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[导读]为实现全人类可持续发展的目标,推动汽车行业从传统能源向智能电动转型已成共识。尽管受到新冠、地缘冲突、加息等不利影响,但作为一个长期的确定性赛道,智能汽车、电动汽车仍然受到各界关注和加码。

为实现全人类可持续发展的目标,推动汽车行业从传统能源向智能电动转型已成共识。尽管受到新冠、地缘冲突、加息等不利影响,但作为一个长期的确定性赛道,智能汽车、电动汽车仍然受到各界关注和加码。

在智能电动汽车时代,芯片的作用尤为凸显。而且随着造车新势力的崛起,芯片厂商和汽车行业的合作模式也愈发深入。近日,NXP在苏州举办了“2022媒体开放日”活动,NXP的高层以及来自整车厂的诸多行业大咖进行了精彩的分享。

恩智浦全球副总裁、新能源及驱动系统产品线总经理李晓鹤(右)、恩智浦大中华区汽车电子市场总监周翔(左)


可持续发展,推动汽车电气化变革

据IHS数据预测,要实现全球2050净零排放的目标,则2030年汽车的电气化比例要达到60%。而NXP认为,这是一个相当保守的估计,若想实现目标,理想的净零排放情景是到2030年,全球的新能源车的普及率在85%以上。其实在中国,新能源汽车的普及速度已经远远超过了这样的曲线,对此NXP评价称:中国在新能源的普及上是走在世界的前列,引领世界潮流的。

回顾汽车行业变革,芯片的价值愈发显现。90年代末期,汽车上开始出现CAN总线,彼时还是一个扁平的网络:一个网关或BCM下是一片扁平的CAN数据线。随后的时间里,汽车的生产量平稳增长,每辆车上的电子元器件总价也随着逐步增加。而到了2018年随着域控概念的出现,汽车信息的吞吐量大幅增加。如下图所示,虽然2020年汽车产量下降,但由于汽车上功能复杂化需求提升,每辆车上的电子元器件需求量实现了更快速的增长。据恩智浦全球副总裁、新能源及驱动系统产品线总经理李晓鹤分享,从L2到L4,汽车的电子需求量要增长一倍;从燃油车升级到电池车,电子需求量也会增长一倍;随着智能汽车、网联汽车的发展,电子需求量可能是3到4倍甚至是更高的增长。

可持续发展推动汽车迈向电气化、智能化,对于整车厂、芯片厂商等参与者都提出了新的挑战;同时随着新型号汽车研发周期的缩短,整个产业链的协作方式也会发生一些变化。

据NXP观察,新能源车企在创新过程中面临着诸多的挑战:第一是降低整个生命周期的成本和碳排量;第二是尽可能延长续航里程,通过加快充电达到媲美传统车的使用感受;第三是软件定义汽车;第四是适应未来百万级平台的打造。

在降低整个生命周期的成本这方面,NXP会通过简化部件成本,加速自动化装配流程,延长电池的使用寿命以及简化二次回收利用来帮助车企降低整个生命周期的成本。在延长续航上,需要提高电驱的效率;同时需要引入AI、云计算来优化电池使用方式。在软件定义汽车方面,NXP也开始做整车建模,帮助客户加快软件仿真和开发速度。而在打造百万级平台的过程中,全球化的供应、服务和标准化就显得尤为重要。

当前汽车产业链正处于一个变化融合的阶段,从新能源整车厂的角度出发,汽车行业的产业链变得越来越短。以前Tier2、Tier1到车厂的这种线性的模式正在重塑,针对某些关键器件,部分新能源车企已经开始通过内部自研、垂直整合的形式;某些电池供应商也会自己进行电池管理系统的设计。研发周期从之前的4年变成了2年,整个链路的响应速度更为迅速,越来越多的厂商选择直接和电池厂或芯片厂商协作。

李晓鹤认为,不同的整车厂根据自身多重因素,选择了新旧的不同合作形式,这种状态将会是长期共存。作为NXP的角度观察,某些客户引入NXP新产品的速度更快一些,某些客户则更为保守。总体上来看NXP提供的还是一种通用型产品。但针对不同客户,会在方案层面开展更为深入的探讨和合作,让NXP的产品更高效、可靠地嵌入到客户的使用场景中去。不排除未来提供定制化芯片的可能,但这种讨论需要基于几个大的前提:1是这个技术方向有着确定性的前景;2是商务上有共赢的基础;3是寻求一个IP的复用性。因为半导体的开发周期很长,开发成本也非常高,一般很少有一个客户可以支撑起整个研发的费用,要做定制化的芯片,还是需要能够找到一些底层IP的重用,通过这样的方式才有可能开展一些定制化的服务。

