E/E架构研究：从供应链部署，来看区域EEA如何演进和落地

佐思汽研发布《2023年智能汽车E/E架构研究报告》。  从发展趋势看，汽车E/E架构最终会向中央计算架构演进，将功能逻辑集中到1个中央控制器。主机厂E/E架构规划愈发激进，2023-2026年将是主机厂量产下一代“准中央+区域架构”的关键时间节点。  

未来5-10年汽车E/E架构演变趋势

来源：佐思汽研《2023年智能汽车E/E架构研究报告》

“准中央+区域”架构可进一步细分为多种类型：

车身区域架构（Body-Zonal）：车身区域控制器通过高速以太骨干网络连接到中央计算单元，中央计算单元融合整车控制、车身控制、网关等功能，简化网络拓扑、线束布置和减轻重量；

X域区域架构（X-Domain Zonal） ：功能域与车身区域相结合，X域区域使用更强大的处理器单元，能够独立调用区域内的传感器并进行处理；

软件定义汽车优化架构（SDV-Optimized）：集中式、面向服务（SOA）的计算，汽车中央计算机具备强大的处理能力，将所有决策集中于中央计算机，区域控制器则负责供电以及执行中央控制单元的指令。

NXP全新电子电气架构发展路径

来源：恩智浦

区域架构下，MCU向高性能、多核发展

在未来的中央集成EE架构中，中央处理单元和区域控制器通过以太网进行通信，区域控制器则通过CAN/LIN总线和子ECU，传感器以及执行器通信。   在物理上，区域控制器是多个ECU的逻辑集中点，这对于区域控制器中MCU的算力有了更高的需求。在传统功能单一的ECU中往往使用性能较低的单核MCU即可满足要求，而对于区域控制器，往往需要高性能的多核MCU才能满足要求。在多核MCU中每个核可以跑一种单独功能，多核即可实现多种功能，从而实现多种ECU功能的融合。  

广汽埃安GA3.0星灵架构：新上市的Hyper GT（昊铂）是全球首款采用恩智浦S32G3作为中央计算单元处理器的车型，“中央运算单元” 采用最新一代 “NXP S32G399高性能网关计算芯片”，“中央运算单元”  由大陆集团负责开发，前、后区域控制器的软件架构基础中间层采用原子服务封装和标准化接口，中间层采用增强型组合服务，可独立执行。

广汽埃安GA3.0星灵架构拓扑

来源：广汽埃安

小鹏汽车 X-EEA3.0 架构：在国内首次实现了以千兆以太网为主干的通信架构，同时支持多通讯协议，让车辆在数据传输方面更快速。X-EEA3.0的区域控制器和中央计算单元均采用了瑞萨基于第三代RXv3 CPU内核的旗舰 MCU。在X-EEA3.0基础上，小鹏G6进一步量产部署新的扶摇X-EEA3.5架构。

来源：小鹏汽车

英飞凌第3代AURIX产品TC4xx MCU：高性能AURIX TC4xx系列，主要满足中央计算+区域控制的新需求。搭载了多达六个TriCore 1.8嵌入式内核，每个内核的时钟频率最高可达500MHz，并且集成一个PPU协处理器，可实现快速向量运算，基础神经网络算法以及其它一些复杂数学算法。PPU在未来的区域控制器中可以被应用于建模，模型预测控制以及防入侵检测等一些信息安全算法中。

