在新冠疫情爆發(fā)之前，戴姆勒（Daimler，德國(guó)汽車製造商）的執(zhí)行長(zhǎng)接受了採(cǎi)訪，其中一個(gè)問題就是他將如何提升其公司汽車的品牌價(jià)值。他毫不猶豫地回答，他正在努力將賓士（Mercedes-Benz）轉(zhuǎn)型為軟體定義汽車。這是一個(gè)既具啟發(fā)性，又充滿智慧的回答。軟體定義汽車並不是一個(gè)新概念，它已正在改變及改造汽車產(chǎn)業(yè)。

圖一 : ST朝軟體定義汽車和電動(dòng)汽車邁進(jìn)

意法半導(dǎo)體汽車和離散元件產(chǎn)品部（ADG） 車用MCU事業(yè)部總監(jiān)Davide Santo指出，軟體定義汽車帶來(lái)了兩個(gè)主要的變化。第一，它創(chuàng)造了新的使用者體驗(yàn)；第二，它創(chuàng)造了新的商業(yè)價(jià)值。這意味著一方面，軟體定義汽車對(duì)車輛進(jìn)行了再造，讓使用者能夠靈活地使用軟體定義功能，享受更好的性能，包含人身及網(wǎng)路連線安全的保障。使用者還可以不斷為汽車增加各種新功能及服務(wù)，因此，汽車的價(jià)值也隨著時(shí)間不斷增加。

圖二 : 軟體定義汽車

另一方面，從原始設(shè)備製造商的角度來(lái)看，由於他們可以決定汽車的生命週期，讓汽車的生命週期延長(zhǎng)許多，因此提高了服務(wù)品質(zhì)。除此之外，原始設(shè)備製造商亦提供個(gè)人化的售後服務(wù)，除了帶來(lái)額外的收入以及經(jīng)常性收入外，也完成了由過(guò)去傳統(tǒng)「汽車模式」到無(wú)限用途開發(fā)週期的轉(zhuǎn)型。雖然這個(gè)轉(zhuǎn)變確實(shí)增加了投資成本，但也提供了更高的回報(bào)。

圖三 : 軟體定義汽車將逐漸重塑汽車

從ST的角度來(lái)看，我們堅(jiān)信，所有軟體定義的汽車都必須建立在非常堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)之上。而這個(gè)基礎(chǔ)由三大支柱支撐。首先，所有的軟體定義汽車都要盡可能地確保人身安全，絕不容許任何安全事故發(fā)生。其次，軟體定義汽車需要確保資訊安全。對(duì)於原始設(shè)備製造商而言，確保汽車能夠追蹤和收集資料極為重要。因此，安全不僅包括車用元件的安全，還包括車主的人身安全，以及其個(gè)人資料的安全。最後一點(diǎn)，也可能是最具挑戰(zhàn)性的一點(diǎn)，就是這些汽車需要能夠「順應(yīng)未來(lái)」。因?yàn)樵荚O(shè)備供應(yīng)商想要進(jìn)行無(wú)限用途的開發(fā)，以產(chǎn)生經(jīng)常性收入，為此，原始設(shè)備製造商需要擁有能順應(yīng)未來(lái)的基礎(chǔ)，以滿足未來(lái)對(duì)資源、靈活性和應(yīng)對(duì)新挑戰(zhàn)能力的需求。

圖四 : 軟體定義汽車硬體平臺(tái)

這個(gè)設(shè)想中的硬體平臺(tái)，基本上就像是一個(gè)航空樞紐、一個(gè)大型機(jī)場(chǎng)，裡面會(huì)有小飛機(jī)降落，小飛機(jī)會(huì)將乘客及行李運(yùn)往另一個(gè)更大的機(jī)場(chǎng)，然後再進(jìn)行長(zhǎng)途運(yùn)輸。同樣地，我們可以想像在汽車的新架構(gòu)當(dāng)中，汽車周邊的所有感測(cè)器及驅(qū)動(dòng)設(shè)備將聚合和分發(fā)的資料傳輸至中央資訊和高性能運(yùn)算中心，而這個(gè)運(yùn)算中心將在抽象層面決定下一步行動(dòng)。因此，軟體定義車輛的基本原理便是獲取即時(shí)資料，並分區(qū)管理配電，進(jìn)而實(shí)踐採(cǎi)用軟體重新配置汽車運(yùn)行模式的想法。

