智驾网 2023-04-02 19:01
芯旺微电子丁晓兵:车规MCU芯片在新一代汽车电子发展中面临的问题
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功能安全、数据安全、信息延迟

3月31日,由中国电动汽车百人会主办,清华大学、中国汽车工程学会、中国汽车工业协会、中国汽车技术研究中心、中国汽车工程研究院共同协办的中国电动汽车百人会论坛(2023)在京开幕。


本届论坛为期三天,以“推进中国汽车产业现代化”为主题,共设有2场全体会议、9场开放专题论坛和4场闭门会议。论坛同期将举办丰富多彩的新车展示、产业链及核心零部件展示、以及多个重磅课题研究报告发布等全面贴近产业实践,促进跨界交流的互动活动。


在第三天的“智能汽车论坛”中,与会嘉宾主要讨论了芯片、操作系统、域控制器等智能汽车关键技术进展;智能汽车进入量产阶段的整车进展;车路云一体化进展及趋势;整车与零部件企业发张格局与创新路径;智能化阶段的产业链企业关系;构建智能汽车发展的新生态体系等议题。


在论坛现场,上海芯旺微电子技术股份有限公司董事长兼总经理 丁晓兵先生发表了相关演讲,以下内容为演讲全文,简单编辑,未经本人审阅。


主持人好、大家好,我这次给大家带来一个车规MCU芯片在新一代汽车电子发展的时候需要面临的一些问题,它怎么能够做一些新的规格才能够帮助我们汽车电子产业更好的发展。

    

汽车产业这两年变化比较大,原来我们传统的瀑布式的开发模式、垂直式的开发模式现在逐渐已经有些影响了,已经把芯片厂商的产品规划工作提到前面了,直接和整车厂进行交付,这也是短期内的一个新的变化。这两天我们一直在谈汽车电子的智能化,智能化其实我们更多的谈软件或者大脑,其实这里面还有很大一块是汽车电子的系统架构,汽车电子架构的变化也会对汽车的整个影响非常大,这两年也发生了非常大的变化,我们传统的是一个分布式的这种系统,现在在分布式系统上我们很多人想一个办法希望把所有东西集中到大脑里一起控制,能不能减少控制节点?回头看会碰到什么问题呢?如果我们想做到这一点,其实有两个问题是很难解决的,一个是电源系统,供电系统从哪里来,这么多分布式执行系统的供电系统从哪里来?从总部拉过来还是怎么着?还有它的IO系统连接线太多了,这么多控制线怎么能分到连到具体的每个执行节点上去。所以在这里面其实我们现在有一种新的解决方法就是在中间加一个位置控制器、区域控制器,有时候叫位置控制器,位置控制器是作为中间一个节点来处理电源和IO这么一个点,然后在这个过程中我们怎么样做到软件的自定义,软件定义汽车,汽车本身是一个软件的,包括软件的OTA,我们实际上是通过区域控制器进行区域的中央控制,然后再往下走。


我们可以看到,中央网关以后,走到域控希望再走到区域控制器,现在我们看到这样一个系统架构带来了芯片的一些初效,我们看到了芯片的几个特点,要求是比以前要更高了。第一个是它的功能安全,我们从中央网关到域控的时候可以看到,原来我们在传统的油车或者传统架构里面我们可能更多是在底盘动力、发动机这个地方要求更高功能安全等级的,现在进入自动驾驶时代以后,传感器用的更多了,那就会使我们的所有与车载安全相关的这些传感器以及对于相应的一些控制系统它的功能安全等级都提到了D等级了,所以说对芯片,无论是我们的MCU这种数字芯片还有中央控制的数字芯片还有一些模拟芯片甚至电源芯片都面临一个功能安全等级的升级。


第二个是,随着我们分布式控制系统的加强,会面临一个挑战,就是信息安全的问题,也就是说以前我们的整个汽车架构是个封闭式系统,封闭式系统很少有人或者很少有手段能够侵入进来,除了结束的时候能拿到一些信息,现在看面临的挑战是在空中接口上就能把信息拿走,这样对每一个ECU的信息安全,也就是对本地的MCU信息安全处理能力要求更加强了。

    

另外还有一个比较大的就是每个芯片处理的延迟包括信息交互的延迟要短,因为我们很多信息都放到中央网关或者域控,导致原来传感器节点一些小的算法都集中到了域控或者区域控制里面了,这样的话它的交互时间要求更高了,所以实际上芯片阶段不仅仅是网络这一块的处理延迟要求要短,芯片内部对于数字交互的时间也要求比较短了,这是我们看到芯片的三个新的需求出来了。

    

我们可以看到,在这里面芯片里面基本上分几大块,像汽车车身、照明一般来说它的要求相对低一点,各方面系统的频率要求低一点点,再往上的时候就是辅助驾驶、底盘、动力这个要求就开始高了。而且现在在娱乐系统甚至一部分车身电机电源里面它的功能安全要求也高了,这三块交叠的地方是功能安全逐渐往B级以上走了。

    

我们可以看到在这一点上,左边这个图,我们看到它在信息安全,在车身总线也开始进行检测了,防止外面的侵入,因为我们有两种侵入,一种是从中央网关侵入,还有一种是从有线实体上侵入,在总线上有一些监控。另外在入控的时候从底层传感器到另外一个传感器输出的时候这时候它的延迟性要减少,所以实际上就是这三个特点。

    

我们看一下,稍微简单介绍一下国内MCU的状况,因为国内MCU原来基本上都处在一个QM,因为汽车的芯片其实有几块需要过的关,我们通常说AEC-Q100,通常是AECQ100-001,拿到AEC-Q100证书其实很大程度上是AEC-Q100-001已经过了基本的电车特性能够满足基本的特性,其实有些还是AEC-Q100-(002~004),它是对汽车生产上的品质控制,这三块如果AEC-Q100满足了以后,就能满足系统了,另外在功能安全以上的系统,做车里面除了车的质量体系标准16949还有一个功能安全就是B和D级的要求。

    

下面花一点时间介绍一下我们公司的产品,我们公司的产品分三大块一个是QM系统,一块是B级、一块是D级的用的汽车不同的地方。

    

我们还特别稍微介绍一下,时间有点紧,我快速介绍一下我们公司是一个,是做了一个自己的ARM内核逐渐构成了自己的,不是采用ARM内核我们采用功夫内核,我们自己内核分为三大块,一块通用控制和DSB、一个多核,基本上是在汽车行业逐渐得到了应用,我们自己有完整的开发和生态系统,组成了一个汽车MCU的生态系统。这是我们产品的一些介绍,在右图可以看到,它的新的需求开始来了,就是我刚刚说的三大块。功能安全上要求也高了,信息安全的要求也高了,然后对延迟、处理的快速处理能力也高了。我们在去年MCU产品在前端市场上大概出了3800万,基本上覆盖了汽车的每一个应用。

    

如图这是我们一些开发工具以及对应的生态系统,这里就不详细介绍了。

    

我刚才说的,我们基本上在车身的底盘、动力、照明、娱乐系统以及对应的辅助驾驶系统都有应用。包括有一定的功能安全要求的系统里面。

    

我们在未来高端的汽车未来的智能化及其相关的系统里面,电动化、智能化相关的系统里面,我认为这些它对功能安全的要求是越来越高了。

    

希望今天有这么多半导体厂商能参加这个电动汽车的会,非常高兴,希望大家更多的从探索者、创新者走到一个车规芯片的突破者。

    

谢大家。


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