软件定义汽车（SDV）已成为汽车行业数字化革命的核心。将 SDV 视为车轮上的智能手机。微控制器（MCU）--当今汽车的 "数字大脑"--是这一切的核心，但并不那么显眼。这些微小但功能强大的芯片，大小从指甲盖到米粒不等，控制着从刹车等基本系统到环境照明的一切。
因此，我们请 糖心视频 汽车处理总监 Wael Fakhreldin 介绍了塑造下一代汽车架构的趋势、对 MCU 不断变化的需求，以及 糖心视频 如何与其汽车客户共同创新，推动技术发展。
让我们从大处着眼--您所看到的推动新架构需求的最大汽车挑战是什么？
消费者希望他们的车内体验能像使用手中的智能手机一样无缝，而汽车制造商的使命就是尽可能提高驾驶的安全性。但这意味着什么呢？在传统的汽车架构中，每项新功能都需要自己的硬件，这就为原始设备制造商集成多个不同的控制单元带来了巨大的复杂性和成本。推动更智能、更互联的汽车需要新的架构，使驾驶员能够即时访问新功能，而无需昂贵的硬件升级。
现在，这些压力促使 SDV 加速发展，使其能够快速提供新功能，以满足消费者的期望和市场对新功能的需求，而无需进行物理更新。这种方法依赖于多功能、可扩展的高性能计算平台，实现无缝空中更新。它们是克服这些挑战的关键。
您认为目前最有前途的汽车架构是什么？
SDV 分区架构正在通过多种方式提高效率和性能标准。例如1）根据控制和处理功能在车辆中的物理位置，而不是其功能，对其进行整合；2）显著降低布线复杂性和车辆线束的整体重量。近年来，跨域分区架构因其与现代汽车的物理布局相匹配而备受青睐。每个分区控制器管理不同的车辆域功能（从车身和舒适性到底盘控制或网关），不同的分区控制器通过高达 10Gbps 的快速以太网连接，作为车辆的主干网。
中央计算架构预计在 2030 年之前不会被广泛采用，但目前已经开始采用。这种方法引入了高性能计算集群，可协调几乎所有的车辆功能，将来自各种传感器和组件的数据通过聚合器路由到中央处理单元。半导体创新（如汽车芯片）将是推动这些架构发展的关键，可提供支持按需软件更新所需的高性能能力，而这正是消费者现在所期望的。
对于更新 SDV 架构以提高效率的讨论不绝于耳。从计算角度来看，分区架构对微控制器（MCU）提出了哪些要求？
SDV 的智能程度取决于其背后的架构。简而言之，没有分区控制器单元，它们就无法充分发挥潜力。这些控制器按物理集群而不是按功能来整合车辆功能。这种转变使 MCU 成为一大亮点，并推动了 MCU 所需的功能 - 处理速度更快、连接更多设备以及支持边缘人工智能等新兴功能。
- 更多计算：MCU 正在被推动处理更多的实时计算。随着芯片制造商寻求以更高的工作频率运行的不同逻辑内核阵列。他们正在转向更先进的节点，并引入不同数字内核的虚拟化概念，使 MCU 能够灵活高效地管理多项任务。
- 输入/输出过载：现代车辆拥有超过 90 个智能传感器、800 个传感器和负载，这就要求分区 MCU 提供更密集的数字和模拟 I/O，以处理这种级别的数据处理。
- 与时俱进的存储器：嵌入式非易失性存储器（eNVM）必须变得更大更快。更大，可达 32MB 或更多，更快，以支持快速切换的数字内核，同时不增加任何延迟或瓶颈风险。
- 更快的通信： 汽车数据量不断激增，MCU 需要快速传输数据。高速以太网和串行器-解串器（SerDes）接口等技术正在成为标准技术，以确保各区之间以及各区与复杂车辆传感器之间的可靠通信。
糖心视频的先进芯片技术，如12LP+ MRAM和22FDX MRAM，正助力芯片制造商通过快速、power的车载控制器，满足当今汽车复杂的处理需求。
