“英飞凌韩颖：新架构下域控制器的应用”

8月26日，由爱因斯坦汽车主办的“2021领域首届智能卡主控制器创新峰会”在上海汽车城瑞立酒店隆重举行。 这次会议持续了两天，包括智能汽车、智能驾驶域控制器、智能座舱域控制器、机箱和车身域控制器、智能驾驶计算平台、电子电器体系结构、软件 会议期间，英飞凌汽车电子事业部电子电气结构负责人韩颖发表了“新结构下域控制器的应用”的主题演讲。 以下是演讲的实录，请参考。

照片:英飞凌汽车电子事业部电子电气结构负责人韩颖

你好。 感谢盖西汽车提供这样好的交流平台。 听说刚才在线观众超过了20万人，在这里也先向在线伙伴问好。 今天演讲的主题是“域控制器在新框架中的应用”。

首先，我们来看看是什么驱动了电子电气体系结构的变化。 以前流传下来的分布式布局是，一个ecu控制一个功能，一辆车可能集成了几十上百个ecu，各个ecu之间没有相互信息表达和互联，基本上是封闭的系统，使用硬件和软件， 随着新四化的迅速发展，需要将更多的APP整合到整车系统中，在以前流传下来的框架下，车厂很难改变或增加新的功能。

软件更多地被提到了定义汽车的概念，未来汽车APP中软件的比重越来越大，而我们的软件和硬件要解除结合，软件的上层要尽可能中心化，硬件部分要尽可能整合。 与这一主张相比，这种分布式布局未能实现。

从线束的角度看，现在一辆车里连接所有线束就有几千米长。 这个空之间越来越窄，需要人工配置的部分很多，自动生产也无法提高效率。 由于各种原因，电子电气体系结构的变化不可缺少。

在这个过程中，我们看到了来自各方面的压力和挑战，特别是对主机厂来说。

首先，必须建立自己的软件团队建立自己的软件开发能力。 这需要一定的时间积累和过程。 不仅如此，人才短缺也是一个大问题，传统互联网领域、it领域、电子领域的软件人才进入了汽车行业，他们也带来了很多成功经验和开发成功的过程，但这些软件开发经验如何适应汽车行业和诉求？

另外，从组织结构来说，至今为止流传下来的主机厂的组织结构按照动力部、底盘部、车身电子部件等原功能进行分类。 在未来的结构中，许多开发需要功能融合，这需要主机厂打破原有的组织结构边界，组织结构也需要进行一定的融合，目前可能还存在相当大的挑战。

从供应链成熟度来说，以前流传下来的tierl-1更熟悉的成熟模式大部分是密钥传递模式，但现在对于新的电子电气架构来说需要更开放的生态，更好地协助和开发与主机厂的融合

事实上，电子电气体系结构未来的终极目标是去全zonal体系结构，中央计算机和一些控制器完成，其中中央大脑首要负责上层多而复杂的数据解决和计算，一些区域控制器 要达到这样的框架，根据我们现在的解体和评价，大概需要10年左右的时间。

在十年的周期中，根据刚才介绍的压力和挑战，可以看到产生了几种中间的体系结构形式。 首先，未来1-2年新车型落地量产的是域架构，整合功能与关联相近的ecu，将所有高端算法转移到域控制器负责关联区域的调整和控制。 目前，多形成4-5个大域、车身域、底盘域、座舱域、adas域，在此基础上由中央网关负责域控制器之间的协调与通信。 这有助于车厂实现软件的在线升级，在一定程度上也可以进行软件和硬件的集成，其控制逻辑也比较清晰，但存在无法处理线束问题的最大问题。

为了进一步减少线束的数量和复杂性，进一步推进ecu集成，车厂接下来开始探索融合式的框架。 首先，考虑将比较容易实现的主体域控制器分成几个区域控制器，使用在附近进行控制的大致情况。 稍多且复杂的系统、adas、动力机箱和客舱保持着原来的域名形式。 紧接着，将电源机箱和adas的部分功能逐渐集成到区域控制器中，进一步减少线束和ecu。 最终目的是达到全zonal体系结构。

那么，在开发域控制器平台时，是否需要考虑这些因素？ 以下主要从四个方面进行讨论。

首先是性能方面，域控制器需要实现什么程度的计算能力？ 在性能方面，是否需要将互联网加速模块、ai加速模块、信号预取模块等特殊硬件模块集成到启动时间、动态响应速度、功耗和域控制器中

二是安全性。 这里分为功能安全和新闻安全两个层次。 在功能安全方面，目前我们只开发车身域的情况下，基本上其功能安全等级到asil-b就足够了，要整合adas功能，域控制器上的功能安全等级上升，最高需要到d。 人民评价网络汽车不是封闭系统，而是从外部接收大量的网络通信信号。 如何充分安全地接收这些信号，保证新闻的可靠性，需要软硬件合作，保证新闻的安全性。

