汽車“新四化”（電動化、智能化、網聯(lián)化、共享化）的快速推進，對半導體行業(yè)是重大利好，越來越多的電子系統(tǒng)為汽車行業(yè)貢獻了近90%的創(chuàng)新和新功能。從產業(yè)規(guī)模上看，全球汽車半導體市場2019年銷售規(guī)模為410.13億美元，預計2022年有望達到651億美元，在半導體細分領域中是增速最快的行業(yè)。

隨著智能化、電氣化技術的應用，在市場上，網聯(lián)汽車以及自動駕駛開始成為吸引消費者眼球的最大賣點。對于車企而言，他們對整車架構的研發(fā)重點正逐漸從平臺化、模塊化、輕量化的物理架構為主，向域融合、軟硬解耦的電氣架構革新轉移。

汽車電氣電子架構的變革

新技術新趨勢也帶來了新問題： 網聯(lián)和自動駕駛必將產生海量數(shù)據(jù)，而車輛需要以極低的延遲在各個域之間對這些數(shù)據(jù)進行安全可靠的處理和通信，這對車輛內部的帶寬和處理能力來說都是巨大的考驗。

傳統(tǒng)燃油車的技術進步基本是以機械部件為主，電子系統(tǒng)相對簡單，大多采用ECU（電子控制器）分布式電子電氣（Electrical/Electronic Architecture，EEA）架構，每個帶有嵌入式軟件的ECU對應一個功能或少數(shù)幾個功能，通過CAN、FlexRay等總線技術連接，系統(tǒng)相對封閉。另外值得一提的是，分布式架構在L2級別自動駕駛時基本達到了處理極限，L3級別更是超出其承受范圍。

圖1：博世公司提出的漸進式電子電氣架構（圖源：博世公司）

為此汽車行業(yè)內的玩家紛紛開始考慮全新的、能夠適應未來汽車“新四化”所需的電子電氣架構。比如博世公司就提出了經典的六階段汽車電子電氣架構演進路線圖。在圖1中可以看出，在汽車電子電氣架構中，“域”（Domain）的概念正在走入現(xiàn)實。

異軍突起的車載網關

為了解決各“域”之間大量的通信需求，車載網關開始走到前臺。

圖2：目前主流的異構車輛網絡架構以及車載網關的功能（圖源：NXP）

帶有網關的車輛是汽車行業(yè)的一個新興趨勢。網關是實現(xiàn)車輛電子系統(tǒng)之間安全可靠通信的電子設備。在本質上車載網關充當了車輛網絡域（信息娛樂、攝像頭系統(tǒng)、動力傳動系統(tǒng)等）之間的路由器和中央計算單元。

作為車輛網絡的數(shù)據(jù)交互中心，一方面車載網關提供異構汽車網絡（CAN、LIN、MOST、FlexRay等）之間的無縫通信，并解決了數(shù)據(jù)帶寬和安全方面的挑戰(zhàn)；另一方面，獨立網關控制器使汽車EEA的優(yōu)化設計成為可能，讓整車的拓撲結構更具可擴展性，車輛的網絡數(shù)據(jù)的安全性和保密性也將得到加強。此外，網關對于實現(xiàn)自動駕駛至關重要，它能完成跨功能域ECU的安全連接和高帶寬通信。最后，車載網關還能帶給我們很多令人耳目一新的功能，比如使遠程OTA更新成為可能。

據(jù)360 Market Updates發(fā)布的市場調研數(shù)據(jù)，2019年，全球汽車中央網關模塊市場規(guī)模為15.349億美元，預計2026年底將達到17.294億美元，2021-2026年復合年增長率為1.7%。

車載網關幾大玩家開始發(fā)力

目前，布局車載網關的技術廠商以NXP Semiconductors、Infineon Technologies、Renesas Electronics、STMicroelectronics （ ST ）、Bosch、Texas Instruments （ TI ）、Intel等跨國半導體企業(yè)為主；國內也有一些企業(yè)，諸如經緯恒潤、致遠電子等也進入了該領域。

實際上，過去汽車網關芯片在很長一段時間內幾乎沒什么大變化，但自2020年以來，許多芯片廠商相繼推出了針對汽車網關的新解決方案。

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今年1月份，Cypress Semiconductor （Cypress）推出了全新的S32G車輛網絡處理器，它首次將傳統(tǒng)微控制器（MCU）與具備ASIL D功能安全的高性能微處理器（MPU）集成在一顆芯片上，同時集成了網絡通信加速器，相較之前的單一功能芯片，性能得到顯著提升。作為S32處理器系列中的新產品，S32G處理器可幫助汽車行業(yè)轉向高性能、基于域的車輛架構，并降低軟件復雜性，提高加密安全和功能安全。同時，S32G并不僅僅是網絡處理器，其獨特的功能組合還支持新的ADAS應用，并提供安全可靠的通信功能。其實，早在2017年，Cypress就向業(yè)界發(fā)布了針對互聯(lián)汽車、電動汽車和自動駕駛汽車的全新控制和計算平臺——S32汽車電子平臺。據(jù)悉，目前15家頂級車企中已經有8家開始使用S32平臺開發(fā)新產品。

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2020年1月，TI推出了新的Jacinto 7處理器平臺。在該平臺上，DRA829V處理器可用于網關系統(tǒng)。

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2020年3月，ST公司發(fā)布了基于安全和ASIL-B Telemaco3P MPU和ASIL-D SPC58/Chorus MCU之間千兆以太網通信的模塊化智能網關平臺（SGP），為原型化汽車智能網關和域控制器應用提供了一個有價值的開發(fā)工具。

博世的網關發(fā)展路線圖已經從簡單的CAN/LIN網關發(fā)展到安全的CAN/LIN網關，再到以太網網關，再到networks+FOTA網關，最后還將發(fā)展到汽車計算機。 目前主打的T-BOX車載通訊終端是車輛內外信息交換的網關，可與ECU進行無縫通信，具備數(shù)據(jù)預處理和邊緣計算能力。

當然，除了使用安全網關芯片，網關供應商還需要開發(fā)和集成更多的安全組件。

總之，汽車網關的組成和功能與汽車網絡體系結構的發(fā)展密切相關。由于汽車行業(yè)比較“謹慎”的特點，目前汽車網絡體系結構發(fā)展還不算快，但變革已經在進行中！從中短期來看，以域控制器為主導的網絡架構仍將是主流。在這種架構中，一個強大的汽車網關是必須的，也許這也是為什么有那么多的半導體行業(yè)的大咖企業(yè)投身其中的原因吧。

責任編輯：haq