2022年11月8日-10日，由中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)主辦的第12屆中國(guó)汽車論壇在上海嘉定舉辦。作為黨的“二十大”召開后的汽車行業(yè)首場(chǎng)盛會(huì)，本屆論壇以“聚力行穩(wěn) 蓄勢(shì)新程”為主題，共設(shè)置“1場(chǎng)閉門峰會(huì)+1個(gè)大會(huì)論壇+16個(gè)主題論壇”，以汽車產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展為主線，與行業(yè)精英一起貫徹新精神，研判新形勢(shì)，共商新舉措。其中，在11月9日下午舉辦的“主題論壇3：汽車、芯片融合發(fā)展”上，恩智浦大中華區(qū)資深市場(chǎng)經(jīng)理余辰杰發(fā)表精彩演講。

以下內(nèi)容為現(xiàn)場(chǎng)演講實(shí)錄：

謝謝楊秘書長(zhǎng)，謝謝各位與會(huì)的同行。接下來(lái)我將給各位分享一下NXP最新發(fā)布的實(shí)時(shí)處理器S32Z/E系列產(chǎn)品如何怎么助力OEM和Tier1來(lái)實(shí)現(xiàn)新型的電子電氣架構(gòu)及控制器產(chǎn)品， 

我的議題分三部分，首先我會(huì)給大家介紹一下整車電子電氣架構(gòu)，從分布式到集中式，包括到最終的Central Computing形態(tài)的演化的過程。同時(shí)我會(huì)給大家更新一下恩智浦最新推出的基于16納米先進(jìn)制成的劃時(shí)代的實(shí)時(shí)處理器產(chǎn)品。最后我會(huì)介紹恩智浦車載處理器業(yè)務(wù)的生態(tài)圈，特別是在中國(guó)市場(chǎng)，我們和一些本土生態(tài)伙伴之間的合作，如車載芯片友商地平線以及東軟，普華等國(guó)產(chǎn)的軟件供應(yīng)商之間的合作。

電子電氣架構(gòu)是最近大家聊的非常多的話題，屏幕上最左側(cè)，是傳統(tǒng)的分布式的架構(gòu)，逐漸會(huì)往以功能為邏輯劃分的域控架構(gòu)轉(zhuǎn)變，比如座艙域，智駕域，多合一動(dòng)力域，底盤域等等。

更新的架構(gòu)形態(tài)是基于區(qū)域控制器的架構(gòu)，一個(gè)區(qū)域控制器所包含的功能取決于相鄰物理結(jié)點(diǎn)的的執(zhí)行器所負(fù)責(zé)的任務(wù)。舉個(gè)簡(jiǎn)單例子，比如車的左前域，可能把底盤，甚至轉(zhuǎn)向功能結(jié)合車身的部分功能集成進(jìn)來(lái)。

最右端就是最終形態(tài)，整車電子電器架構(gòu)圍繞一個(gè)大的中央計(jì)算平臺(tái)，它可能集成了所有智駕，座艙、車身等等需要高算力的任務(wù)。然后在邊緣測(cè)的結(jié)點(diǎn)上，就是一些智能執(zhí)行器了。

大的趨勢(shì)我們看到，無(wú)論是從域，或者域結(jié)合分布式的中間方案，到后面逐漸往區(qū)域化過渡。好處是什么？首先域架構(gòu)肯定會(huì)使我們的軟件更集中，把原來(lái)一些可能邏輯類似但分布在不同ECU當(dāng)中的功能，集成到一個(gè)域控制器當(dāng)中來(lái)。這樣會(huì)使得傳感器的輸入和ECU之間的數(shù)據(jù)交互延遲得到優(yōu)化，軟件開發(fā)工作變得更加集中。還有如OTA升級(jí)策略，本來(lái)一個(gè)功能是分布在幾個(gè)ECU結(jié)點(diǎn)里，現(xiàn)在你的軟件升級(jí)也會(huì)得到簡(jiǎn)化。

區(qū)域控制器的好處就更直觀了，原來(lái)一些分布在不同物理位置的控制器，現(xiàn)在被集中到了一個(gè)地方。線束重量降低了，原先多個(gè)低性能的MCU被集中到區(qū)域控制器中的高算力實(shí)時(shí)處理器中，比如我后門會(huì)著重介紹到的恩智浦S32Z/E系列SoC。

汽車工業(yè)的一個(gè)永恒的話題就是輕量化，今天后面有嘉賓會(huì)講到電力電子，通過寬禁帶半導(dǎo)體提升能量密度是對(duì)輕量化的重要貢獻(xiàn)，而電子電器架構(gòu)的演進(jìn)導(dǎo)致的線速的長(zhǎng)度和重量的減少也非常重要。驅(qū)動(dòng)電子電器架構(gòu)演進(jìn)的底層動(dòng)力是處理器性能的迭代。

