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蓋斯特研報:智能汽車EEA最新發展趨勢與實施策略研究(下篇)
2024-06-03 關鍵詞:智能汽車,EEA,發展趨勢 點擊量:41

六、EEA的演進將分成幾個階段(duan)?


前(qian)面(mian)談到(dao)集(ji)(ji)中化是EEA的(de)總體演進(jin)趨勢,具體來看,實現智能汽(qi)車EEA的(de)整體進(jin)化,不僅需要(yao)邏輯集(ji)(ji)中和物(wu)理(li)集(ji)(ji)中雙管齊下,還需要(yao)實現邏輯集(ji)(ji)中與物(wu)理(li)集(ji)(ji)中的(de)協同。實際上涉(she)及到(dao)的(de)內容(rong)很多,所以不可(ke)能一蹴(cu)而就,需要(yao)分步(bu)實現。


1.邏輯集中


邏輯集(ji)中意(yi)味著(zhu)軟(ruan)(ruan)件(jian)系統(tong)規模(mo)更大、更復(fu)雜(za),因此(ci)需要更先進的(de)軟(ruan)(ruan)件(jian)資(zi)源管(guan)理(li)(li)和交互技(ji)術。在(zai)傳統(tong)的(de)嵌入式軟(ruan)(ruan)件(jian)系統(tong)中,“I/O控制軟(ruan)(ruan)件(jian)”與“邏輯處理(li)(li)軟(ruan)(ruan)件(jian)”被混(hun)雜(za)封(feng)裝在(zai)一起,沒(mei)有明確的(de)邊界,這個階(jie)段(duan)也稱為“軟(ruan)(ruan)軟(ruan)(ruan)耦(ou)合(he)”。

在談論邏(luo)(luo)(luo)輯(ji)(ji)(ji)(ji)集(ji)中之前(qian),我們首先(xian)要區分“邏(luo)(luo)(luo)輯(ji)(ji)(ji)(ji)處(chu)(chu)理(li)(li)類(lei)軟(ruan)件(jian)(jian)(jian)(jian)”和“I/O控制(zhi)類(lei)軟(ruan)件(jian)(jian)(jian)(jian)”。“邏(luo)(luo)(luo)輯(ji)(ji)(ji)(ji)處(chu)(chu)理(li)(li)類(lei)軟(ruan)件(jian)(jian)(jian)(jian)”主要指融合決策、人機(ji)交互、功能組合等包含復雜邏(luo)(luo)(luo)輯(ji)(ji)(ji)(ji)策略的(de)(de)應用(yong)和算法(fa),“I/O控制(zhi)類(lei)軟(ruan)件(jian)(jian)(jian)(jian)”主要指信號路由、數(shu)據預處(chu)(chu)理(li)(li)、執行(xing)驅動(dong)等與(yu)硬件(jian)(jian)(jian)(jian)高(gao)度相關(guan)的(de)(de)驅動(dong)類(lei)軟(ruan)件(jian)(jian)(jian)(jian)。強調二(er)類(lei)軟(ruan)件(jian)(jian)(jian)(jian)區別,是因為(wei)“邏(luo)(luo)(luo)輯(ji)(ji)(ji)(ji)集(ji)中”中的(de)(de)“邏(luo)(luo)(luo)輯(ji)(ji)(ji)(ji)”其實指的(de)(de)就(jiu)(jiu)是“邏(luo)(luo)(luo)輯(ji)(ji)(ji)(ji)處(chu)(chu)理(li)(li)類(lei)軟(ruan)件(jian)(jian)(jian)(jian)”,此類(lei)軟(ruan)件(jian)(jian)(jian)(jian)直(zhi)接面向(xiang)用(yong)戶需(xu)求(qiu)進行(xing)開發,具有更多的(de)(de)數(shu)據橫向(xiang)打通和組件(jian)(jian)(jian)(jian)復用(yong)的(de)(de)需(xu)求(qiu),天然就(jiu)(jiu)傾向(xiang)于實現集(ji)中,而(er)“I/O控制(zhi)類(lei)軟(ruan)件(jian)(jian)(jian)(jian)”與(yu)硬件(jian)(jian)(jian)(jian)高(gao)度相關(guan),其集(ji)中與(yu)否由硬件(jian)(jian)(jian)(jian)決定(ding)而(er)非(fei)用(yong)戶需(xu)求(qiu)。

邏(luo)輯集中的(de)第一步就是要實(shi)現(xian)“軟軟解耦”,需要把“邏(luo)輯處理軟件(jian)(jian)”與“I/O控制軟件(jian)(jian)”通過分(fen)類分(fen)層(ceng)的(de)封(feng)裝方式來解除綁定(ding),進而允許不(bu)同“邏(luo)輯處理類軟件(jian)(jian)”之間能夠實(shi)現(xian)打通和融合。

