智能汽車(chē)的 Next Level？虛擬化和軟件定義汽車(chē)

現(xiàn)代汽車(chē)是工程技術(shù)的奇跡，其特點(diǎn)和功能在幾年前是無(wú)法想象的。但在光鮮亮麗的外表下，隱藏著日益增長(zhǎng)的復(fù)雜性，這給汽車(chē)行業(yè)的未來(lái)帶來(lái)了重大挑戰(zhàn)：對(duì)車(chē)載計(jì)算日益增長(zhǎng)的需求及其對(duì)電子控制單元（ECU）的影響。

ECU是控制車(chē)內(nèi)許多安全關(guān)鍵型和非安全關(guān)鍵型任務(wù)的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)。例如，今天的大多數(shù)汽車(chē)都有一個(gè)ECU控制著發(fā)動(dòng)機(jī)，另外一個(gè)ECU管理著制動(dòng)系統(tǒng)，還有一個(gè)ECU負(fù)責(zé)娛樂(lè)系統(tǒng)，諸如此類(lèi)，而所有這些都通過(guò)構(gòu)成汽車(chē)神經(jīng)系統(tǒng)的電纜、線(xiàn)纜和軟件相連。

這種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)雖然實(shí)現(xiàn)了先進(jìn)功能，但也存在缺點(diǎn)。由于ECU數(shù)量龐大且相互依賴(lài)，導(dǎo)致有線(xiàn)連接雜亂如麻。這增加了系統(tǒng)重量和成本，也讓集成和軟件開(kāi)發(fā)變得更加復(fù)雜，還限制了部署和管理固件無(wú)線(xiàn)更新（FUOTA）的能力。如果沒(méi)有FUOTA等功能，汽車(chē)制造商就必須承擔(dān)高昂費(fèi)用安排進(jìn)店處理，而車(chē)主也必須面對(duì)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法用車(chē)的窘境。

好消息是，軟件定義汽車(chē)（SDV）時(shí)代正在改變汽車(chē)業(yè)的一切，包括ECU和汽車(chē)處理架構(gòu)。

朝著SDV的演變不僅僅是一種軟件的改變，這還是車(chē)輛內(nèi)部架構(gòu)的深層次重構(gòu)。這場(chǎng)革命的核心在于ECU整合的概念，是對(duì)車(chē)輛控制和處理層次結(jié)構(gòu)的重新評(píng)估，從而推動(dòng)成本降低和性能改進(jìn)，開(kāi)啟通過(guò)軟件更新完成車(chē)輛持續(xù)升級(jí)的未來(lái)。

ECU整合中出現(xiàn)的創(chuàng)新之一是使用 Zonal架構(gòu) ，將各個(gè)車(chē)輛子系統(tǒng)劃分為相關(guān)功能區(qū)域，從而解決當(dāng)前ECU數(shù)量激增的挑戰(zhàn)。每個(gè)區(qū)域由一臺(tái)功能強(qiáng)大的控制器管理，而該控制器在其領(lǐng)域內(nèi)整合了多個(gè)傳統(tǒng)ECU的功能，并負(fù)責(zé)特定的子系統(tǒng)，例如動(dòng)力總成、底盤(pán)或信息娛樂(lè)系統(tǒng)。

這種模塊化方法提供了多重好處：

作為SDV的信息高速公路，高帶寬連接進(jìn)一步釋放了下一代車(chē)輛架構(gòu)的潛力。經(jīng)過(guò)改進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)了提供持續(xù)OTA更新的能力，這將使SDV多年保持常用常新，并通過(guò)軟件訂閱和可定制的駕駛體驗(yàn)開(kāi)啟經(jīng)常性收入渠道。

Zonal架構(gòu)是SDV的大腦，但真正的魔力在于它們的虛擬基礎(chǔ)。就像城市需要強(qiáng)大的基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)支持各種活動(dòng)一樣，SDV依賴(lài)于虛擬機(jī)（VM）和容器等虛擬化技術(shù)來(lái)協(xié)調(diào)軟件，讓它們始終保持正常運(yùn)行。

VM為各種軟件工作負(fù)載提供安全的分區(qū)執(zhí)行環(huán)境。VM基本上是充當(dāng)SDV中央控制器或半分布式分區(qū)控制器內(nèi)部的虛擬計(jì)算機(jī)，每個(gè)VM專(zhuān)門(mén)用于特定任務(wù)，如發(fā)動(dòng)機(jī)管理、駕駛輔助或信息娛樂(lè)。這種模塊化架構(gòu)帶來(lái)了多重優(yōu)勢(shì)：

總之，VM可以為軟件提供完整的執(zhí)行環(huán)境。而容器是輕量級(jí)、可移植的軟件包，包含運(yùn)行特定軟件模塊所需的一切。這種方法本身就具有顯著優(yōu)勢(shì)：

