2022汽車半導(dǎo)體生態(tài)峰會演講實(shí)錄|恩智浦半導(dǎo)體余辰杰：恩智浦S32ZE處理器助力底盤域控制器
以“智鏈未來 本立而道生”為主題的“2022張江汽車半導(dǎo)體生態(tài)峰會暨全球汽車電子博覽會”由《中國汽車報(bào)》社主辦，張江高科、愛集微、浦東新區(qū)投資促進(jìn)二中心承辦，11月7日-8日在上海張江科學(xué)會堂隆重舉行。
本屆峰會邀請了以半導(dǎo)體為核心的全球智能網(wǎng)聯(lián)汽車生態(tài)鏈企業(yè)高管、知名分析師與投資機(jī)構(gòu)、中外行業(yè)大咖參加，瞄準(zhǔn)新智能汽車與能源汽車技術(shù)前沿，就科創(chuàng)+產(chǎn)業(yè)+金融進(jìn)行深度交流，為汽車半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)智慧和力量。同時，通過趨勢分享、前沿技術(shù)碰撞、投資邏輯解讀以及全球汽車電子博覽會，共同探討全球巨變下的汽車半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，為業(yè)界充分展示汽車電子最新發(fā)展成果與趨勢，打造國際化一流汽車半導(dǎo)體領(lǐng)域展示平臺。
其中，在11月7日舉辦的“智能底盤專場”，恩智浦半導(dǎo)體車載處理器資深市場經(jīng)理余辰杰做了題為《恩智浦S32ZE處理器助力底盤域控制器》的精彩演講，以下內(nèi)容為現(xiàn)場演講實(shí)錄：
余辰杰：大家好，我來自恩智浦，負(fù)責(zé)處理器業(yè)務(wù)，我介紹的是處理器芯片在新興的電子電器架構(gòu)發(fā)展趨勢中，如何支持底盤和底盤域控制器。
恩智浦半導(dǎo)體 車載處理器資深市場經(jīng)理 余辰杰
今天主要給大家講到的芯片S32ZE和S32E，這是同一個家族，也是恩智浦今年6月份正式對外發(fā)布的一個新型門類的芯片。無論是從計(jì)算領(lǐng)域還是從工藝制程，包括軟件生態(tài)，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是以前單純兩三百兆主屏的MCU可以比的。
主要內(nèi)容分三部分：
第一，簡單講一下EE架構(gòu)的演進(jìn)。
這部分可能和底盤沒有直接關(guān)系，但是從整個汽車架構(gòu)特別是電子電氣角度是息息相關(guān)的。本來底盤主要作用，包括橫、縱向控制，包括垂直方向控制，有不同的EPS、剎車、懸架等方向構(gòu)成。
以前更多是分布式的控制器組合，現(xiàn)在隨著半導(dǎo)體在處理器上的算力提升，很多域等架構(gòu)的出現(xiàn)，導(dǎo)致原來分布式的底盤架構(gòu)也往集中式的底盤架構(gòu)所演進(jìn)。我們經(jīng)?？吹揭粋€詞ICC。
第二，最新發(fā)布的S32ZE16nm實(shí)時處理器介紹。
第三，這個芯片如何應(yīng)用。
電子電氣架構(gòu)的演進(jìn)，一輛車上本來有幾十個、上百個ECU，現(xiàn)在域控制器等把這些ECU數(shù)量全部減少，這種架構(gòu)的演進(jìn)往往不是一蹴而就的。所以，無論是域化還是區(qū)域化過程當(dāng)中，都沒有很純粹的結(jié)構(gòu)。所以，更多的演進(jìn)趨勢會是由一些域控制器，大域的域控制器。比如ADS與座艙域或者車身域，加上一些域控制器，組合、混合的方式居多。
當(dāng)然，相對來說功能安全等相關(guān)功能比較弱，把車身上的功能先根據(jù)地理位置劃分，在國內(nèi)主機(jī)廠也比較多。比如車、門、窗都相對來說比較和功能安全動力等無關(guān)。
在大趨勢中，特斯拉走的路線，是一個中央電腦，為了做OTA、軟件升級，預(yù)埋很多硬件在上面，這是一個趨勢。但這也不會非?？斓絹?，總體來說這是一個趨勢。
以前大家看到過一張圖，一個蘋果手機(jī)放在上面，下面架著四個輪子。如果在幾年前想想覺得很夸張的一個概念，至少在5-10年里可能有部分車型就是這個樣子的。