第二步是“功能(neng)(neng)集聚整(zheng)合”,即把(ba)原本負責不同功能(neng)(neng)的(de)多套軟(ruan)件(jian)系(xi)統(tong)集聚整(zheng)合為(wei)一(yi)個(ge)(ge)系(xi)統(tong)。軟(ruan)軟(ruan)解耦(ou)后,理(li)論上“邏輯(ji)處(chu)理(li)類軟(ruan)件(jian)”與(yu)“I/O控(kong)制類軟(ruan)件(jian)”已(yi)經可(ke)以部署在不同的(de)硬(ying)件(jian)上,但在實際工(gong)程開發(fa)中,考慮到對(dui)(dui)既有軟(ruan)件(jian)的(de)繼承,一(yi)般(ban)不會直接徹(che)底(di)打散重構整(zheng)個(ge)(ge)軟(ruan)件(jian)體系(xi)。此階(jie)段一(yi)般(ban)先繼續保持(chi)“邏輯(ji)處(chu)理(li)類軟(ruan)件(jian)”與(yu)“I/O控(kong)制類軟(ruan)件(jian)”在一(yi)個(ge)(ge)系(xi)統(tong)內(nei),只對(dui)(dui)“邏輯(ji)處(chu)理(li)”部分(fen)進行(xing)繼承、融合與(yu)再開發(fa),比如將AEB(緊急(ji)制動系(xi)統(tong))、ACC(自(zi)適應巡(xun)航(hang)系(xi)統(tong))、LKA(車道(dao)保持(chi)系(xi)統(tong))等多個(ge)(ge)駕駛輔助功能(neng)(neng)整(zheng)合升級為(wei)NOA(自(zi)動導航(hang)輔助駕駛)功能(neng)(neng)。

第三(san)步(bu)是邏(luo)輯集中(zhong)(zhong)的(de)理想階(jie)段——“邏(luo)輯-控(kong)制(zhi)分(fen)離(li)”,即(ji)“邏(luo)輯處理類(lei)(lei)軟(ruan)件(jian)(jian)”與“I/O控(kong)制(zhi)類(lei)(lei)軟(ruan)件(jian)(jian)”分(fen)別集中(zhong)(zhong)成兩個軟(ruan)件(jian)(jian)系統并(bing)分(fen)別部署。“邏(luo)輯處理”這類(lei)(lei)需要(yao)大算力的(de)軟(ruan)件(jian)(jian)可(ke)以部署至中(zhong)(zhong)央計算平臺,而“I/O控(kong)制(zhi)類(lei)(lei)軟(ruan)件(jian)(jian)”則可(ke)以部署至更靠近(jin)相關硬(ying)件(jian)(jian)的(de)位置,這樣可(ke)以最大程(cheng)度實(shi)現同類(lei)(lei)型(xing)算力需求的(de)集中(zhong)(zhong),減少硬(ying)件(jian)(jian)異構集成帶來的(de)額外成本。

例(li)如,如果(guo)需要(yao)在一顆智(zhi)能駕(jia)駛(shi)SoC上(shang)同時運行“環境感知”和“底盤(pan)控制(zhi)(zhi)”兩類軟件,前(qian)者(zhe)更需要(yao)AI算力,而后者(zhe)只需要(yao)CPU算力,那么(me)SoC的設計必須兼(jian)顧兩者(zhe);如果(guo)將(jiang)“底盤(pan)控制(zhi)(zhi)”軟件部署在一顆單獨(du)的MCU上(shang),那么(me)SoC的研(yan)發(fa)和資源冗(rong)余就能得以簡化。


2.物理集中


相較“邏輯集中(zhong)”的(de)三個階段(duan),“物理集中(zhong)”整體可以分(fen)為“分(fen)布式”、“域融合”、“跨域融合”、“中(zhong)央計(ji)算(suan)+區(qu)域控(kong)制”以及“車云(yun)一體”五個階段(duan)。“物理集中(zhong)”的(de)演進(jin)過程對計(ji)算(suan)和通(tong)信等硬件性能的(de)要求不(bu)斷提升,具體參(can)見圖3。



圖3 EEA物理(li)集(ji)中的分(fen)階段演進


從“分布式”到“域(yu)融合(he)(he)”再到“跨域(yu)融合(he)(he)”,目標是先用(yong)5-7個(ge)DCU(功能(neng)域(yu)控制(zhi)器(qi)(qi))取(qu)代掉各(ge)自(zi)域(yu)內(nei)的(de)(de)(de)ECU,再進(jin)行(xing)跨域(yu)的(de)(de)(de)計(ji)算(suan)整(zheng)合(he)(he)將控制(zhi)器(qi)(qi)數量(liang)縮減(jian)至3-4個(ge)。對于跨域(yu)的(de)(de)(de)計(ji)算(suan)整(zheng)合(he)(he)有不同(tong)的(de)(de)(de)方(fang)式,有的(de)(de)(de)車企(qi)按照功能(neng)域(yu)與功能(neng)域(yu)進(jin)行(xing)整(zheng)合(he)(he)開發MDCU(多域(yu)控制(zhi)器(qi)(qi)),有的(de)(de)(de)車企(qi)則按照功能(neng)硬件的(de)(de)(de)物理(li)空間距離進(jin)行(xing)整(zheng)合(he)(he)開發ZCU(區域(yu)控制(zhi)器(qi)(qi))。