在恩智浦看來(lái)，無(wú)論何種電子電器架構(gòu)，汽車ECU控制器大致可以分為兩個(gè)大的平臺(tái)。一類稱之為基礎(chǔ)平臺(tái)，這就和基礎(chǔ)設(shè)施一樣，我們認(rèn)為不管低端車、高端車、燃油車還是新能源車，你總要有動(dòng)力控制部分來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車。車身網(wǎng)絡(luò)樞紐保障ECU間安全可靠的交互數(shù)據(jù)。還有車身部分，對(duì)門、窗，座椅等控制肯定也都要有。

另外一大類，我們定義為可拓展平臺(tái)，比如有一些車的定位就是在智駕功能上，另一些車則定位在炫酷的座艙體驗(yàn)上。這些個(gè)性化的功能固然越來(lái)越被消費(fèi)者看重，但從車的本質(zhì)看并不是必須的，所以我們稱之為可拓展平臺(tái)。

恩智浦無(wú)論在基礎(chǔ)平臺(tái)還是在可拓展平臺(tái)上都有著非常廣德產(chǎn)品布局?；A(chǔ)平臺(tái)上，我們最新的產(chǎn)品有用在動(dòng)力控制的S32Z/E，網(wǎng)絡(luò)上處理上S32G系列芯片已經(jīng)被中國(guó)眾多主機(jī)廠和一級(jí)供應(yīng)商所接受，車身控制上從以前功能安全相對(duì)低一些的S32K1，到現(xiàn)在最高可到ASIL D級(jí)的S32K3等。

在可拓展平臺(tái)上，i.MX系列座艙SoC一直以來(lái)是NXP非常強(qiáng)勢(shì)的一個(gè)產(chǎn)品，ADAS 77Ghz毫米波雷達(dá)上，恩智浦有支持4D成像的最一代S32R SoC產(chǎn)品。

當(dāng)然視覺上我們也有S32V這樣的芯片，但它的定位還是在一些初階的自動(dòng)駕駛或者環(huán)視等領(lǐng)域。后面我會(huì)說(shuō)，在自動(dòng)駕駛端，我們?cè)谥袊?guó)會(huì)和像地平線這樣的生態(tài)伙伴有很深入的合作。

談了電子電氣架構(gòu)的演進(jìn)，談了整個(gè)ECU可以把它分為基礎(chǔ)平臺(tái)和可選平臺(tái)，那映射到處理器芯片上，到底對(duì)性能有什么不同要求？大家可以看到，圖中越往下，也就是越靠近邊緣測(cè)的執(zhí)行器端，它對(duì)處理器基本上的需求是高實(shí)時(shí)性，因?yàn)樗鼜?qiáng)調(diào)控制，比如你剎車、油門踩下去，你總歸希望動(dòng)力會(huì)很快體現(xiàn)出來(lái)，這些往往是以實(shí)時(shí)控制算力為衡量指標(biāo)的，而這些結(jié)點(diǎn)的計(jì)算邏輯也都是面向信號(hào)的。我們恩智浦在發(fā)布新的S32Z/E產(chǎn)品里面，已經(jīng)不能把它稱之為MCU了，因?yàn)樗奶嵘呀?jīng)大大超出了傳統(tǒng)的兩三百兆主頻的多核MCU。所以我們把它重新定義為了Real-time processor，實(shí)時(shí)處理器，所以它是在圖片的中間部分。

當(dāng)然我們也看到有一些車身的區(qū)域控制器，如果我們把它也算作小結(jié)點(diǎn)的話，也有一些主機(jī)廠提出了把SOA的架構(gòu)往上面放，不過目前的主流還是以CAN網(wǎng)絡(luò)為主面向信號(hào)的處理方式，強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)性，對(duì)I/O的驅(qū)動(dòng)能力要求很。這個(gè)也是我想給大家分享的，因?yàn)閺陌雽?dǎo)體原廠的角度來(lái)看，我們要滿足芯片高算力的需求，我們一直以來(lái)的做法是會(huì)要采用更先進(jìn)的制程，集成度更高，核的數(shù)目上去，主頻抬上去。但在未來(lái)這么做也許會(huì)越來(lái)越困難，特別是在對(duì)類MCU的實(shí)時(shí)處理器來(lái)說(shuō)，因?yàn)閺墓に嚿厦鎭?lái)講，當(dāng)CMOS工藝下沉到22nm以下時(shí)，embedded flash很難再集成我馬上要介紹S32Z/E是基于16納米制程的，那Flash放在哪里，外擴(kuò)是一個(gè)方案，但你的速率如何保證？當(dāng)我達(dá)到1G赫茲這樣一個(gè)MCU主頻的時(shí)候，你要多大的XIP的帶寬，才能滿足外部Flash執(zhí)行程序的要求，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的MCU都是在內(nèi)部的Flash里面直接開始執(zhí)行程序的，SRAM是用來(lái)做一些特定的加速，或者臨時(shí)變量的開銷和存儲(chǔ)的。而現(xiàn)在我們似乎不得不通過擴(kuò)大昂貴的SRAM和額外的shadow flash芯片來(lái)解決embedded flash工藝受限的問題。另外還有一個(gè)就是IO驅(qū)動(dòng)能力的問題，16納米的制程，如何做3.3伏、5伏的IO，其實(shí)是很復(fù)雜的一個(gè)設(shè)計(jì)問題。 