簡單分析下域或者區(qū)域控制器的好處。
首先，域其實(shí)這是最先開始的。比如ADS域、座艙域等等，包括車身域。好處顯而易見，把邏輯相關(guān)的一些功能整合在一個控制器里面。軟件上更好協(xié)調(diào)，比如底盤域，很多傳感器的輸入，原來可能分布式的一個功能，要互相之間Talk，現(xiàn)在在一個中央式的處理單元里，把所有的傳感器輸入全都放到一個集中式位置處理，跟傳統(tǒng)分布式的底盤控制器相比，不是做一個判斷了。在什么情況下，某一個底盤的執(zhí)行器，我的權(quán)重更大，就聽那個底盤控制器控制，不是。更多是做一個深層次的融合。
從軟件角度來說，域控制器也是很方便SOA的，即所謂面向服務(wù)的軟件架構(gòu)。一個主流趨勢是，在傳統(tǒng)控制為主的ECU里面，都是一顆主要的單片機(jī)，兩三百兆的主屏。如果可以做OTA的，還要引進(jìn)一些先進(jìn)的軟件開發(fā)架構(gòu)的SOA等，以及引入一些TSN等網(wǎng)絡(luò)上高實(shí)時性的，單個MCU可能就不夠了。
在這樣一個架構(gòu)里，可能在這樣一個節(jié)點(diǎn)上，既需要一顆MCU，還需要一顆SOC。恩智浦對于整個車的框架理解，分為兩部分：
一、汽車基礎(chǔ)架構(gòu)/基礎(chǔ)設(shè)施。
所謂基礎(chǔ)設(shè)施，不管是高端車、低端車，任何種類的車，強(qiáng)調(diào)ADS賣點(diǎn)也好，強(qiáng)調(diào)新能源賣點(diǎn)也好，都要具備的這三方面：
1、車的控制端，指動力，包括底盤、EPS、轉(zhuǎn)向等等控制肯定是需要的。
2、網(wǎng)絡(luò)肯定是需要的，不同的ECU之間的通信，包括往外的通信，網(wǎng)絡(luò)肯定要。
3、車身肯定要，包括門窗、小電機(jī)等控制。
二、與不同的車型定位相關(guān)。
比如智能座艙那塊，ADS智駕，肯定跟不同被型的定位相關(guān)。
做底盤零部件開發(fā)，包括轉(zhuǎn)向，EPS、ESP等，到目前為止，核心上面的處理單元還是一顆MCU，可能兩三百兆主屏的MCU，多核的，這是目前看到的主要器件的選型。
到目前為止，在所有主流的半導(dǎo)體處理器供應(yīng)商里，還沒有人拿16nm工藝做MCU的，或者說做純實(shí)時的處理器，恩智浦是第一家，并且到了功能安全D的NCR等級。這個給所有后面的ECU都提供了一個非常好的拓展性。本質(zhì)來說，所謂的控制器升級，就是算法的迭代；算法的迭代需要更高算力的CPU，從半導(dǎo)體供應(yīng)的角度來說，需要更先進(jìn)的制程。
簡單而言，如果橫向去看目前市面MCU，16nm帶來的好處是集成度更高，芯片可以集成更多，也可以把主屏抬上去，這是工藝下沉所帶來的好處。工藝下沉帶來的IO的驅(qū)動能力，肯定不能像40nm或者28nm已經(jīng)相對弱一點(diǎn)，不能像40nm、90nm那么強(qiáng)等等，這些要考慮。
恩智浦已經(jīng)規(guī)劃了5nm的SOC，也包括MCU，實(shí)時處理器已經(jīng)規(guī)劃到5nm的節(jié)點(diǎn)。
底盤是典型的實(shí)時性，是實(shí)時性最高的一個場景。特別對懸架的控制、轉(zhuǎn)向，包括對剎車等等，實(shí)時性某種程度比目前動力響應(yīng)還要高。
典型的一些應(yīng)用場景，域控和區(qū)域控制器是大的門類。動力上，比如BMS等是一個控制器，或者混動的車型還要有一個發(fā)動機(jī)控制器，都是分布式結(jié)構(gòu)。
如果使用S32ZE這樣一個劃時代的，具有高算力、多核，又具有功能安全的，還預(yù)備虛擬化機(jī)制的芯片，可以把這些功能全都集成在一個單一的處理器當(dāng)中。還不是單一的域控制器當(dāng)中，而是單一的域控制器里面單一的芯片當(dāng)中。當(dāng)然，這其中除了硬件的虛擬化機(jī)制之外，也需要一些監(jiān)控、調(diào)度的機(jī)制。