“中(zhong)央計(ji)算(suan)+區(qu)域控制”階段是一個分(fen)水(shui)嶺。在(zai)此之前控制器(qi)使用(yong)(yong)(yong)(yong)SoC芯(xin)(xin)(xin)片或(huo)MCU芯(xin)(xin)(xin)片,主(zhu)要考慮物(wu)理集(ji)中(zhong)的(de)繼承關系,假如原(yuan)控制器(qi)就使用(yong)(yong)(yong)(yong)了MCU芯(xin)(xin)(xin)片,那么集(ji)中(zhong)后的(de)新(xin)控制器(qi)往(wang)往(wang)繼續使用(yong)(yong)(yong)(yong)MCU芯(xin)(xin)(xin)片。但到了“中(zhong)央計(ji)算(suan)+區(qu)域控制”階段,車載計(ji)算(suan)架構(gou)已經重構(gou),讓SoC芯(xin)(xin)(xin)片居(ju)中(zhong)用(yong)(yong)(yong)(yong)于中(zhong)央計(ji)算(suan)集(ji)群/平臺,負(fu)責大算(suan)力任(ren)務(wu);MCU芯(xin)(xin)(xin)片則用(yong)(yong)(yong)(yong)于VIU(區(qu)域信(xin)息(xi)單(dan)元),負(fu)責與硬件控制相關的(de)任(ren)務(wu),這(zhe)(zhe)樣的(de)計(ji)算(suan)明確分(fen)工能有效簡化(hua)(hua)硬件設(she)計(ji)并(bing)提高計(ji)算(suan)效率。同(tong)時,VIU由于運算(suan)任(ren)務(wu)相對(dui)簡單(dan)可(ke)以(yi)實現(xian)標準化(hua)(hua),這(zhe)(zhe)樣允許車企針對(dui)不同(tong)車型來靈活配置所需的(de)數量(liang),大大提高了架構(gou)的(de)靈活性(xing)和通用(yong)(yong)(yong)(yong)性(xing)。

“中央計(ji)算+區域控制”階段還可以根據“中央計(ji)算”的集(ji)中程(cheng)度進一(yi)步細分為“多盒(Multi-Box)”、“單(dan)(dan)盒多板(ban)(One-Box)”、“單(dan)(dan)板(ban)多芯(xin)(One-Board)”和(he)“單(dan)(dan)芯(xin)(One-SoC)”四(si)個(ge)小階段,這(zhe)一(yi)集(ji)中過程(cheng)除了依(yi)賴芯(xin)片(pian)硬件層面集(ji)成設計(ji)技術(shu)的突破(po)之外(wai),板(ban)間互連、片(pian)間互連、片(pian)上互連等(deng)通信技術(shu)的進步也是關鍵。

最終,根據(ju)半導體行業(ye)“摩(mo)爾(er)定律(lv)”的(de)發展情況(kuang),可以預見在“單芯(xin)”階段將出現(xian)的(de)瓶頸,因(yin)為車(che)(che)端算(suan)力(li)不可能無(wu)限增(zeng)長來(lai)滿足所有應用場景需求,智能汽(qi)車(che)(che)終將迎來(lai)“車(che)(che)云(yun)(yun)一(yi)體”式架構(gou)(gou)。到了“車(che)(che)云(yun)(yun)一(yi)體”式架構(gou)(gou)階段,部(bu)分車(che)(che)端算(suan)力(li)將轉移至路端或云(yun)(yun)端,車(che)(che)路云(yun)(yun)多(duo)端算(suan)力(li)通過V2X(車(che)(che)聯網)打通并(bing)實現(xian)協同計算(suan),由(you)此(ci)將EEA的(de)物理空間(jian)范疇從車(che)(che)內拓(tuo)展至車(che)(che)外。


3.邏輯集中與物理集中協同


綜合上述邏(luo)輯(ji)集(ji)(ji)中(zhong)(zhong)與物理集(ji)(ji)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)演(yan)進路(lu)徑(jing)不難發(fa)現,物理集(ji)(ji)中(zhong)(zhong)實際是(shi)邏(luo)輯(ji)集(ji)(ji)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)支(zhi)撐,邏(luo)輯(ji)集(ji)(ji)中(zhong)(zhong)是(shi)發(fa)揮物理集(ji)(ji)中(zhong)(zhong)價值的(de)(de)(de)關鍵,兩者相互協同才能實現最優的(de)(de)(de)EEA。雖然(ran)其中(zhong)(zhong)涉及到很(hen)多(duo)的(de)(de)(de)軟(ruan)件和硬(ying)件,但是(shi)軟(ruan)件最終要部(bu)署(shu)在(zai)硬(ying)件上,部(bu)署(shu)的(de)(de)(de)過程就是(shi)成本和效率的(de)(de)(de)優化過程。

