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世纪机遇! AI和无人驾驶需求下的未来汽车电子架构

导读: 面对车联网(V2X) 、驾驶辅助系统ADAS(advanced driver assistance system) 、整车电气化(electrification) 、以及未来无人驾驶(autonomous driving)的市场,现有汽车的电子电器架构已经不能满足未来的需求了。

世纪机遇! AI和无人驾驶需求下的未来汽车电子架构

图1 一款豪华轿车的EE架构

这是一款中级豪华轿车的电子电器架构,如图1所示,是一种平行的、由不同带宽和信号传输标准 (protocol) 并通过网关(Gateway)连接而成的网络, 这里有CAN(controller area network)、FlexRay、MOST、LIN、LVDS(Low voltage differential signaling),甚至模拟信号的直接连接。

车载电子网络已经有上万个信号在不同传输标准 (protocol)下收发,不同形式的软件在不同的上百个的电子控制模块运行,软件的规模已经超过100 Mio.行,如何把控这样的复杂体系,有效地验证其整体功能和安全, 还同时要把研发和整车成本控制在一定的范围内,这是主机厂现在面临的一个巨大挑战。

让我们回顾一下个人电脑(Personal Computer)的发展历程,自1981年8月IBM发明PC以来, 电脑的硬件架构是基本固定的和可扩展的(scalable), 有CPU、GPU, 有PCI-Bus,有端口USB、VGA、HDMI,还有工作内存、硬盘或SSD; 软件方面,有一个操作系统,有不同的应用软件,而连接这些PC的网络,是以太网(Ethernet) 。

世纪机遇! AI和无人驾驶需求下的未来汽车电子架构

图2 IBM PC5150

这里作者指出,汽车的电子模块对比PC,有如下的巨大区别:

世纪机遇! AI和无人驾驶需求下的未来汽车电子架构

图3 汽车电子模块与PC的对比

面对车联网(V2X) 、驾驶辅助系统ADAS(advanced driver assistance system) 、整车电气化(electrification) 、以及未来无人驾驶(autonomous driving)的市场,现有汽车的电子电器架构已经不能满足未来的需求了。大量的数据 (雷达、激光雷达、摄像头、以及其它各种传感器的信号,还有V2X的信号)需要接收、处理、并发出相应的指令到执行机构。

对此,笔者提出如下三个观点:

第一:开发和制定一个标准的、可扩展的汽车用电脑,把它称为iPC(车载电脑)

iPC如同一个高性能的、可扩展的PC,拥有标准的CPU (central processing unit)、GPU (graphic processing unit) 、SoC(system on chip),和其它可扩展的AI芯片,比如NPU (neuronal network processing unit) 。在2000年,我还在德国戴姆勒集团负责动力总成电子系统,和同事们研讨未来汽车电子时,就有了iPC想法的雏形 。

iPC的操作系统可以统一,比如Linux。iPC的网络端口主要是以太网(Ethernet),带宽1Gbps至100Gbps,集成了未来的5G移动网络, 以及I/O端口。这是属于PC和服务器制造公司、创新科技公司的一次世纪机遇!也是汽车电子行业重新洗牌的时刻!

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