软件定义汽车 恩智浦推出S32汽车平台全新产品组合

  近日,恩智浦半导体宣布推出两款新的处理器系列S32Z与S32E,利用安全的高性能实时处理能力,继续扩展恩智浦S32创新汽车平台的优势。

  经过数年发展,软件定义汽车的概念在业界已不新鲜。而随着汽车架构的变革和功能愈发丰富,“软件定义汽车”对平台的技术也提出了更高的要求。两到三年前,恩智浦正式推出了S32系列处理器,之后主要负责汽车网络的S32G、负责车身与舒适系统的S32K等产品也迅速跟进,无论在全球还是中国市场都获得了不错的反响。

软件定义汽车 恩智浦推出S32汽车平台全新产品组合

  此次恩智浦推出的S32Z和S32E处理器系列旨在帮助汽车行业加快集成多种实时应用,实现域控制、区域控制、安全处理和电气化。其中S32Z处理器适合用于安全处理、域控制和区域控制,而S32E处理器适合用于电动汽车(xEV)控制和智能驱动。两款处理器软件兼容,有助于实现软件定义汽车,降低软件集成复杂度,并增强安全性。

  在恩智浦半导体资深副总裁,汽车控制及网络解决方案产品线总经理 Ray Cornyn看来,过去20年间汽车的传统架构一般都是由单一功能的ECU来连接,整个汽车的布线极其复杂混乱,小型车辆大概有20到30个ECU,大型车辆则有超过100个ECU。然而,近年汽车电子电气架构发生了向域和区域化转型的趋势。在域方面,主要是对软件进行了整合升级,使得部分ECU的功能都能集成到一个核心的域ECU上,区域化则更多考虑相邻位置的ECU功能的合并,简化了线束连接。恩智浦S32Z和S32E实时处理器就是希望能满足电子电气架构演进对处理器芯片提出的新要求。

软件定义汽车 恩智浦推出S32汽车平台全新产品组合

  两款处理器将支持高度集成的环境下实现实时控制的需求。S32Z和S32E处理器的功能比现有汽车微控制器更全面,其拥有8个带可分锁步支持特性的Arm®Cortex®-R52处理器内核,工作频率高达1GHz,可应对安全集成确定性高性能实时应用的挑战。在设计上,S32Z和S32E都达到了ASIL-D功能安全等级,多核间互不干扰的高性能多任务实时处理。两款处理器除具备ASIL-D的功能安全等级以及千兆级的内核主频,还集成了原本在网络处理芯片中特有的网络加速引擎。

  在下图中,左侧是传统的混合动力汽车的集成控制情况,而如今在电动汽车里需要控制很多的电子电气部件,包括电机、传统的引擎等等,其中有多个MCU运行,通过一些串行通信接口连接,且每一个MCU都是独立的。S32Z和S32E则能够提供一个通用的软件平台架(如图中右侧所示),对这些传统功能进行集成,这意味着多个独立的应用能够在同一个处理器芯片中同时运行。恩智浦将部署这些应用的硬件资源叫做租户,这样的架构被叫做“多租户架构”。

软件定义汽车 恩智浦推出S32汽车平台全新产品组合

  同时,在恩智浦S32Z和S32E的设计当中还有一个非常特殊的功能叫做“内核到引脚”硬件虚拟化,即每一个应用在虚拟的处理器上运行时都能够指定一组硬件资源集合,这样其他的应用就没有办法“盗取”它的资源,通过这样的设计保障使各个功能独立地运行。

  对于各个主机厂来说,汽车行业向域架构和区域架构演进的趋势无疑非常重要,既可以优化线束连接,降低成本和整体重量,同时又可以通过可扩展性更高、成本更低、且以软件为中心的方案,推动智能汽车的更新换代。这一巨大转变需要能够提供更高性能、应用间隔离和存储器扩展功能的新型处理器,以支持软件定义汽车和未来创新。

软件定义汽车 恩智浦推出S32汽车平台全新产品组合

  Ray Cornyn认为,全球汽车制造商都在朝着不同版本的域和区域控制来发展,虽然没有标准化,但可以看到几乎全球的汽车制造商都在集成软件,从而达成简化网络的目的。然而在集成的过程中,有些软件是OEM所有的,有些是一级供应商所有的,因此如何集成这些软件成为了域控制方面的挑战。恩智浦提供的新的平台能够应对这些挑战,使来自不同供应商的软件能够独立地、互不干扰地运行。S32Z和S32E的处理器是支持软件定义车辆的实时部分。在某些传统观念中,“软件定义车辆”所涉及到的主要是信息娱乐系统,但恩智浦在这一概念上的挖掘要更深一些。现在很多传统的车辆架构无法支持软件定义车辆,因此更加需要新的架构来融合未来汽车所需要的性能和功能。

  随着汽车架构不断地向域和区域化演进,以更高性能的处理器实现多功能集成的路线将会愈发凸显。据Ray Cornyn介绍,S32Z和S32E是恩智浦全新系列推出的首款产品,定位中端的千兆级产品。根据产品路线图,2023年底恩智浦还会推出低端的裁剪版本Z1。而目前S32Z和S32E是一个16纳米的可扩展系列,根据规划,恩智浦规也将会在后续升级到5纳米制程,使得全球的OEM和一级供应商可以通过S32Z和S32E处理器实现多样化的实时集成,并得到良好的生态系统的支持。

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