筆(bi)者認(ren)為(wei),邏(luo)輯(ji)集中(zhong)(zhong)(zhong)與(yu)物(wu)理集中(zhong)(zhong)(zhong)存在一個最優匹(pi)配(pei)關系,如圖(tu)4所(suo)示。筆(bi)者還標注了(le)各大車(che)企在EEA方(fang)面的(de)相(xiang)關進(jin)展(zhan)信息。可(ke)以看到,傳統燃油汽車(che)采用的(de)EEA是(shi)(shi)分布(bu)式物(wu)理布(bu)局,邏(luo)輯(ji)層面也是(shi)(shi)很典型的(de)軟(ruan)(ruan)軟(ruan)(ruan)耦合(he)(he)的(de)嵌入式軟(ruan)(ruan)件(jian)。當到了(le)物(wu)理集中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)“域融合(he)(he)”和“跨域融合(he)(he)”階(jie)段,實(shi)(shi)際上車(che)企都(dou)是(shi)(shi)使用相(xiang)應(ying)的(de)集中(zhong)(zhong)(zhong)式控(kong)(kong)(kong)制(zhi)器來支(zhi)撐(cheng)相(xiang)應(ying)“功能集聚整合(he)(he)”后的(de)軟(ruan)(ruan)件(jian)運行(xing)。特斯(si)拉早(zao)在2021年實(shi)(shi)現(xian)了(le)區域集中(zhong)(zhong)(zhong)EEA量產,即使今(jin)天其比較先進(jin)的(de)EEA仍被視為(wei)行(xing)業標桿。隨著物(wu)理維(wei)度的(de)進(jin)一步集中(zhong)(zhong)(zhong),“中(zhong)(zhong)(zhong)央(yang)計算+區域控(kong)(kong)(kong)制(zhi)”正好與(yu)邏(luo)輯(ji)維(wei)度的(de)“邏(luo)輯(ji)-控(kong)(kong)(kong)制(zhi)分離”相(xiang)匹(pi)配(pei),由(you)“中(zhong)(zhong)(zhong)央(yang)計算”承擔復(fu)雜的(de)“邏(luo)輯(ji)處理類(lei)軟(ruan)(ruan)件(jian)”,“區域控(kong)(kong)(kong)制(zhi)”承擔與(yu)硬(ying)件(jian)高度相(xiang)關的(de)“I/O控(kong)(kong)(kong)制(zhi)類(lei)軟(ruan)(ruan)件(jian)”。



圖4 EEA物理(li)集中(zhong)分階段(duan)演進(jin)


然而(er),理想與現(xian)(xian)實之間總有差距,實現(xian)(xian)邏輯集(ji)(ji)中(zhong)和(he)物理集(ji)(ji)中(zhong)的最(zui)優(you)匹配(pei)并不容易,常(chang)常(chang)處于(yu)不匹配(pei)的狀態。這(zhe)種不匹配(pei)現(xian)(xian)象(xiang)在“域/跨(kua)(kua)域集(ji)(ji)中(zhong)式(shi)架構(gou)”階段(duan),常(chang)見于(yu)某域/跨(kua)(kua)域控(kong)制器硬件已(yi)經(jing)完(wan)成了(le)開發,而(er)軟件層面無法將部分(fen)功能整合進來,導(dao)致車(che)內(nei)ECU數(shu)量并未減少甚至還有所增多。但是,后果更為嚴(yan)重的不匹配(pei)則體現(xian)(xian)在“中(zhong)央集(ji)(ji)中(zhong)式(shi)架構(gou)”階段(duan),這(zhe)往往反(fan)映出(chu)企業的研發目標(biao)與現(xian)(xian)有實力的不匹配(pei)。

圖4中(zhong)列舉了兩個(ge)例子。第一(yi)個(ge)是(shi)某科技(ji)巨頭的(de)(de)概(gai)念架構,該(gai)企業早在2020年就提出了“邏(luo)輯(ji)(ji)-控(kong)制(zhi)分(fen)離”的(de)(de)目標,當(dang)時控(kong)制(zhi)器的(de)(de)硬件水平不(bu)足(zu)以支撐實(shi)現這(zhe)一(yi)目標。也(ye)就是(shi)說,物理(li)(li)(li)集(ji)(ji)中(zhong)落后于(yu)邏(luo)輯(ji)(ji)集(ji)(ji)中(zhong),這(zhe)導(dao)致(zhi)部分(fen)傳(chuan)感器、執行器仍然需要直接(jie)接(jie)入(ru)中(zhong)央計(ji)算(suan)集(ji)(ji)群,使“中(zhong)央計(ji)算(suan)”的(de)(de)硬件設計(ji)成(cheng)本(ben)明顯增加,最終該(gai)企業的(de)(de)相關量(liang)產產品(pin)并(bing)未按照其概(gai)念架構來設計(ji);第二個(ge)例子是(shi)某企業于(yu)2023年宣布實(shi)現了“中(zhong)央計(ji)算(suan)+區(qu)域(yu)控(kong)制(zhi)”的(de)(de)EEA 3.0量(liang)產,從其公開的(de)(de)技(ji)術(shu)資(zi)料了解到(dao),其尚未實(shi)現I/O控(kong)制(zhi)與邏(luo)輯(ji)(ji)處(chu)理(li)(li)(li)的(de)(de)完全(quan)分(fen)離,仍然有很多(duo)“邏(luo)輯(ji)(ji)處(chu)理(li)(li)(li)類軟(ruan)件”部署(shu)在VIU上(shang),這(zhe)就是(shi)邏(luo)輯(ji)(ji)集(ji)(ji)中(zhong)落后于(yu)物理(li)(li)(li)集(ji)(ji)中(zhong)的(de)(de)典(dian)型(xing)案(an)例。

