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软体定义汽车 硬体经久耐用力提升
 

【作者: Robert Day】2021年09月10日 星期五

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软体定义汽车可以定期更新,然而汽车使用的感测器、运算模组、资料汇流排与其他随车辆出厂搭载的技术,则不太可能改变。这带来相当的挑战:究竟如何提供一个硬体平台,让它拥有足以应变处理景所需的运算力、弹性与容量?


随着行驶哩程数的累积,软体定义汽车将带给车主更好的使用经验。但以软体为中心的设计方法代表开发典范的改变,以及经久可用的硬体能力。



图一 :  软体定义汽车能够提供车主更细致、回??更好的车主体验。(source:Arm)
图一 : 软体定义汽车能够提供车主更细致、回??更好的车主体验。(source:Arm)

软体定义汽车,让车界长期认定的「新车交车那刻就是车况的巅峰」不再适用。今日汽车市场的新叁与者正在颠覆这个产业铁律,并向新车买家承诺其用车体验会越来越好。


软体定义汽车的吸引力相当明显。藉由智慧型装置的使用,消费者已经体验到智慧型装置可以轻松升级,应用程式及错误也可以透过无线方式进行更新与排除。随着消费者对於更高阶的自动驾驶的兴趣与日俱增,整个产业也有志一同的朝着电动化动力系统、以及可在车上达成如智慧型手机体验般的娱乐资讯技术的方向转移,於是把车子开到经销商再接上电脑读取侦错资讯或进行软体更新设定的想法,已经显得越来越过时。


软体定义汽车提供车主更细致、回??更好的车主体验。就像消费者早已习以为常的智慧型手机的软体更新,在软体定义汽车的场景下,当车主进入到车内时,就会收到系统通知,提醒车辆的转向系统已经升级,可提供更精准的操控,或者通知车主先进驾驶辅助系统(ADAS)已经载入新的能力可以协助快速道路的驾驶,又或是通知车主根据数千个小时电池充放周期的分析,车辆的续航力已经提升。同时,车主也有可能会获取当初购车时并未提供或购买、但後来却越来越仰赖的全新功能,进而提高对品牌的忠诚度(至少在另一家车厂推出更优异的解决方案之前)。


对於车辆制造商而言,车辆的差异化将从世代升级、或在销售通路选择引擎规格与资讯娱乐系统,转变成必须在整车的生命周期中一路保持领先的需求。


随着车辆制造商持续优化数百万行的程式码来达成比竞品更安全、效率更高且更有乐趣的体验,类似「20XX 年度最安全汽车」的头衔,将成为日常的竞争重点。


不过,软体定义汽车虽然可以定期更新,它的基本硬体,包括感测器、运算模组、资料汇流排与其它随车辆出厂搭载的技术,则不太可能改变。这也带来相当有趣的挑战:我们如何提供一个硬体平台,让它拥有足以处理还未发生的复杂使用场景所需的运算力、弹性与容量?


对照今昔 软体定义汽车与2005年手机效能

上述提及的挑战是 Arm 正全力投入想要解决的挑战。为了比对叁考, 我们从手机产业在 2005 年左右经历过类似的转型过程中吸取经验。在那以前,手机的硬体与软体在生产线上是连结在一起的,只有在发现重大错误时,软体才会进行更新(通常是透过大规模的召回)。


这说明了每年的手机升级,是个庞大的商机;就像把爱车换成最新款式一样,消费者若想使用最新的与进化版的功能,唯一的方法就是换支新手机。


後来在智慧型手机上,硬体也与软体脱钩,改变了这个状态。智慧型手机变成一个硬体平台,制造商可以在这个平台上打造定制的作业系统版本,并透过无线(OTA)方式进行更新,同时开发人员也可打造新的应用。


由於 Arm 技术的更新迭代能够在有限的散热条件下创造越来越高的效能,同时增长运作时间而不需要不断地充电,因此智慧型手机的运算效能近年来呈指数级的成长。


这代表三、四年前设计与制造的智慧型手机,到今日还是个具备相当能力的装置。市场研究平台 Statista 预测,智慧型手机的平均使用年限将从 2014 年的 2.58 年,延长到 2024 年的 3.77 年。


更长的使用年限


不过就车辆来说,3.77 年实在太短。看到出厂几十年後还能上路的车辆并不稀奇;而未来的软体定义汽车将受益於许多制造技术的精进,包括更少、更容易替换的活动零件、因 ADAS 的安全功能减少在动力系统、底盘与悬吊的磨损,以及为长达数十万英里无故障驾驭而设计的电池。一家中国的汽车电池制造商就曾在去年表示,他们已经准备好制造足以让汽车跑上 120 万英里或长达 16 年的电池。


当然,这仍无法排除车辆最後沦落到报废场的其他因素,例如生锈仍是无可避免。不过在理想情况下,未来车辆的使用年限,明显的要比以往的车辆更长。这代表软体定义汽车的硬体平台,在产制时就要确保能提供未来十年、或更久的时间,对目前未知的在安全性、资安防护与各项功能的益处。?


软体服务的功能


图二 : 软体定义汽车的硬体平台,在产制时就要确保能提供未来十年、或更久的时间,对目前未知的在安全性、资安防护与各项功能的益处。(source:Arm)
图二 : 软体定义汽车的硬体平台,在产制时就要确保能提供未来十年、或更久的时间,对目前未知的在安全性、资安防护与各项功能的益处。(source:Arm)

尽管软体定义汽车的价值非常清楚,我们不难看到其中的技术挑战。


一辆全新车款,除了设计上必须符合不同区域法规要求的多项强制性功能,还必须提供数百个功能选项,其可能变体数量会以几何级数扩增。因此需要一套可以进行大规模的开发、测试与提供各项功能的方法,如此一来,可将干扰与相互依赖性降到最低。所幸云原生的开发典范,对此已有一种服务导向模型的解决方案。


这对已经习惯传统汽车开发模式的汽车制造商,是相当重大的改变。传统上,每辆车上的电子控制单元(ECU)都已搭载了悉心编码的软体,而且针对硬体与软体,往往也经历过严格的安全评估。随着功能域控制器与区域控制器的导入,现在车辆的硬体架构已出现变化,而它们往往建构在可在功能域或区域内运行多项功能、威力更强大的微处理器上。


这些威力强大的处理器,目前已可支援这些服务导向的模型;此类模型使用一种持续整合与持续部署(CI/CD)的方法,让车主可以简便地使用软体驱动的创新,并以全新的特色与功能,让爱车功能常保如新。


还有一些必须额外强调的复杂因素,例如功能性安全、即时回应与决定性行为,这些都是开发智慧型手机或伺服器等装置时,不会考量到的叁数。


为汽车打造未来仍然适用的硬体

软体定义汽车的确需要庞大的生态系的支持,包括商业与开源软体供应商、应用的开发厂商、云端服务供应商,以及各种工具与服务。Arm 生态系已准备就绪,迎接软体定义汽车的挑战,并已做好准备来支援当今车辆的开发与未来的升级。Arm 的车用 CPU、GPU 与影像讯号处理器(ISP)系列产品带来功能性安全及虚拟化方面所需的效能与功能,协助汽车软体开发人员实现工作负载隔离,并获取云原生软体开发的体验。


(本文作者Robert Day为Arm 车用市场总监)


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