圖五 : 硬體平臺(tái)扮演著樞紐的角色

為了與ST的平臺(tái)一同運(yùn)作，因此開發(fā)了Stellar平臺(tái)。首先，Stellar平臺(tái)由負(fù)責(zé)即時(shí)物件控制的微控制器（MCU） 和具有應(yīng)用級(jí)能力的微處理器（MPU）組成。MCU的特點(diǎn)是，第一，在實(shí)際使用過(guò)程中，汽車需要能夠即時(shí)制動(dòng)、轉(zhuǎn)向和加速，而MCU能夠以最低功耗提供最佳的即時(shí)性能。第二，在同一個(gè)MCU內(nèi)可以整合不同的硬體和軟體，也就是說(shuō)同一個(gè)MCU中，我們可以將曾經(jīng)隔離的軟體應(yīng)用像是制動(dòng)軟體、轉(zhuǎn)向軟體和車身軟體整合在一起。

圖六 : ST Stellar MCU

第三，能夠確保自我調(diào)整功能安全和先進(jìn)的資料安全。我們可以選擇需要多少種安全功能、使用何種方式、何種演算法以保證資料安全。並可以在車輛使用壽命內(nèi)動(dòng)態(tài)調(diào)整這些選擇。第四，我們有高速連接及資料傳輸能力。資料是軟體定義汽車的核心，因此需要快速又有效率地儲(chǔ)存、管理和傳輸資料。最後，我們擁有此領(lǐng)域兼具創(chuàng)新及改革性的軟體無(wú)線更新技術(shù)。

圖七 : 統(tǒng)一的軟體定義汽車平臺(tái)

除了MCU，ST亦研發(fā)了MPU（微處理器）系列，以增加Stellar產(chǎn)品家族的擴(kuò)充性。MPU系列不僅能提供即時(shí)性能，還具有應(yīng)用級(jí)能力，能夠讓運(yùn)算、人身安全和資料安全、 以及架構(gòu)達(dá)到最佳組合方式。這讓我們?cè)谂c自己開發(fā)的即時(shí)產(chǎn)品類別相同的產(chǎn)品中添加以服務(wù)為目標(biāo)的應(yīng)用，以及支援人工智慧和機(jī)器學(xué)習(xí)的演算法。這實(shí)際上是專為軟體定義汽車架構(gòu)而做的大規(guī)模設(shè)計(jì)。

圖八 : 通用架構(gòu)軟體整合平臺(tái)

這最終形成了一系列的元件與產(chǎn)品，從上到下依序?yàn)楦咝阅艿腟tellar UP，其能夠進(jìn)行服務(wù)導(dǎo)向的應(yīng)用級(jí)運(yùn)算；接下來(lái)是P／G系列，這是一個(gè)即時(shí)整合平臺(tái)，而P指的是傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)及新的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，G 則是閘道功能；接下來(lái)是電動(dòng)化專門的產(chǎn)品家族Stellar E，此系列涵蓋高性能運(yùn)算及驅(qū)動(dòng)能力，它們擁有相同的架構(gòu)基礎(chǔ)，並採(cǎi)用基於Arm運(yùn)算引擎，具有同水準(zhǔn)的人身及資料安全，採(cǎi)用同樣的通訊系統(tǒng)和軟體工具，是一款非常強(qiáng)大的統(tǒng)一架構(gòu)。

圖九 : 邁向動(dòng)車新時(shí)代

接下來(lái)聚焦於電動(dòng)汽車。汽車電動(dòng)化有時(shí)也被稱作電氣化，它是意法所採(cǎi)取的新路線。電動(dòng)化的發(fā)展速度主要取決於汽車產(chǎn)業(yè)因應(yīng)多重挑戰(zhàn)的能力。一方面，我們需要確保性能和安全，這一點(diǎn)非常重要，我們不僅要確保駕駛電動(dòng)汽車的趣味性，還要確保這些汽車的安全性，並持續(xù)加以改進(jìn)。另一方面，我們也需要消除民眾對(duì)於電動(dòng)汽車的恐懼及疑慮。有些人可能認(rèn)為新的電動(dòng)汽車沒有傳統(tǒng)的汽車好，尤其是電動(dòng)汽車的續(xù)航力及充電時(shí)間。最後一點(diǎn)是，由於人人都可能有買車的需求，因此車的價(jià)格必須要是負(fù)擔(dān)得起的。