圖(tu)5展(zhan)示了不同EEA集中(zhong)(zhong)化階(jie)段(duan)的(de)(de)(de)軟件(jian)在不同硬件(jian)上的(de)(de)(de)部署方式(shi)。筆者(zhe)將“分布式(shi)EEA”定義為(wei)1.0階(jie)段(duan),“域(yu)(yu)集中(zhong)(zhong)式(shi)EEA”定義為(wei)2.0階(jie)段(duan),“中(zhong)(zhong)央集中(zhong)(zhong)式(shi)EEA”定義為(wei)3.0階(jie)段(duan)。從圖(tu)5中(zhong)(zhong)可以(yi)看(kan)出,從“域(yu)(yu)集中(zhong)(zhong)”到“多域(yu)(yu)/區域(yu)(yu)集中(zhong)(zhong)”,軟件(jian)的(de)(de)(de)部署方式(shi)沒有本(ben)質(zhi)性(xing)變化,企(qi)業(ye)要做的(de)(de)(de)是開發更強(qiang)大的(de)(de)(de)控(kong)制器以(yi)及整合(he)更多的(de)(de)(de)功能(neng),因(yin)此即使物理和邏輯(ji)暫時不匹配(pei)也是走在正確的(de)(de)(de)方向上。



圖5不同(tong)EEA集中化階(jie)段下(xia)的軟件部署


需要(yao)注意的(de)是(shi),“部分區域(yu)(yu)化(hua)(hua)”(所謂2.9階段(duan)(duan))的(de)兩個軟件部署(shu)例子(zi),可以說是(shi)既不(bu)承上、也不(bu)啟下。“物(wu)理落后于邏輯”導致“中央計(ji)算”的(de)軟件架構設計(ji)必須(xu)額外為硬件控(kong)制考(kao)慮很(hen)多安全(quan)性(xing)要(yao)求,不(bu)利于軟件的(de)靈活迭代;“邏輯落后于物(wu)理”導致“區域(yu)(yu)控(kong)制”的(de)硬件設計(ji)無法標準化(hua)(hua)復用,面向(xiang)不(bu)同車(che)型(xing)需要(yao)費(fei)時(shi)耗力(li)重新適配(pei),成本投(tou)入產生(sheng)極大浪費(fei)。這種“總有一(yi)方拖累另一(yi)方”不(bu)僅體(ti)現(xian)在技術層面,還體(ti)現(xian)在技術背后的(de)組織團隊,而團隊之(zhi)間(jian)的(de)沖突與(yu)拉扯有可能讓企(qi)業在很(hen)長一(yi)段(duan)(duan)時(shi)間(jian)都處于“3.0階段(duan)(duan)就在眼前(qian),但一(yi)直在2.9階段(duan)(duan)打轉”的(de)狀態。


七、集中(zhong)式EEA演進面臨著哪些挑戰?


如前(qian)所述,推動EEA向集(ji)(ji)中化演進必須做三件(jian)(jian)(jian)事(shi):邏輯集(ji)(ji)中、物理集(ji)(ji)中、軟硬協同。這三件(jian)(jian)(jian)事(shi)分(fen)別(bie)對應了企業的(de)三項(xiang)能(neng)力(li):軟件(jian)(jian)(jian)整合(he)與打(da)通能(neng)力(li)、集(ji)(ji)中化硬件(jian)(jian)(jian)開發能(neng)力(li)和(he)軟硬件(jian)(jian)(jian)垂直(zhi)集(ji)(ji)成能(neng)力(li)。但(dan)是其中每一項(xiang)能(neng)力(li)都(dou)面(mian)臨著技術和(he)整供企業分(fen)工合(he)作模式的(de)雙重(zhong)挑戰。


1.軟件整合與打通能力


邏輯(ji)集中必然使軟件(jian)(jian)系統更(geng)加復雜(za),這需(xu)要(yao)管(guan)理調度能力(li)更(geng)強(qiang)的(de)(de)(de)OS內核,負(fu)責管(guan)理軟件(jian)(jian)資源,以及(ji)更(geng)靈活高效的(de)(de)(de)中間(jian)件(jian)(jian)來幫助軟件(jian)(jian)打通。目前OS內核在(zai)技(ji)(ji)術(shu)上主要(yao)有兩方面挑戰,一(yi)方面是汽(qi)車(che)上硬件(jian)(jian)種(zhong)類多樣,現(xian)有的(de)(de)(de)OS尚無法兼容全部(bu)的(de)(de)(de)驅動;另(ling)一(yi)方面是不同軟件(jian)(jian)對OS內核的(de)(de)(de)性能需(xu)求不同,現(xian)有的(de)(de)(de)OS產(chan)品(pin)難以同時兼顧。目前阿里、華(hua)為等(deng)科(ke)技(ji)(ji)公司以及(ji)極(ji)少數整車(che)企業正在(zai)嘗試研發(fa)或改造車(che)載OS內核,但這種(zhong)研發(fa)投入巨(ju)大,資源分散反而容易拖累整體(ti)技(ji)(ji)術(shu)進展。

