2022年，汽車IC及電子電氣架構設計將面臨哪些挑戰？
數據量與復雜度日益增加
隨著車輛變得越來越自主，需要處理的傳感器數據量顯著增加。現在的問題是，區域控制器完成的工作量，以及通過傳感器融合系統完成的工作量。無論哪種方式，需要移動的數據量都在增加。
“你需要一個10千兆或更高的鏈路，＂Cadence的Schweiger表示。”這是汽車市場下一步需要布局的重點。
然而，無論在哪里處理，進行數據處理的芯片都變得越來越復雜。還有更多類型的處理元素，包括可以加快對象檢測和分類的加速器。
“除了映射和其他功能之外，這是ADAS系統的一部分，”據Arteris IP營銷副總裁Kurt Shuler稱。“在這里，最初是視覺輸入上的算法和AI或機器學習。然后，激光雷達和雷達數據被添加到傳感器融合功能中。然后用映射覆蓋。這意味著越來越多的硬件架構將由軟件需求驅動。”
Mobileye是這種軟件方法的先驅，但其他公司現在也在采用這種方法。
“這意味著架構師面臨著一個巨大的挑戰，即如何將數據從芯片的一部分傳輸到芯片的另一部分，”Shuler表示。“服務質量、調整片上網絡拓撲結構及其中進行優先級排序的邏輯，以及數據的排序，都將是一個巨大的挑戰。”
Synopsys的Wottreng指出，這將引領軟件生態系統的構筑，反過來又將在設計周期中向左移動，以減少設計和驗證時間，同時也推動數字孿生的增長。所有這些都是自動駕駛汽車下一步所必需的，但仍然存在許多障礙。
“距離實現全自動駕駛汽車還存在很大差距，但不斷提升的輔助駕駛水平和限制操作設計領域的應用程序，顯示著我們取得了真正的進展，”Arm汽車和物聯網業務線高級副總裁兼總經理Dipti Vachani在最近的一份報告中表示。“為了實現這一新的功能范圍，隨著不同的ECU合并到域控制器中，汽車電子電氣架構將經歷挑戰性的演變。數字孿生是這些域控制器在道路上單個汽車內的‘實時’數字娛樂。這使開發人員能夠測試ADAS，自動駕駛和其他未來的軟件工作負載。這對行業的重要性似乎確實是一個不同的思維模式。現在，對于硬件或軟件開發人員來說，它是一種可以幫助他們完成工作，并可能識別缺陷和錯誤的工具。然而，對于高管來說，這是通往新收入來源的途徑——實時和持續的診斷、預測性維護等等。三分之二的軟件開發人員意識到軟件定義工具（SDV）將對他們的工作和整個行業產生深遠的影響。在這個階段，可能不太明顯的是，數字孿生的重要意義在于使開發人員能夠更快地部署解決方案。”
Schweiger表示，汽車行業，尤其是OEM和Tier 1，仍然需要在復雜芯片開發中找到自己的定位，以便最終OEM能夠自主開發用于自動駕駛的SoC。“自主研發SoC并不簡單，因為很多功能都集成到SoC中，而這些復雜的SoC也在運行一個非常復雜的軟件堆棧。OEM 在此設置中將扮演什么角色？Tier 1將扮演什么角色？半導體供應商在提供完整驅動系統方面也向供應鏈上游移動，例如Nvidia，他們的作用是什么？我們能否預期一個商業解決方案，就像我們以往從半導體供應商那里獲得的那樣，行業或OEM也會建立某些合作伙伴關系？”
他指出，成本是自動駕駛的另一個因素，因為所需復雜計算平臺的開發成本非常高。“在全自動駕駛汽車的初始階段，我們將看到的是商用車、出租車、卡車、火車，最終才是自動駕駛汽車，或者至少是共享模型。對于私人使用，該系統的成本需要下降。龐大的傳感器堆棧和非常復雜的計算平臺花費了大量資金，因此成本需要降低。”
Elektrobit的Seidel建議，汽車規模化將需要大批量高性能計算（HPC）汽車架構，但價格水平是可以接受的。“雖然取得了很多進展，但我們仍處于過渡階段，許多汽車制造商計劃2024年左右推出下一代先進架構，如區域架構。這意味著現有架構平臺尚未發展到可以實現自動駕駛汽車所需連接計算和無縫OTA的水平。我們與汽車制造商、Tier 1和芯片制造商合作，確保許多將這些架構變為現實的軟件構建塊（又名汽車操作系統）都可用。”
測試和驗證也需要繼續改進。“必須有一個堅定的法律和監管框架，”Seidel表示。“在自動駕駛方面，有許多平行和競爭的發展正在發生。一方面，這對于一個風險如此之高的新行業來說是正常的，對于企業來說，有機會成為第一個解決問題的企業。另一方面，自動駕駛汽車與安全密切相關，這意味著盡職調查與速度同樣重要。因此，除了競爭之外，我們還需要更多的合作。不僅僅是汽車制造商，似乎有更多的公司正在并行開發自動駕駛堆棧。而沒有足夠的資源讓每個汽車制造商并行開發所需的平臺和軟件堆棧，這也是進步的一個關鍵限制因素。我們需要一個系統模塊化和可互換的模型，并且所有參與者之間有更多的資源共享。”
Rambus的技術產品經理Thierry Kouthon指出，汽車制造商在網絡架構的兩個陣營中具有獨特的動態，這些架構用于將車輛的感官系統與ADAS和處理連接起來。“許多現代汽車制造商，如特斯拉和Waymo，傾向于集中處理，因為它允許更無縫的迭代和更容易的軟件更新。另一方面，更傳統的汽車制造商仍然選擇更靈活的區域架構，適合與傳統設計、更廣泛的產品組合和第三方組件制造商合作。這兩個組織也在與日益嚴重的安全問題作斗爭。集中式處理環境使軟件安全更新更容易，但也意味著硬件妥協、允許訪問大多數控制系統可能是災難性的。局域性環境需要努力保護每個特定局域網關的硬件和軟件，降低入侵風險，但系統安全性需要在整個車輛中得到更廣泛的應用。區域架構增加了車輛安全的復雜度，因為每個區域都處理屬于不同安全域的傳感器和ECU，例如傳動系統、車輛舒適性或發動機控制等， 都需要通過軟件手段保持隔離。”
對于這些汽車原始設備制造商來說，一個有趣的挑戰開始出現，特別是對于特斯拉和Waymo來說，挑戰來源于布線本身。“半自動駕駛汽車上傳感器和系統的數量激增使得布線成為最重的子系統之一。對于需要減輕多余重量的電動汽車來說，由于平衡了汽車電池增加的重量，這個問題將變得更加復雜。因此，許多汽車制造商正在探索新技術，包括MIPI控制器，以嘗試限制所需的布線。區域架構通過保持每個車輛區域的網關靠近它們控制的ECU和傳感器，而網關通過主網絡相互通信，從而本質上解決了布線問題，”Kouthon說。
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