在S32ZE主要的架構(gòu)中，主要計(jì)算部分是由若干個Call takers252，這也是目前量產(chǎn)做ACLD實(shí)時處理器當(dāng)中最先進(jìn)的一個內(nèi)核，我們有一些友商也使用這個內(nèi)核在做，但他們現(xiàn)在還是28nm的制程節(jié)點(diǎn)。
除此之外，還有一些M33，來做整個芯片級功能安全的監(jiān)控等等，這些非業(yè)務(wù)相關(guān)的系統(tǒng)級功能都可以放在這里面做，252主要集中在處理業(yè)務(wù)邏輯當(dāng)中。
恩智浦還集成了很多其它加速器，還有一個DSP加速器，主要做ADS橫縱向控制，也可以在EPS或者底盤當(dāng)中用到，現(xiàn)在很多橫縱向控制會用到一些MPC的算法。
在TSN的支持下，有一個以太網(wǎng)的加速器。恩智浦處理器事業(yè)部的前身是飛思卡爾，飛思卡爾最早以做網(wǎng)絡(luò)處理器（那是很大的網(wǎng)絡(luò)處理器，服務(wù)器端聞名），在以太網(wǎng)上的積累超越這個行業(yè)里面所有的MCU或者M(jìn)PU的競爭對手。這是做發(fā)動機(jī)的管理，也是一個博世的IPU，集成了最先進(jìn)的4.1的版本。
這個芯片采用了最先進(jìn)的16nm的制程，當(dāng)中沒有辦法加入Embed a flash，所以在內(nèi)存中掛了一顆芯片。上電的時候，會把里面存的，直接跑到19兆SRAM當(dāng)中。好處是SRAM的速度，肯定要比Flash快，傳統(tǒng)的單片機(jī)都是Flash里面直接開始執(zhí)行，SRAM做一些臨時變量的加速、程序優(yōu)化等等，而這里面相當(dāng)于傳統(tǒng)單片機(jī)里面的Called flash，會跑在SRAM里邊。
恩智浦在一兩年之后，還會推出一顆降維版本的，稱之為S32E的芯片?？紤]到一些對實(shí)時性有要求，但需求不是那么高的。因?yàn)檫@里有8個252和主屏可以到1級赫茲，目前量產(chǎn)最先進(jìn)的實(shí)時處理器，也就4、5個核，甚至5、6個核，主屏也就三五百兆左右。降級版本的主屏最低可以調(diào)到600兆，可以適用于更多中低端應(yīng)用。
看底盤域控和S32ZE到底是什么關(guān)系。國內(nèi)有一些主機(jī)廠，自己有底盤的EPS研發(fā)能力，已經(jīng)開始把EPS域控方面去集成。在這個上面，會集成一部分車身的功能，還會集成EPS。當(dāng)然目前還是一個預(yù)研項(xiàng)目，這是一個趨勢。特別對一些既可以自己定義電子電器架構(gòu)，又有一些零部件研發(fā)能力的企業(yè)。
當(dāng)然，域控到底有什么好處，很顯然如果把整個底盤做成一個大域，當(dāng)然底盤傳感器很多，如果能夠通過合理的網(wǎng)絡(luò)布局，做到一個中央的處理單元里面，原先分布式的一些通信導(dǎo)致或者說決策，只能導(dǎo)致鏈?zhǔn)降臎Q策，沖突或者說在某種特定的路況或者工況下，采用一個底盤控制器輸出作為最終的執(zhí)行決策的控制方式，到通過中央域控把所有傳感器都聯(lián)進(jìn)來，做一個統(tǒng)一的融合之后再做最終決策，這種效率是不言而喻的，顯然域控會更好。
還有功能安全的角度，從純的控制邏輯來說，肯定是集中更好。因?yàn)榉植奸_來，整個功能安全的角度考慮，就像為什么要用MCU來做主控。傳統(tǒng)意義上，把它分成更多的邏輯這樣一個器件不行嗎？道理也是一樣的。集成化永遠(yuǎn)是一種趨勢，無論是器件的可靠性、功能安全等等角度，也是一個驅(qū)動力。
最后，國外的主機(jī)廠，像特斯拉基本上都是自己在做，也有的會從電子電器架構(gòu)的演進(jìn)上，效仿特斯拉做很激進(jìn)的中央化。如果大家對恩智浦的這個芯片有什么想法，歡迎交流。
謝謝。
（注：以上速記內(nèi)容未經(jīng)本人確認(rèn)）