對(dui)于中間(jian)(jian)(jian)件(jian),雖然目前尚未打造出足夠(gou)安全、高效、靈活的(de)量(liang)產產品(pin),但(dan)不存在(zai)(zai)明顯的(de)技(ji)術瓶頸。正是(shi)因(yin)(yin)此,軟(ruan)件(jian)供應商和車(che)企都在(zai)(zai)相(xiang)關研發上大量(liang)投入,且各有優劣。軟(ruan)件(jian)供應商雖然專業性更(geng)(geng)強(qiang),在(zai)(zai)中間(jian)(jian)(jian)件(jian)方面的(de)技(ji)術積累更(geng)(geng)多更(geng)(geng)快,但(dan)短時間(jian)(jian)(jian)內很難(nan)將產品(pin)平臺化(hua)、通用化(hua),難(nan)以同時服務好多家車(che)企;相(xiang)反,車(che)企自(zi)研的(de)中間(jian)(jian)(jian)件(jian)能(neng)夠(gou)更(geng)(geng)好地滿足自(zi)身需求。因(yin)(yin)此,圍繞中間(jian)(jian)(jian)件(jian)的(de)整供博弈仍將持續。


2.集(ji)中(zhong)化(hua)硬(ying)件開發能力


物理(li)集中的(de)(de)(de)(de)核心能力是開(kai)(kai)(kai)發(fa)高集中度(du)的(de)(de)(de)(de)域控(kong)制器或計(ji)(ji)算平臺,而(er)(er)這又可進(jin)一步分為核心SoC芯片層面(mian)的(de)(de)(de)(de)開(kai)(kai)(kai)發(fa)和計(ji)(ji)算平臺層面(mian)的(de)(de)(de)(de)開(kai)(kai)(kai)發(fa)。對(dui)于SoC,芯片企(qi)業無疑具有(you)明顯(xian)的(de)(de)(de)(de)技術優勢,但(dan)也有(you)極少數(shu)車企(qi)能夠自研(yan)SoC,并(bing)與自研(yan)算法更(geng)好地協同。相較而(er)(er)言,車企(qi)更(geng)擅長(chang)在計(ji)(ji)算平臺層面(mian)的(de)(de)(de)(de)開(kai)(kai)(kai)發(fa),而(er)(er)應將供應商具有(you)更(geng)成熟的(de)(de)(de)(de)量產開(kai)(kai)(kai)發(fa)經(jing)驗。

綜合來(lai)看(kan),車企自研集中化硬件(jian)是期待能(neng)夠實現更(geng)好地軟硬協同,從(cong)而(er)降低對硬件(jian)資源的(de)需求,從(cong)這個角度看(kan),車企自研芯片是具有(you)合理性(xing)的(de),但(dan)是研發(fa)周(zhou)期長,不確定性(xing)較大;即使(shi)最終研發(fa)成(cheng)功(gong),量(liang)產(chan)規模(mo)能(neng)否(fou)攤平(ping)高昂(ang)的(de)研發(fa)成(cheng)本仍然(ran)是一個問題。因此,車企很可能(neng)仍需要借助專業芯片企業的(de)能(neng)力,并探索新的(de)整供(gong)合作(zuo)模(mo)式。


3.軟(ruan)硬(ying)件垂直集(ji)成能力


想(xiang)要將高(gao)度(du)復雜的(de)軟件(jian)(jian)集(ji)成在高(gao)度(du)集(ji)中(zhong)的(de)硬件(jian)(jian)上(shang),是一個(ge)難度(du)極大的(de)工(gong)程問題。從(cong)任務內容上(shang)看,車企(qi)是最適合負(fu)責軟硬件(jian)(jian)垂直集(ji)成的(de)主(zhu)體,但是其在傳統燃油(you)車時代缺少經驗(yan)積累而高(gao)度(du)依賴(lai)供應商,導致車企(qi)的(de)實際能力與需求存在較大的(de)差距。

從供(gong)應(ying)商(shang)的(de)能力(li)現狀上看,目前主(zhu)流一級(ji)供(gong)應(ying)商(shang)一般只能提供(gong)單個功能域(yu)的(de)軟(ruan)(ruan)硬集(ji)成方案(an),少數零(ling)部件巨頭具備跨域(yu)的(de)軟(ruan)(ruan)硬件集(ji)成能力(li),而(er)對于未來的(de)中(zhong)央(yang)集(ji)中(zhong)式架構(gou)下的(de)整車級(ji)集(ji)成,幾乎不(bu)可能由供(gong)應(ying)商(shang)實現。

從車企的(de)(de)能力現狀(zhuang)上看,大部分車企停留在單功能域(yu)垂直集(ji)成的(de)(de)水平,極(ji)少數車企能夠(gou)實現跨域(yu)的(de)(de)軟硬件集(ji)成,因此整車企業(ye)在這(zhe)方(fang)面還有很多功課需要補(bu)上。如果繼續依(yi)賴供(gong)應商,那(nei)么路將越(yue)走越(yue)窄。


八、整車企業如何(he)推動集中式EEA的落地?


