2022 年以降の自動車電子および電気アーキテクチャ

Author Rick Wang | 2022 年 1 月 24 日 | 全て, 自動車

この記事では、テスラの秘密を明らかにします。そうですね、そうではありません。しかし、上記のミームは最近ソーシャルメディアで人々の注目を集め、現代の車の車内がどのようになっているのかについての好奇心を引き起こしました。

過去 20 年間根本的に変化していない機械部品とは別に、自動車エレクトロニクスがあります。今日の高級車は、100 を超える電子制御ユニット (ECU) で構築されています。 ECU は、車両の 1 つ以上のシステムまたはサブシステムを担当する組み込みシステムです。 ECU には、エンジン制御モジュール、パワートレイン制御モジュール、トランスミッション制御モジュール、ブレーキ制御モジュールなど、いくつかの種類があります。

電子システムは、過去の機械システムよりも操作性、効率、パフォーマンスが優れているため、自動車 1 台あたりの ECU の数が急増しています。これらの 100 個以上の ECU は、高度な車載ネットワークによって相互に接続されています。高級車では、この電子および電気アーキテクチャ (E/E アーキテクチャ) の重量が 100 kg、つまり 200 ポンドを超える可能性があります (図 2)。

電子システムが増加するにつれて、修理工場での請求額も増加します。しかし、重量の増加、スペースの制約、相互運用性、複雑なサプライチェーン管理、コストなど、自動車メーカーにとっての問題も増えています。

ECU統合

自動車業界は ECU 統合を受け入れ始めており、E/E アーキテクチャは集中型の統合システムに変わりつつあります。さまざまなタスクを実行する自動車の小型 ECU がドメインコントローラーに統合され、複数の関連機能が 1 つのハードウェアプラットフォームに統合されます。複数の小型プロセッサの代わりに、ドメインコントローラは 1 つの (ハイエンド) プロセッサ上で複数のタスクを実行でき、配線や個々の電源などの冗長コンポーネントが大幅に排除されます。

各車には、さまざまなアプリケーショングループを担当する複数のドメインコントローラーを含めることができます。現在の例としては、フォルクスワーゲンの ID シリーズで使用されている車載アプリケーションサーバー (ICAS) があります。先進運転支援システム (ADAS) では、瞬く間にデータを取得、処理、分析する必要があります。 ADAS ドメインコントローラーは、車両周囲のセンサーからの入力の受信、センサーフュージョン処理、意思決定、指示の生成など、すべての ADAS 機能を実行します。 ADAS ではいずれにしても緊密な統合が重要であるため、これらすべてのアプリケーションを 1 つのドメインコントローラーに展開することが賢明です。インフォテインメントシステムの機能は、ドメインコントローラーに統合されることが増えています。最新の車両では、テレマティクスと接続もドメインコントローラーによって管理される場合があります。

このドメイン集中型アーキテクチャにより、ECU の数が大幅に削減され、前述の問題の一部が解決されます。この統合の傾向は、2030 年までの次の 10 年間にわたって続くと予想されます (図 3)。

ドメインコントローラーには高密度ストレージが必要です

さらなる統合に向けた動きの中で、最新の車両アーキテクチャはより多くのコンピューティング、メモリ、ストレージリソースを消費します。 ICAS およびサーバーのようなドメインコントローラーには、タスクとアプリケーションのコレクション用にさらに多くのストレージが必要です。同時に、ナビゲーション、マルチメディア、音声およびジェスチャ認識、生体認証、後部座席エンターテイメント、ヘッドアップディスプレイ、計器クラスタ、ワイヤレス接続など、より多くの機能と高品質の機能が導入されています。

この変化は、インフォテインメントシステムの進化と設計に明らかです。従来のインフォテインメントシステムでは、インストルメントクラスターとヘッドユニットにそれぞれ独自のマイクロコントローラーユニットとストレージがありました。しかし、この状況は、コックピットドメインコントローラー、新しいドメイン集中型アーキテクチャのために 2018 年に導入されました。それ以来、現代の車両にはさらに高度なドメインコントローラーが搭載されており、今後も搭載される予定です (図 4)。

コックピットドメインコントローラーハードウェアは、音楽、ステータス表示、ナビゲーション、音声コマンド、電話、さらにインフォテインメントドメインのその他すべてのヒューマンマシンインターフェイスなど、いくつかの異なるアプリケーションにわたってドライバーにシームレスで没入型のユーザーエクスペリエンスを提供することを目的としています。これらすべてのシステムの背後では、強力な SoC と高密度ストレージが実行されています。

新しいアーキテクチャ、新しいストレージ標準

コンピューティング能力の要件が高まるにつれ、スマートフォン市場に SoC を供給する一部のサプライヤーが自動車関連企業に加わりました。これは非常に理にかなっています。ハイエンドの携帯電話のパフォーマンスと処理能力は、ドメインコントローラーが必要とするものと非常に似ています。

しかし、少し逆に考えてみましょう。モバイルコンピューティングでは、SoC とストレージ間のインターフェイスが eMMC から、2013 年に初めて市場に投入された、より高機能な UFS に進化しました。クアルコムと東芝。 UFS は eMMC の 3 倍のパフォーマンスを提供したため、データ転送、マルチタスク、アプリのロードが簡単になり、すぐに新しい標準になりました。

同時に、SoC メーカーは、モバイル用にすでに使用しているプラットフォームに基づいて車載ソリューションを開発していました。これらの SoC プレーヤーは、特に車載インフォテインメントシステムで市場シェアを拡大し、自動車業界での UFS の成長と採用の普及に貢献しました。また、さまざまなアプリケーションや機能を最大限にサポートするには、より高性能なインターフェイスを高密度ストレージと組み合わせる必要があります。現在、UFS は自動車エレクトロニクスで実際に必要とされており、高品質も求められています。 NANDフラッシュコントローラーとストレージソリューション.

長年にわたり自動車顧客と緊密に連携してきた企業として、当社は自動車 E/E アーキテクチャの進化をリアルタイムで目撃し、eMMC から UFS への移行を支援してきました。

車両 E/E アーキテクチャの次の段階では、より高いレベルの統合、大量のデータ、高速イーサネットバックボーン、そしてもちろん、より強力なサーバーのようなハードウェアシステムが登場します。これは、インフォテインメントシステム、自動運転、エネルギー効率、快適性、安全性に対するストレージ密度とパフォーマンスに対する要件が高まることを意味します。