软件定义汽车需要经久耐用的硬件

软件定义汽车,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。汽车市场的新参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。

软件定义汽车的吸引力相当明显。借由智能设备的使用,消费者已经体验到智能设备可以轻松升级,应用程序及错误也可以通过无线方式进行更新与排除。随着消费者对于更高端的自动驾驶的兴趣与日俱增,整个产业也朝着电动化动力系统、以及可在车上完成如智能手机体验般的娱乐信息技术的方向转移,于是把车子开到经销商再接上计算机读取调试信息或进行软件更新设置的想法,已经显得越来越过时。

就像消费者早已习以为常的智慧手机的软件更新,在软件定义汽车的场景下,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)已经加载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、但后来却越来越依赖的全新功能,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)。随着车辆制造商持续优化数百万行的程序代码来完成比竞品更安全、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。

不过软件定义汽车虽然可以定期更新,它的基本硬件,包括传感器、运算模块、资料总线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件平台,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?

上述提及的挑战是Arm想要解决的挑战。为了比对参考,Arm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,手机的硬件与软件在生产线上是连接在一起的,只有在发现重大错误时,软件才会进行更新(通常是通过大规模的召回)。

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。后来在智能手机上,硬件也与软件脱钩,改变了这个状态。智能手机变成一个硬件平台,制造商可以在这个平台上打造定制的操作系统版本,并通过无线(OTA)方式进行更新,同时开发人员也可打造新的应用。

由于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性能,同时增长运行时间而不需要不断地充电,因此智能手机的运算性能近年来呈指数级的增长。这代表三、四年前设计与制造的智慧手机,到今日还是个具备相当能力的设备。市场研究平台Statista预测,智能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。

不过就车辆来说,3.77年实在太短。看到出厂几十年后还能上路的车辆并不稀奇;而未来的软件定义汽车将受益于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、底盘与悬挂的磨损,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后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。这代表软件定义汽车的硬件平台,在生产机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、安全防护与各项功能的益处。

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张。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件,而且针对硬件与软件,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,现在车辆的硬件架构已出现变化,而它们往往构建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,目前已可支持这些服务导向的模型;此类模型使用一种持续集成与持续部署(CI/CD)的方法,让车主可以简便地使用软件驱动的创新,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,这些都是开发智能手机或服务器等设备时,不会考虑到的参数。

软件定义汽车的确需要庞大的生态系统的支持,包括商业与开源软件供应商、应用的开发厂商、云计算服务供应商,以及各种工具与服务。Arm生态系统已准备就绪,迎接软件定义汽车的挑战,并已做好准备来支持当今车辆的开发与未来的升级。Arm的车用CPU、GPU与图片信号处理器(ISP)系列产品带来了功能性安全及虚拟化方面所需的性能与功能,协助汽车软件开发人员实现工作负载隔离,并获取云原生软件开发的体验。

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