車(che)企在研發(fa)和量產集中式EEA時,需要綜合行業整體水平與(yu)自(zi)身能力制定適合自(zi)身的EEA演(yan)進路徑。筆者建議車(che)企注意(yi)以(yi)下三方面問題:


1.根(gen)據實(shi)際情況(kuang)選擇EEA集中化程度


在(zai)制定EEA集中化戰略(lve)時,過于(yu)落后于(yu)行(xing)業就容易被市場競爭淘汰;而過于(yu)先(xian)進(jin),容易超出自身能(neng)力可(ke)以控制的(de)范疇。車企需(xu)(xu)要牢記:沒(mei)有最好的(de)架(jia)構,只(zhi)有最適(shi)合自己的(de)架(jia)構。所以車企需(xu)(xu)要根據(ju)實際情況來選定適(shi)合的(de)EEA架(jia)構發展策略(lve)。

首先,對于域(yu)集(ji)(ji)中式EEA,目前各類(lei)軟硬(ying)件技術已能(neng)夠滿足行業需求的平均(jun)水(shui)平,部分供(gong)應(ying)商甚(shen)至能(neng)夠提供(gong)完(wan)整的域(yu)級解決方案,大部分車企或多或少(shao)都已具備域(yu)級軟硬(ying)件的開(kai)發和(he)集(ji)(ji)成(cheng)能(neng)力(li)。筆(bi)者建議所有車企都應(ying)將EEA至少(shao)升(sheng)級到(dao)此階段,并逐步擺脫對域(yu)級供(gong)應(ying)商的依(yi)賴,自主實現(xian)軟硬(ying)件垂直集(ji)(ji)成(cheng)。

其次,對(dui)于(yu)跨域(yu)集中式(shi)EEA,目(mu)前在硬件(jian)層面,已有多(duo)家芯(xin)片(pian)企(qi)(qi)(qi)業(ye)推出了艙(cang)(cang)駕一體的(de)芯(xin)片(pian),雖然在成本(ben)和(he)性能(neng)(neng)上可以進一步(bu)優化(hua),但也算滿(man)足(zu)了基(ji)本(ben)需求;在軟件(jian)層面,艙(cang)(cang)駕融合所需的(de)OS和(he)中間件(jian)技術,預計還(huan)需1-2年才能(neng)(neng)成熟。對(dui)于(yu)不同企(qi)(qi)(qi)業(ye)來說,傳統車企(qi)(qi)(qi)在車控功能(neng)(neng)域(yu)上有較多(duo)積累,而在智駕和(he)座艙(cang)(cang)上更(geng)依賴供應商;造車新勢力則在智駕、座艙(cang)(cang)領域(yu)投入較多(duo),相(xiang)關(guan)能(neng)(neng)力掌握較強;還(huan)有少數巨(ju)頭車企(qi)(qi)(qi)具備全棧(zhan)自(zi)研能(neng)(neng)力。

因此,筆者建議傳(chuan)統車(che)企(qi)應(ying)優先(xian)實現車(che)控域(yu)(yu)的(de)跨域(yu)(yu)集中(zhong),艙(cang)駕融(rong)合(he)可(ke)以(yi)考慮與供(gong)應(ying)商(shang)合(he)作;造(zao)車(che)新勢(shi)力(li)(li)則應(ying)優先(xian)自(zi)主開發艙(cang)駕融(rong)合(he)的(de)核心方案;而具有全棧(zhan)自(zi)研能力(li)(li)的(de)車(che)企(qi)可(ke)以(yi)選擇走更為靈活的(de)區域(yu)(yu)集中(zhong)路線(xian)。

最后,對于中(zhong)央(yang)(yang)集(ji)中(zhong)式EEA,目前硬(ying)件(jian)層(ceng)面僅有(you)Muti-Box和One-Box的(de)方案趨向成熟(shu),軟件(jian)層(ceng)面要(yao)實(shi)現真(zhen)正的(de)“邏輯(ji)-控制分離”還需要(yao)很長的(de)發展期,并(bing)且尚無車企(qi)能真(zhen)正將整(zheng)(zheng)車軟件(jian)整(zheng)(zheng)合至一個大的(de)系統內,并(bing)將其部(bu)署至中(zhong)央(yang)(yang)計算集(ji)群(qun)上。因(yin)此,筆者建議(yi)車企(qi)不應該急(ji)于推出“形似神不似”的(de)“中(zhong)央(yang)(yang)計算+區域控制”架(jia)構(gou),而是(shi)先在(zai)跨(kua)域融合階段積(ji)累軟硬(ying)件(jian)能力與(yu)經驗,并(bing)推進下一代架(jia)構(gou)的(de)預研,等(deng)待各方面條件(jian)都成熟(shu)時再考慮量產。


2.基于平(ping)衡(heng)思維設計EEA


EEA的設計需要做出各種平衡(heng),可以說是追求平衡(heng)的藝術(shu),主要體現在“體驗(yan)”和(he)(he)“成本”、“現在”和(he)(he)“未來”、“共性(xing)”和(he)(he)“個性(xing)”三方面的權衡(heng)上。

