遭8家顶级车企疯抢，这款汽车计算平台为何如此了得？

恩智浦(NXP)半导体日前针对互联汽车、电动汽车和自动驾驶汽车，发布了全新控制和计算平台S32。这一被恩智浦全球副总裁兼汽车微控制器和处理器业务线市场及分销总经理Ross McOuat视作“2017年最重磅的产品”，除了能够通过提供微控制器/微处理器的统一架构，为不同应用平台提供完全相同的软件环境外，还是全球首个完全可扩展的汽车计算架构，从小型低功耗ARM Cortex-M、实时优化型Cortex-R到最高性能的Cortex-A级性能等级，每个性能级别都满足ASIL-D要求。当前，全球前15家顶尖汽车制造商中已有8家准备在即将推出的车型中采用该平台。

从“分布式架构”到“域架构”的未来汽车

恩智浦官方将S32定义为一个“控制与计算的平台”。Ross McOuat说这两部分是并重的，没有任何的偏倚。他用下图做了更进一步的解释，以2020年为界，左边区域里主要是控制应用，随着曲线逐渐向右扩展，对更高计算能力的需求陡然上升。目前业界对发动机、底盘、车身的高性能控制，其实已经非常贴近计算空间的边缘。这意味着到2020年左右，汽车整体应用会从对控制的倚重转移到对计算的倚重，从而导致软件与算法日趋复杂。

汽车对软件依赖度日益提高

众所周知，汽车是各种应用和不同软件策略构成的复杂综合体。据汽车行业的估计，一辆高端现代化汽车的软件代码行数超过1亿行，相比之下，波音787才不过使用了2-3千万行代码，而且软件研发成本已经占到车辆总成本的70-80%。这种复杂性使得一级供应商和OEM厂商面临巨大的压力，因为所有人都必须在日益紧张的上市时间约束下，满足市场对于更多电子功能的期望。

“10年前，宝马7系、奔驰X系这样的高端车型仪表盘中拥有超过100个按键，而如今却全部由一个软件界面代替，这无疑让车辆具备了更强的更新能力和更好的交互体验。但来自多个软件供应商的多重软件系统却迫使汽车厂商不得不耗费更多资源进行软件开发，无形中拉长了新车上市时间。”Ross McOuat指出，互联化、无人驾驶化和电气化正成为全球汽车产业的三大主要趋势。而今后五年内，更大带宽的以太网支持、更强的环境认知能力、以及更高的计算能力将成为全球汽车业必须重视的三大问题。

用数字的方式对这三大问题加以解释可能更容易理解：

• 每天要在汽车上度过一小时。这意味着需要有更大的带宽的以太网去支持各种智能互联功能的实现。
• 全球每年有130万其交通伤亡事故。这就要求汽车对它周遭运行环境的认知能力更强，而这样认知能力是基于车身所装备的一整套传感器来实现的。因此，未来汽车的传感器及融合系统对带宽就会有很高的要求，需要有数百兆的带宽能力；
• 美国要求2015年之前，汽车CO2排放量降至163克/英里。随着汽车电气化进程的不断推进，管理内燃机、发动机、燃料电池等各种动力总成系统所要分配的计算资源越来越多，处理各种应用需要的算法越来越复杂，因此对底层架构的计算性能提出了很高的要求。

但在Ross McOuat看来，除了之前提到的软件系统集成难题外，分布式汽车架构、软硬件之间存在的不兼容性、安全困扰和无线更新困难等问题，也让不同应用间很难实现有效的扩展。未来，汽车底层电子架构会朝着高性能域架构的方向发展，联网能力更强，能够提供安全的OTA无线更新，开发效率高，是可升级、可扩展、能够适应未来发展的平台。

通用硬件/架构平台

打通车企“任督二脉”

恩智浦将车辆内部分为五个不同的域，分别控制中央互联、车内驾驶体验、车身动力总成、辅助驾驶及车身舒适度。对于整车厂而言，除了有效管理五个域之间相互协调工作之外，还要确保不同的域及系统之间进行有效及时的互联。为此，S32平台不但采用了目前业界性能最强的MCU(处理能力高达6000 ASIL-DMIPS，而最接近的竞品是3000 ASIL-DMIPS)，其SDK还提供了一致的开发环境，可在不同域之间共享开发成果，并消除多个软件模块的重复部分。数据显示，这一做法可将应用程序内的软件开发工作减少90%，并将跨应用程序的开发减少40%。同时，S32平台还能够多个应用空间内提供符合汽车标准的质量、可靠性和ASIL D性能。

未来汽车具备的高性能域架构

在程序开发层面，S32架构为整车厂提供了一个在五个不同域之间通用的软件开发环境，这能够让车厂将更多精力放在提升汽车安全性、无人驾驶性能等应用上。以欧洲某高端汽车品牌为例，其2017年推出的新车型软件资源利用率已达95%，这意味着车辆现有功能对运算资源的占用已经达到极致，车企很有可能无法在车辆剩余生命周期里通过推出新服务产生新收益，未来恐怕也很难进行软件更新。为此，S32平台中为同一个芯片提供了4M-64M的剩余软件资源利用量，以便用户日后实现设备的实时更新。

软件和硬件应用连续性

不过，对于整车企业而言，做到步伐一致并不现实。他们之中，有采取演进式发展模式的，也有采用全新架构，意在实现跨越式变革发展的。而且即便是在同一家公司内部，也会存在不同档次、主打不同功能的车型，S32平台考虑到了这一点，因此使用了同一套软件来应对控制与计算。

“对汽车行业来说，标准、功能和车型是一个长期的，不断演进的过程，S32平台在设计之初就是以可升级为目标的，无论是内存还是计算能力都预留了足够的升级空间。”Ross McOuat说技术节点之间也是彼此独立的，无论芯片采用40nm还是16nm工艺，它未来所处的软件环境与架构是完全一致的，通用软件开发套件SDK支持AUTOSAR、QNX、GH Integrity、Linux等开放式O/S方式。此外，S32平台还支持针对ADAS应用的一系列AI加速器。这些加速器能加速算法，以支持视觉、雷达和传感器融合领域的对象检测和分类等功能。

最大限度提高提高硬件和软件在不同产品和应用中的重复利用

他还特别提到了空中升级(OTA)对于车辆信息安全的重要性。预计到2022年，全球汽车生产企业每年能够通过使用OTA的方式节省350亿美元的成本。尽管部分高端车主目前已经习惯了使用OTA无线更新的方式更新导航地图和车载信息娱乐系统，但对车辆中深度嵌入且对安全性要求较高的关键应用而言，OTA并不是很常规的做法。为此，S32平台可通过安全网关和通用域架构为任何采用了S32平台的汽车域提供零停机时间OTA功能，并支持回读全回溯选项，从而保障了关键域的安全性，为车厂节省软件调试及开发安全相关的主动性应用方面的成本。

连同OTA功能被一起植入S32平台的，还有恩智浦提出的“4+1层级汽车网络安全”解决方案。该方案从安全接口、安全网关、安全网络、安全处理和安全门禁等五方面提供了一系列的保护措施，实现基于安全单元的无线连接、安全应用处理以及安全网络。

恩智浦将于2018年下半年开始供货，搭载全新计算架构的量产车型预计将在2020年上市。

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