再往上走，大算力的域控芯片我們有S32G，它是一個(gè)多核異構(gòu)的SoC，有一些M核負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)計(jì)算，也有A核負(fù)責(zé)計(jì)算需求大但實(shí)時(shí)性要求不高的任務(wù)。當(dāng)前恩智浦也已經(jīng)規(guī)化了5納米的車規(guī)SoC，但這部分，我現(xiàn)在只能透漏我們會(huì)在今年有一些試產(chǎn)的樣片。

接下來(lái)我講一下我們今天的主角，S32Z/E實(shí)時(shí)處理器。如果從傳統(tǒng)認(rèn)知上看，大家可以把這個(gè)芯片它理解為一個(gè)MCU。但這個(gè)MCU的算力有了一個(gè)質(zhì)的飛躍，每個(gè)核的主頻可以達(dá)到1G赫茲，還集成了輕量級(jí)的AI的計(jì)算能力，可以支持一些做MPC算法，用于諸如自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中的橫縱向控制計(jì)算。

當(dāng)然因?yàn)樗乃懔軓?qiáng)，加之豐富的以太網(wǎng)接口能力，相對(duì)于傳統(tǒng)MCU，它使支持SOA軟件架構(gòu)成為可能。還需要強(qiáng)調(diào)的是，恩智浦是業(yè)界第一家采用真正意義上的先進(jìn)制程，也就是16nm這個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理器的車規(guī)處理器供應(yīng)商。另外，正如我前面介紹到的，S32ZE所對(duì)應(yīng)5納米的下一代產(chǎn)品也已經(jīng)在我們的規(guī)劃當(dāng)中。

什么是實(shí)時(shí)性，這個(gè)概念其實(shí)是不太好界定的，大家可以理解為非?？斓捻憫?yīng)，但這個(gè)快是相對(duì)的，視應(yīng)用場(chǎng)景而定，比如你控制車，實(shí)時(shí)性的要求要高一些，但如果是飛機(jī)可能反而慢一點(diǎn)，因?yàn)轱w機(jī)在天上，一些任務(wù)稍微延遲個(gè)幾秒鐘響應(yīng)所引發(fā)的后果可能不會(huì)像在復(fù)雜交通路況下高速行駛的汽車那么危險(xiǎn)。上圖中所列出的這些應(yīng)用被普遍認(rèn)為是車輛電子系統(tǒng)中實(shí)時(shí)性要求相對(duì)較高的應(yīng)用。

這也就是我們S32Z、S32E所覆蓋的應(yīng)用，其實(shí)這顆芯片真正的發(fā)布是今年的6月份，在德國(guó)的一個(gè)電子展上面，但實(shí)際上我從三四年前就開始負(fù)責(zé)這款芯片的市場(chǎng)工作。大家要知道，一個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)，在工業(yè)上面成熟后，到它能被Qualify成為對(duì)應(yīng)的車規(guī)工藝節(jié)點(diǎn)，其實(shí)是要經(jīng)歷非常漫長(zhǎng)而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹瞥涕_發(fā)流程的。特別是你可能是業(yè)界第一個(gè)嘗試的這種工藝的時(shí)候，你面臨的風(fēng)險(xiǎn)和投入很多時(shí)候是不可控的。恩智浦就是這樣一個(gè)引領(lǐng)技術(shù)變革的公司。

我前面提到了，S32Z/E的算力有了一個(gè)質(zhì)的提升，核的數(shù)目也非常多，最多可以有八個(gè)，你可以獨(dú)立使用，也可以作為四對(duì)鎖步核來(lái)使用。大家看到屏幕左邊就是傳統(tǒng)的電子電氣架構(gòu)，在這種架構(gòu)中你可能有一個(gè)集中的動(dòng)力域控制器，下面掛著分布式的獨(dú)立功能的ECU。

但現(xiàn)在你有了最多可以提供8個(gè)1Ghz主頻的S32Z/E，你可能希望把這些功能都集中到一個(gè)控制器，甚至于一顆芯片中來(lái)。

不過，即便硬件的性能支持你這么做，但是更大的挑戰(zhàn)在軟件和系統(tǒng)的認(rèn)知。對(duì)于像一些能力比較強(qiáng)的Tier 1，他本身開發(fā)過這些獨(dú)立功能的ECU的，那我覺得對(duì)他來(lái)說(shuō)會(huì)非常樂于接受這樣的芯片，他可以自己定義一個(gè)新的電子電氣架構(gòu)，把這些東西都收攏起來(lái)，然后他可以設(shè)計(jì)出成本更優(yōu)化的產(chǎn)品，最后推薦給主機(jī)廠。但是對(duì)于大部分的供應(yīng)商而言，他很少有同時(shí)做過這么多控制器的供應(yīng)商，我認(rèn)為這個(gè)時(shí)候就會(huì)催生出一個(gè)所謂新的業(yè)務(wù)模式，我把它稱作就是“軟件即產(chