器中 ， 用它来管理原来与推进有关的各个独立模块 。

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HEV/EV未来的域管理架构
为了向上集成软件达到允许此级别功能的水平 ， 未来HEV的管理需要关键的新架构功能 。 现代实时CPU架构可提供当今高端MCU5-10倍的性能 ， 而系统级封装（SiP）MCU是一种新型汽车SiPMCU ， 包含适合标准汽车外形尺寸的多个片芯 ， 可以在不包含组件的情况下将最佳技术用于每个功能；新的接口技术有助于高效的汽车SiP器件互联 。
基于域的新架构有助于降低成本
现在 ， 车辆先进的安全性、舒适性和便利性带来了巨大的好处 ， 但100多个控制器、2亿行代码、1000多个依赖于多个ECU的功能 ， 带来了相当大的复杂性 。 整车厂经常抱怨“复杂性让我们难以应对” 。 因为要使用ECU来实现更多功能 ， 汽车系统架构和空间都会遇到极大的限制 。 为此 ， 可以用驾驶舱域控制器把仪表板和主机集成在一起 ， 将来再与空调控制、HUD、后视镜、手势识别、DMS甚至T-BOX和OBU融合在一起 。
【无人科技|得“域”者得天下，域控制器将成未来汽车“标配”】关键字：电子控制单元与非观察ECUDCU域控制单元ADAS多域控制器MDC
编辑：鲁迪引用地址：http://news.eeworld.com.cn/qcdz/ic512746.html
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