VM和容器的模塊化可幫助汽車(chē)制造商搶占先機(jī)，簡(jiǎn)化運(yùn)營(yíng)。有了它們，SDV可以輕松整合新的軟件和硬件開(kāi)發(fā)成果。需要使用新的AI功能升級(jí)車(chē)載娛樂(lè)系統(tǒng)？只需將相應(yīng)的容器換成新版本即可。

這種更新既可以保證SDV中的技術(shù)與時(shí)俱進(jìn)，又可順應(yīng)不斷變化的行業(yè)需求及時(shí)調(diào)整，使汽車(chē)制造商始終站在汽車(chē)創(chuàng)新的前沿。這些發(fā)展將會(huì)終結(jié)傳統(tǒng)的ECU模式，并開(kāi)創(chuàng)靈活、可升級(jí)、不斷變化的汽車(chē)新時(shí)代。

特斯拉是通過(guò)采用Zonal架構(gòu)和OTA更新推動(dòng)行業(yè)發(fā)展的一個(gè)精彩案例。例如，特斯拉Model S和X汽車(chē)配備了一臺(tái)高性能的全自動(dòng)駕駛（FSD）計(jì)算機(jī)，負(fù)責(zé)處理以前由許多獨(dú)立ECU管理的任務(wù)。這種精簡(jiǎn)的架構(gòu)減輕了重量，降低了復(fù)雜性，并通過(guò)軟件更新解鎖了無(wú)限可能。

想象一下，您收到的OTA更新在一夜之間就將您的特斯拉汽車(chē)?yán)m(xù)航里程提高了10英里。這正是2020年發(fā)生的事情，展示了軟件驅(qū)動(dòng)的性能提升威力。但特斯拉的雄心壯志遠(yuǎn)不止于解決續(xù)航里程焦慮。2022年，他們推出了“召喚”功能，讓車(chē)主能夠使用智能手機(jī)應(yīng)用遠(yuǎn)程泊車(chē)和取車(chē)，這在硬件定義汽車(chē)中是無(wú)法想象的功能。

但特斯拉并不是這場(chǎng)游戲中的唯一玩家。梅賽德斯-奔馳的新款EQS轎車(chē)采用了模塊化電氣架構(gòu)，為未來(lái)的軟件定義功能奠定了基礎(chǔ)。沃爾沃采用了Zonal架構(gòu)，而豐田和通用汽車(chē)也正在積極探索類(lèi)似的概念。全球汽車(chē)格局正在發(fā)生轉(zhuǎn)變，而SDV正是這背后的推手。

除了汽車(chē)制造商外，供應(yīng)商也在積極求變。恩智浦半導(dǎo)體（NXP）和博世（Bosch）等公司正在開(kāi)發(fā)專(zhuān)門(mén)針對(duì)Zonal架構(gòu)的強(qiáng)大集中式控制器。這個(gè)蓬勃發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)促進(jìn)了創(chuàng)新，并確保了SDV革命走向勝利所需的硬件基礎(chǔ)設(shè)施。

SDV的興起標(biāo)志著汽車(chē)行業(yè)的一個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻。Zonal架構(gòu)正在以其集中處理和模塊化設(shè)計(jì)開(kāi)啟不斷創(chuàng)新的未來(lái)。想象一下，汽車(chē)可以學(xué)習(xí)和適應(yīng)，接收提升駕駛體驗(yàn)的個(gè)性化更新，并根據(jù)個(gè)人需求調(diào)整性能。再想象一下，汽車(chē)在與您共同進(jìn)步，而不僅僅是簡(jiǎn)單地陪在您身邊，隨著時(shí)間的推移，它將變得更新穎、更安全、更高效。

遠(yuǎn)程更新制動(dòng)系統(tǒng)和防碰撞軟件等關(guān)鍵系統(tǒng)的能力有望顯著提高道路安全。此外，通過(guò)軟件更新持續(xù)優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)性能和能源管理，還能為未來(lái)更清潔、更可持續(xù)的交通鋪平道路。

不過(guò)，前方的道路并非一帆風(fēng)順。確保軟件更新的安全性和可靠性尤為重要。監(jiān)管機(jī)構(gòu)和制造商必須通力合作，為這些聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)建立健全的網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議。此外，管理混合關(guān)鍵性系統(tǒng)（如信息娛樂(lè)和制動(dòng)等具有不同安全要求的功能），需要復(fù)雜的虛擬化解決方案。

SDV的發(fā)展仍處于早期階段，但其潛力不可否認(rèn)。Zonal架構(gòu)設(shè)計(jì)、高帶寬連接技術(shù)，以及專(zhuān)為SDV量身定制的開(kāi)發(fā)平臺(tái)的不斷進(jìn)步，將加速自動(dòng)駕駛汽車(chē)和聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)服務(wù)的崛起。想象一下這樣一個(gè)世界：汽車(chē)在彼此之間以及與周?chē)幕A(chǔ)設(shè)施無(wú)縫通信，譜寫(xiě)一曲智能出行交響樂(lè)。