第三，硬件平台是否支持虚拟机管理程序模式。 在新的e/e架构开发过程中有这样的应用场景，需要不同的软件团队基于相同的硬件平台进行并行同步开发，每个软件团队都需要相对独立的开发环境和自己独立支配的外围设备和资源 这样一来，硬件本身就需要支持虚拟机管理程序，并有相关的机制配合开发方案。

第四，接口。 以前传入的汽车互联网主要以can和lin的网络通信为主，但新的e/e体系结构需要解决越来越多的大数据，以及高速、低延迟的大量图形和其他数据通信 此时，千兆以太网通常是主干网，千兆以太网接口将成为未来的硬件标准化接口，需要扩展越来越多的功能，越来越多的外围设备和soc

此外，在构建体系结构平台之初，必须考虑平台的灵活性、可扩展性以及开发平台的周期和价格。 昨天倭黑猩猩总是说制造座舱控制器需要适应十二十种不同的车型，但这些车型又有不同的诉求。 那么，如何构建域控制器平台，以涵盖这么多纷繁复杂的不同诉求呢？ 这就需要设想在开发过程中该平台能够覆盖到高端、中低端、低端的不同应用场景。 而且，平台在系统升级和迁移过程中，尽量重用原有积累的软硬件资源和经验，可以节省客户大量的开发周期和开发价格，因此灵活性、可扩展性和开发周期和价格也是域名

在这里，英飞凌mcu aurix将分享如何作为半导体部件帮助客户构建平台，从而提高灵活性和可扩展性。

左侧的照片是从最低的单核tc32到最高的6核tc39，整个分布资源也非常丰富的aurix tc3系列的家族列表。 此外，aurix在所有系列中都符合功能安全asil-d，可以进行密钥管理、对称和不对称加密，还支持sota功能。 tc3系列实现了全系列的翻唱。

纵向表示封装，在同一封装系列中，从高端6核心产品到低端单核产品的硬件100%兼容，软件也可以进行大部分复用。 现在顾客倾向的开发模式是，首先用全部资源的最高级产品进行平台化开发，然后逐渐裁断，这也为顾客提供了很好的扩展性和灵活性。

我们的另一个家族产品是ii，其最比较的应用是包括座舱、仪表、中低端的域控制器，ii和aurix家族有很好的互补性。

在这里，让我们来看看区域控制器系统的框图。 除了中央的mcu作为主单元发挥功能外，周边还有电源部、通信部、驱动部等许多其他电子部件。 区域控制器的主要功能之一是负载的控制。 实际上，在负载控制部分，有座椅、门窗、锁定、灯、led、尾门等各种各样的负载，在这种负载控制中，一直以来都使用继电器。 继电器最大的问题是功耗大，占用面积比高，以及无法监视负载的状态。 设计智能自动化网络化的整车的时候是不可能实现的。 因为需要实时了解和评价负载的整体状态。

目前，新的设计基本上使用的是电子元器件(智能高低边器件)，集成了高压、过电流、短路、过温度的诊断等丰富的诊断和保护功能，将诊断的状态负载的状态实时反馈到单片机，其中包括自动保护的功能

这是英飞凌位于高低边的器件系列，包括profet+2、spoc和power profet几个系列。

这是io端口控制的profet +2 12v系列列表，包含单通道和双通道。 由于该系列最初设计时也考虑到了灵活替代性的概念，因此从500毫安到20毫安使用了相同的包装，让客户能够灵活地采用。

这是spoc系列，使用spi端口设计。 特别是在区域控制器中，如果所有使用单通道或双通道产品的产品都需要很大的占用面积，并且还占用了mcu i/o资源，则通过整合解决可以节省大量资源和价格。

接下来是功率曲线。 这是与大电流比较的，车里有加热的部分和状况不好的部分是需要大电流的驱动能力，基本上这个家族从24a驱动到40a。

在介绍了高低边的产品之后，我们还有另一种驱动产品。 这类驱动产品主要与小电机类的负载相比，车里有很多小电机，平均一辆车大几十个。 这些马达的位置有的在窗户上，有的在座位上，有的在门锁上，需要多重半桥驱动。 发售了将4路桥和8路桥一体化的芯片，可以与多电机负载驱动的应用场景进行比较。

一个域控制器系统有大脑，有四肢，还需要供电和通信。 在这里，我们使用将电源和通信集成在一个芯片上的集成化计划。 这样设计的好处是，可以节约价格，提高设备的可靠性，并节省周边许多复杂的电路。 这个sbc产品我们也有很多选择。 比较简单的ecu单元集成了一个供电电源和一路can fd，在稍多而复杂的系统中通道数较多，可能需要can接口、lin接口或多路can接口。 其中有集成度较高的产品。 这一系列产品也使用同样的包装，顾客可以根据不同系统层次的要求灵活选择。

在结束演讲之前，我想再和大家分享一下英飞凌对未来ICV的三个信念。 第一，我相信零排放最终一定会实现。 其次，我相信未来的司机最终会成为乘客。 第三，我们相信没有车是没有智能的。

谢谢你。