微控制器（也稱為控制器、MCU 和其他名稱變體）是構(gòu)建現(xiàn)代車輛的支柱。無論汽車是由汽油、柴油、電力、氫氣、PDG 還是其他任何動力驅(qū)動的，其功能都將在很大程度上依賴于控制器。

人們還看到，當(dāng)這些控制器供不應(yīng)求時，汽車行業(yè)是如何被收買的。IDTechEx的最新研究報告發(fā)現(xiàn)，目前汽車控制器內(nèi)有很多類型，提供更多的計算能力和新的車輛架構(gòu)選項。特斯拉是一家一直在使用控制器逆勢而上的公司。

配備 2 級 ADAS 的類特斯拉電動汽車中的半導(dǎo)體晶圓價值分布。

特斯拉早在 Model S 就開始設(shè)計控制器，但只有 20% 的 Model S 控制器是內(nèi)部設(shè)計的。多年來，這一比例一直在上升，Model Y 有 61% 是內(nèi)部設(shè)計的控制器，而 Cybertruck 上升到 85%。特斯拉在 2023 年投資者日的演講中表示，下一代汽車將擁有 100% 內(nèi)部設(shè)計的控制器。將控制器設(shè)計完全內(nèi)部化的好處之一是，它使特斯拉能夠完全自主地設(shè)計線束。這就是為什么這比最初想象的更重要。

特斯拉在減少線束方面處于行業(yè)領(lǐng)先地位。由于現(xiàn)代汽車中的電子設(shè)備數(shù)量眾多，因此它們包含近乎無限的布線迷宮，因此每個組件都可以相互通信也就不足為奇了。然而，大線束會導(dǎo)致許多問題，首先是重量。盡管汽車只有幾米長，但當(dāng)不得不為不同的線路運行數(shù)百次時，它很快就會加起來，現(xiàn)代車輛的線束總長度可達數(shù)英里。五英里的絕緣銅纜很重！IDTechEx 的研究發(fā)現(xiàn)，一根線束的重量可能超過 60 公斤，這讓特斯拉的 17 公斤減重效果令人印象深刻。

大型線束不受歡迎的另一個原因是構(gòu)建線束所需的人工成本。單個線束有數(shù)百個，有時是數(shù)千個端接。每一根線都需要被切割、剝皮、壓接，然后裝入連接器的正確插針中，而這一切都是手工完成的！這些都是需要高度靈巧性、對細節(jié)的關(guān)注、經(jīng)驗和技能的繁瑣任務(wù)，因此它不可能很快被機器復(fù)制。

將控制器設(shè)計引入內(nèi)部使特斯拉能夠從集中式控制架構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)楸镜鼗軜?gòu)。在集中式架構(gòu)中，一個或一小組控制器需要與車輛周圍的設(shè)備進行通信。比如說，在車輛的另一端有一組五個設(shè)備，可能需要 4m 的電纜敷設(shè)。例如，假設(shè)每個設(shè)備至少有四個連接，一個用于電源，一個用于接地，兩個用于 CAN；有些設(shè)備更少，有些設(shè)備更多。所以現(xiàn)在有 20 根電線和 80m 的電纜，僅用于一小部分設(shè)備。本地化架構(gòu)意味著較小的控制器充當(dāng)這些設(shè)備中間的集線器。它有一個以太網(wǎng)連接到車輛的中央控制器，并且只有非常小的運行到各個設(shè)備。

除了改變控制器架構(gòu)外，特斯拉還為低壓設(shè)備過渡到 48V 架構(gòu)，從而帶來更多好處。48V 系統(tǒng)或低壓系統(tǒng)用于為傳感器、燈、信息娛樂系統(tǒng)以及除動力傳動系統(tǒng)以外的幾乎所有電子元件供電。大多數(shù)車輛使用由引擎蓋下方的鉛酸塊供電的 12V 系統(tǒng)，這項技術(shù)已有 150 多年的歷史。根據(jù)特斯拉的說法，一個 12V 系統(tǒng)，加上車輛周圍的所有輔助負載，需要能夠為現(xiàn)代車輛提供超過 200 安培的電流。但是由于功率是電壓乘以電流，如果一個是四倍，另一個可以是四分之一。這意味著特斯拉的 48V 系統(tǒng)只需要車輛周圍四分之一的電流，這讓他們可以使用更細的電纜。

特斯拉因不懈地優(yōu)化車輛設(shè)計和生產(chǎn)的各個方面而享有盛譽。IDTechEx 認為這些轉(zhuǎn)向完全內(nèi)部設(shè)計的控制器，以及 48V 低壓系統(tǒng)的采用將標(biāo)志著特斯拉在車輛優(yōu)化方面取得更令人印象深刻的成就的開始。

對整個車輛的控制器的完全控制不僅讓特斯拉有更多的自由來改進其架構(gòu)，還讓他們在供應(yīng)鏈上有更多的議價能力。在 COVID 大流行期間，汽車行業(yè)突然意識到其對半導(dǎo)體供應(yīng)的敏感性。當(dāng)車輛控制器未能出現(xiàn)時，許多生產(chǎn)線都陷入停頓。通過將控制器設(shè)計引入內(nèi)部，特斯拉不太容易受到這些干擾的影響；它可以快速重新設(shè)計芯片以改善供應(yīng)或?qū)ふ移渌雽?dǎo)體代工廠的產(chǎn)能以保持流動。在過去的幾年里，其他原始設(shè)備制造商也提出了將一些半導(dǎo)體芯片設(shè)計引入內(nèi)部的聲音，但特斯拉是將門檻提高到 100% 內(nèi)部設(shè)計的先驅(qū)。

特斯拉此前在從硬件版本 2.5（HW2.5）升級到 HW3 時就展示了這種實力。在HW2.5中，中央自主大腦包含四顆芯片，兩顆Nvidia Parker SoC（片上系統(tǒng)），一顆Nvidia Pascal GPU（圖形處理單元），一顆英飛凌MCU（微控制器單元）。另一方面，HW 3 只有兩個芯片，都是 Tesla SoC，并且都是由三星使用其 14 納米工藝制造的。這給了特斯拉更大的議價能力，因為臺積電和 GlobalFoundries 也有 14nm 工藝，這意味著更多的選擇和更多的潛在供應(yīng)。它還縮短了供應(yīng)鏈，因為 Nvidia 是無晶圓廠的，這意味著它設(shè)計了芯片，但隨后需要在大型代工廠之一生產(chǎn)，就像特斯拉一樣；這可能會為特斯拉節(jié)省成本。

特斯拉還表示，在內(nèi)部引入更多設(shè)計可以讓他們指定二級供應(yīng)商提供的功能和特性。當(dāng) OEM 購買現(xiàn)成的產(chǎn)品時，無疑會做出妥協(xié)。來自第 二級供應(yīng)商的芯片架構(gòu)將盡可能適銷對路并滿足許多人的需求。這通常意味著它不適合個人的需求。將設(shè)計過程引入內(nèi)部并非易事，但既然他們已經(jīng)做到了，特斯拉就可以制造專為特斯拉設(shè)計的芯片。

編輯：黃飛

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