英飞凌TC4xx的应用领域

来源：英飞凌

区域架构下，汽车以太网PHY和交换机芯片需求猛增，价格呈现剧烈波动

车载以太网的接口威廉希尔官方网站 主要由MAC控制器和物理层接口PHY芯片两大部分构成。集成方式上，嵌入式芯片厂商一般会将MAC集成在MCU/CPU内部， 如英飞凌的AURIX产品将MAC集成到了主控芯片MCU内部，还集成了专用的硬件通讯路由模块CRE/DRE；而PHY芯片则由OEM或控制器供应商提供独立芯片。   2023年全球以太网交换机/物理层PHY芯片市场规模大约8亿美元，2028年预计将达到25亿美元。预计到2028年，平均每辆车使用2-4片以太网交换机芯片，2-4片物理层PHY芯片。   2023年以来，博通BCM89系列部分以太网PHY和交换机芯片短期价格暴涨数倍，单颗芯片高达30-40美金；BCM8955X系列是博通第三代车载以太网交换机，主要应用于汽车ADAS、信息娱乐系统、网关；目前，博通主推BCM8957X系列，BCM8957X是全球唯一支持802.3ch标准的车载以太网交换机。   典型的中央计算Zonal架构，每个Zonal网关内部都包含一个以太网交换机，每辆车至少需要6-7片以太网交换机芯片。目前，Marvell、博通、恩智浦等车载网络通信芯片厂商纷纷提出下一代网络架构。  

来源：Marvell

按照主机厂的预测，想要在2025年实现中央计算Zonal架构，10G的带宽是必不可少的需求。2023年6月，Marvell推出了Brightlane Q622x系列中央汽车以太网交换机，是专门为汽车Zonal架构而设计。其中区域交换机将来自汽车物理区域内的设备（如处理器、传感器、执行器和存储系统等）的流量聚合到一起，通过高速以太网连接至中央计算交换机实现信息交互。

来源：佐思汽研《2023年智能汽车E/E架构研究报告》

区域架构下，中央计算机片内高速通信需要PCIe交换机支撑

受到Chat GPT推动，AI服务器需求暴涨，以博通SS26为代表的PCIe Switch芯片一芯难求，价格暴涨；在下一代汽车E/E架构中，多SoC级联、 基于PCIe的SSD存储与中央SoC之间，同样必须用到昂贵的PCIe交换机。

E/E架构演进下，车载通信架构的发展

来源：小鹏汽车

汽车跨域通信将以PCIe为主，相比过去的以太网通信效率可提升到几十个G，PCIe Switch串联起整个片内通信。中央计算单元中的不同SoC，Ethernet Switch等均挂载其上面。外部传感器通过Zonal ECU的Ethernet Switch串联在一起。  

高通第一代自动驾驶系统即Ride3.0首次在汽车行业使用了PCIe交换机，即Microchip的PM43028B1-F3EI，售价约100美元，比SA8155P的价格还高，几乎是以太网交换机价格的4-5倍；

伟世通双高通8155座舱域控制器内部通过PCIe总线连接，两颗8155通过PCIe总线进行连接，传输速率可达16Gbps，可高效传输ADAS驾驶辅助系统摄像头输入视频的实时传输需求；

芯擎为亿咖通定制的高速互联总线SE-LINK实现两颗龍鷹一号同时工作，连接两个Antora 1000，得到Antora 1000 Pro。可提供双倍算力同时保持传输速度，其中PCIe 3.0 Lane传输速度实测达到了7.28GT/s。

整车EE架构演进，驱动汽车底层OS变革

Adaptive AUTOSAR引入了面向服务的架构（SOA），以及对POSIX系统的支持，主要应用于高算力SoC。SOA或者基于服务的中间件平台，也称为整车操作系统OS。

广汽星灵架构的SOA软件架构，通过分层解耦的基础软件架构平台，实现了标准化分层接口、软件模块化、功能原子化、功能远程配置等。广汽星灵架构是国内首款基于ASF（AUTOSEMO Service Framework）技术规范开发的产品，基于SOA软件架构，广汽埃安Hyper GT首发量产了广汽魔方场景共创平台。

ASF致力于构建多域融合架构下的应用框架

来源：AUTOSEMO

2023年4月，华为发布了iDVP智能数字底座，这是一套可以满足区域接入+中央计算标准的SOA架构。iDVP包含硬件平台和软件平台两部分，其中，硬件平台是指计算与通信架构基础硬件平台，软件平台又分为操作系统、基础管理框架以及SOA软件框架。为方便用户在iDVP上开发软件，华为还开发了配套的工具链。

华为iDVP智能数字底座

来源：华为