随着分区计算能力的提高，模拟任务转移到了汽车边缘。现在，汽车芯片制造商正在将这些功能（电机控制器、音频放大器甚至通信接口）捆绑到 糖心视频 130BCD 或 55BCD 技术平台上的单个 MCU 中。
说到边缘，人工智能在汽车中的应用正在飞速发展。边缘人工智能如何重塑 SDV 对汽车 MCU 的要求？
边缘人工智能正为许多新功能提供支持——包括延长电池续航时间、车内环境感知、语音识别以及智能电机控制。这种方法不仅降低了系统复杂度、成本和power ，而且通过在本地而非云端处理信息，进一步增强了用户隐私保护。在这些AI加速并非在中央计算机或ZCU中进行的情况下，终端节点需要具备嵌入式AI加速能力才能执行这些功能。
随着这种演变，一些 MCU 也在进行调整，提供专门的 IP，为人工智能加速做好准备：运行复杂数学模型的图形处理单元 (GPU)、用于语言和通信模型的语言处理单元 (LPU) 以及转换实时信号的数字信号处理器 (DSP)。对于更密集的工作负载，MCU 还集成了更快、更可靠的接口来连接外部存储器，确保能够处理高级人工智能应用所需的大量数据。
安全、可靠和功能性是不可或缺的。MCU 如何发展才能确保 SDV 在这些方面达到最高标准？
功能安全是汽车设计的核心，但向 SDV 过渡又增加了一层复杂性。现代 MCU 通过将安全关键型系统与非安全关键型功能隔离，在保持不受干扰方面发挥着重要作用。这可确保转向系统、制动器和安全气囊等安全关键系统能够不间断地访问所需的计算资源，而不会出现延迟。MCU 还可支持高级错误检测，通过正确的纠正措施触发故障安全或故障运行机制，以确保乘客安全。
安全驾驶体验还需要网络安全。MCU 负责确保无线 (OTA) 更新的安全，验证新软件映像是否来自可信来源，并保护节点之间的通信。随着越来越多的关键安全功能变得由软件驱动，车辆盗窃计划、网络漏洞和未经授权的通信的可能性也随之上升。
在幕后，微控制器（MCU）究竟是如何实现高速连接和低power 的？
连接性是软件定义汽车（SDV）的基石，而微控制器（MCU）则是连接一切的核心，从区域控制器到ADAS功能，乃至车内体验，无不依赖于此。 向“IP-to-the-Edge”等简化网络架构的演进，不仅降低了布线复杂度，还消除了对多重网关的需求，使数据能够以低延迟直接从传感器传输至MCU。为此，MCU正采用以太网等技术，其数据传输速率可达10 Gbps；此外，采用多点接入技术的10BaseT1s方案，在降低系统成本和power 具有显著优势。
谁不希望电动汽车能降低power 、延长续航里程呢？微控制器正是驱动这一power汽车未来发展的引擎。像我们的22FDX+这样的先进平台，具有极低的power ，正引领着我们迈向高性能、低power 的未来。
最后，糖心视频 如何使下一代汽车 MCU 支持向软件定义汽车的转变？
糖心视频 通过符合汽车标准的平台提供可扩展性，以满足从重计算、重模拟或轻模拟的区域 MCU 到重计算、轻模拟的最后一英里 MCU 等各种 SDV 需求。每个 糖心视频 平台都提供与其性能等级和支持的应用相关的广泛的汽车合格 IP 组合。
应变能力是成功的关键因素，尤其是考虑到 MCU 替代品的鉴定过程漫长而复杂。正因如此，我们建立了全球化的团队和生产基地，确保客户能够可靠地获得最先进的 MCU 技术。这种方法使我们能够支持世界领先的汽车制造商迎接软件定义汽车架构的新篇章。
Wael Fakhreldin 是 糖心视频 的汽车处理总监。他专注于汽车微控制器、微处理器、人工智能加速器和芯片，为下一代汽车电子架构提供支持。