圖十 : 政府政策推動(dòng)碳中和

在汽車電動(dòng)化的領(lǐng)域，ST一直走在產(chǎn)業(yè)前面，二十多年以來(lái)，ST持續(xù)投資包含碳化矽等基礎(chǔ)技術(shù)，及早為電源變革做好準(zhǔn)備。意法擁有許多先進(jìn)技術(shù)，其中包括碳化矽技術(shù)、專用於相變記憶體的FD-SOI技術(shù)、讓我們開發(fā)一流的軟體無(wú)線更新（OTA）功能。ST也擁有完整的產(chǎn)品組合，從功率元件、包括軟體基礎(chǔ)層在內(nèi)的數(shù)位技術(shù)類比驅(qū)動(dòng)器。意法提供的不僅只是技術(shù)和產(chǎn)品，而是解決方案。

圖十一 : ST引領(lǐng)汽車電動(dòng)化潮流

Stellar MCU平臺(tái)能夠因應(yīng)新電動(dòng)汽車不同的挑戰(zhàn)。第一，新車配備了大電池並定會(huì)產(chǎn)生大量資料的負(fù)擔(dān)，而Stellar MCU平臺(tái)能夠?qū)⒏嘬涹w整合到相同的MCU中，進(jìn)而降低資料移轉(zhuǎn)複雜性及所需的電線數(shù)量，並減少車輛的線束和重量。第二個(gè)挑戰(zhàn)，可能也是最重要的，就是能源管理。在一個(gè)致力於減少污染，且積極實(shí)踐環(huán)保的世界裡，能夠協(xié)調(diào)車輛策略，有效率地開發(fā)能精準(zhǔn)監(jiān)控及電池平衡的電池管理系統(tǒng)，同時(shí)不會(huì)消耗太多電量，也不會(huì)讓系統(tǒng)耗散能源，這是變得更為環(huán)保的基礎(chǔ)。受益於FD-SOI技術(shù)及訊號(hào)路徑，帶有低功耗模式的平臺(tái)能夠高效率地進(jìn)行運(yùn)算，以進(jìn)一步提升能源管理效率。

圖十二 : Stellar平臺(tái)提升電動(dòng)車效率

接下來(lái)的三個(gè)挑戰(zhàn)與先前談?wù)摰饺藗兊哪承┛謶中睦砑皯n慮相關(guān)。首先，快速充電非常重要。當(dāng)人們前去度假、探親時(shí)，通常不會(huì)願(yuàn)意花幾個(gè)小時(shí)等待充電再繼續(xù)旅程。為此，我們推出的產(chǎn)品家族擁有更快速的控制迴路、更高的開關(guān)頻率，以及快速的控制器等，加上車載充電及 DC-DC轉(zhuǎn)換器技術(shù)，能有效加速汽車的充電時(shí)間。與此同時(shí)，汽車體積也變得更小、重量更輕，價(jià)錢也更加實(shí)惠。

圖十三 : Stellar平臺(tái)的快充開發(fā)

技術(shù)持續(xù)進(jìn)步，目標(biāo)便是要?jiǎng)?chuàng)造更高效率、更小節(jié)點(diǎn)，使用更輕的材料，而目前也已實(shí)踐多年，且投入到實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中。而當(dāng)所有系統(tǒng)控制器在都整合在一個(gè)微控制器中，其尺寸將會(huì)變得越來(lái)越小。

最後，我們能夠延伸自己的使命。最後但也很重要的是，當(dāng)駕駛暫時(shí)不使用汽車時(shí)，我們甚至能將汽車中的能源送回家裡。因此，系統(tǒng)的整合程度將會(huì)變得越來(lái)越高，而我們也將從我們所生活的城市和地區(qū)，乃至整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)來(lái)審視汽車所扮演的角色。