恩智浦大中华区汽车电子市场总监周翔补充到,像MCU、Arm的内核,在底层有非常多的复用,它是基于一个基础内核再迭代后面的产品。这可以从另一个角度去保证新产品加速,让NXP产品的迭代周期变得更快,进而可以很快地响应部分车厂提出的要求,甚至是共同定义或者去帮助其定制一些产品。


新电子电气架构:域控持续演进,中央超算出现

90年代末,汽车网络刚刚出现的时候,仅仅有2个CAN节点;而到了当前的一些汽车上,已经可以看到超过200多个节点。汽车上新电子电气架构正在发生,但其背后的推动力,并不是电气化,而是来自顶层产品定义和用户需求引发的软件架构的变化,算力需求上升会带来出现中央超算的形式、或中央超算+域控互补的架构等。

针对未来的新电子电气架构的演进,李晓鹤认为在一段时间内会呈现百花齐放的现象。“根据各个车厂的起点不同以及他们在软件的逻辑上的不同,现在看有两个维度:一是物理配置的演进速度,另一个是逻辑的演进速度。”李晓鹤分享到,“物理指的是盒子放在哪儿,哪几个盒子并在一起;逻辑是指虚拟机是怎么运行起来的,虚拟盒到底是怎么放。现在看起来,最终大部分的车厂都会到中央超算的状态,但是选择先走物理路径,然后转逻辑路径,还是先走逻辑路径然后转物理路径,在车厂中会有不同选择,中间的这两条道在哪个环节上要并线,这里面可能会有若干种并线的时间点和方式。”

针对从小节点、到域控、到中央网关和到未来的中央计算,或自动驾驶这样整套的产品系列,NXP可以提供非常完整的MCU产品组合。S32K,更多是针对小的域控和小的子节点;S32R是针对雷达的专用的MCU;S32Z和S32E采用了8个R核的SoC,专门针对实时处理和动力域控系统;S32G则是主要针对汽车网关应用。

除了S32这一MCU平台外,同时还有与之配套的电源管理IC(PMIC)、以太网以及CAN、LIN等,NXP都将起做成了一整个系统。未来汽车电子电气架构在演进过程中,百花齐放的的现象会存在较长时间,车厂迭代路线各不相同,也会有各自不同需求,恩智浦可以提供针对性的本地化支持。


电池技术创新:从生产制造走向循环的闭环

为了践行可持续发展,需要从更高的维度上来评估和优化交通出行的碳排,实现从能源源头到最后车轮上的优化。当最终走向“出行即服务”,在整车厂的商业模式变革的同时,我们应注意到汽车的行驶里程将会大幅增加,与之相应的电池、充电、电驱技术也会有这更高的要求。

从电池角度来看,已经不仅仅是生产制造这么简单的概念,而是要从整个电池生命周期的循环闭环中做出碳排优化。第一在制造阶段,可以通过光通讯BMS、无线BMS等方式,降低线束数量,解决组装的负责行并实现自动组装。此外还可以通过高度集成的智能化芯片组,减少外围BOM的数量。第二点,在第一生命周期中要让电池更有效地被利用。这里包括提高电驱的效率、提高电池寿命、提高SoC精度等。第三点在于等过云计算增强和优化数据处理能力,使用云连接进行更好的OTA软件升级。第四点是要在二次生命周期中,实现更好二次利用,也就是阶梯利用回收。

新的电池技术,既要适应整个电器架构的演进,同时也要提高控制和优化的能力。当前电池管理的硬件精度已经能够做到不错,但SoC的精度很大程序上取决于软件建模和模型维护的能力。因此从系统的角度去考量,哪些数据可以在本地的SoC处理,哪些需要发到云端进行推理,云端的模型的选择等,都是需要去思考的问题。而在不同的节点上,无论是在云连接、在域控制器的软件向上集成,还是在电池包的智能化、集成化方面,恩智浦都做了相应的工作。

以BMS云孪生举例,恩智浦目前与初创公司、大学开展了相应合作,通过其现有的电池、云网关的参考设计,开发云计算的原型。探索如何通过云计算、物理模型、物理建模、人工智能,来更好地、更准确地估算电池的剩余电量以扩充里程,更准确估算电池的健康状况以提高安全性和二次利用的效率。

此外还有一个值得注意的数据:NXP 模拟前端的销售数量也在过去的5-6年中产生了几何级数的增长,目前为止累计的模拟前端出货量已经超过了1亿片,在全球排名前20的新能源车企中有10家采用了恩智浦的方案。


总结

从不少以消费、PC为主要业务方向的芯片厂商的财报来看,22Q3的营收大幅下滑。但以汽车、工业为主的芯片厂商的营收大多保持平稳增长。在全球持续的不确定环境中,电动汽车、智能汽车仍保持了较为旺盛的市场需求,并且行业的变革速度也并未放缓。

可持续发展推动的汽车电气化是确定方向,而当下的新电子电气架构演进中的“百家争鸣”,也为芯片厂商提供了更多机遇。

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