對(dui)于“體驗(yan)”來說,EEA提(ti)供(gong)了計算和通信的(de)(de)硬件支撐,其技術(shu)的(de)(de)先(xian)進性(xing)決定了用(yong)戶(hu)體驗(yan)的(de)(de)上限,但(dan)這種先(xian)進性(xing)將造成更高的(de)(de)“成本”。因此(ci),EEA的(de)(de)設計切勿盲目堆料(liao),而要(yao)根據品牌定位與目標用(yong)戶(hu)來選擇最優性(xing)價比(bi)。

“硬件(jian)預(yu)留(liu)”是(shi)平衡“現在(zai)”和“未來(lai)”的關鍵。如果預(yu)留(liu)多了(le)容易讓消費者(zhe)產生“白花錢”的感覺,而預(yu)留(liu)少(shao)了(le)將使(shi)得汽(qi)車(che)后期難以持續升級(ji)迭代。想要合理預(yu)留(liu)就要求架構師既能對未來(lai)技術(shu)變化有(you)比較精準的預(yu)測,又能對用戶的接(jie)受程度有(you)比較好(hao)的把握(wo)。

前文已(yi)有提及,EEA設(she)計應(ying)能(neng)做到跨(kua)車型、跨(kua)品牌(pai)、跨(kua)平臺(tai)復用,從而分攤成本,這(zhe)其實指(zhi)的是(shi)基礎共(gong)性功能(neng),當然不可能(neng)一套配(pei)置就滿足(zu)所有用戶對功能(neng)配(pei)置的個(ge)性化(hua)需求,所謂千人千面、千車千面。因此,EEA設(she)計實際要(yao)做的是(shi)努力(li)實現硬(ying)件標準化(hua)、平臺(tai)化(hua),同時打造算力(li)、主干網帶寬、區(qu)域(yu)控制器、功能(neng)硬(ying)件等配(pei)置可靈(ling)活調節的架構。

要做(zuo)好上述平(ping)衡,對(dui)于架構師的要求非常(chang)高,既需(xu)要了(le)解(jie)具體的軟硬件技術,又(you)要了(le)解(jie)用(yong)戶需(xu)求與(yu)業(ye)務(wu),還要具備強(qiang)大的抽象(xiang)化系統思考。這(zhe)類(lei)(lei)人才資(zi)源極為稀(xi)缺(que)。因此,筆(bi)者(zhe)建議各車企(qi)下(xia)一(yi)步要著重招攬或培養這(zhe)類(lei)(lei)稀(xi)缺(que)的人才。


3.面向(xiang)中(zhong)央集中(zhong)式架構(gou)推動企業(ye)能力與產業(ye)分工(gong)變革


目前行業已經(jing)處在(zai)從EEA 2.5向(xiang)3.0邁進的發(fa)展階段,而面對高度整合、空前復雜的中(zhong)央集中(zhong)式(shi)EEA架(jia)構,只(zhi)有車企才能主導架(jia)構的設計(ji)和資源(yuan)的協同,因此車企必(bi)須盡快(kuai)儲備相應能力,并及時調整分(fen)工(gong)合作模(mo)式(shi),從而實現整車軟硬件的橫向(xiang)整合與打通(tong)。筆(bi)者(zhe)預測的理(li)想情況(kuang)下中(zhong)央集中(zhong)式(shi)架(jia)構的產業分(fen)工(gong)詳見圖6。



圖6理想情(qing)況下中央集中式(shi)架(jia)構的產業分工


對(dui)于(yu)(yu)“電(dian)(dian)子電(dian)(dian)氣器件”,車企應主導定義底層(ceng)功能(neng)硬件的標準化接口,至少(shao)也要做到與供應商聯(lian)合(he)定義,這樣才(cai)能(neng)實(shi)現軟硬解耦(ou);而(er)供電(dian)(dian)配電(dian)(dian)、通信等組件,由于(yu)(yu)功能(neng)相(xiang)對(dui)基礎且單(dan)一(yi),車企依(yi)賴(lai)供應商即可(ke);而(er)域控制器、計(ji)算(suan)平臺(tai)等核心計(ji)算(suan)節點,考慮到車企很(hen)難具(ju)備強(qiang)大的芯(xin)片設計(ji)能(neng)力,建議車企與芯(xin)片企業深(shen)度(du)綁(bang)定或者聯(lian)合(he)研發,將(jiang)自己的重心放在集成電(dian)(dian)路板或機盒的開發上。

對于“電子(zi)電氣器件的連接關系”,EEA的拓撲結構必須由車企自研(yan)或主導設(she)計,且必須與軟件架(jia)構深度協同,而線束等具體(ti)載體(ti)只需要借助成(cheng)熟的供應鏈即(ji)可。

筆者(zhe)相信(xin),在符合(he)實際情況規劃、平衡設計(ji)以及合(he)理分(fen)工(gong)下,企業(ye)(ye)將快(kuai)速推動EEA架構發展(zhan),進而(er)行(xing)業(ye)(ye)將加速向中(zhong)央(yang)集中(zhong)式(shi)的(de)EEA 3.0進化,智能汽車(che)的(de)產(chan)品形態也將迎來(lai)新一(yi)階段的(de)升華,讓我們共同期(qi)待!

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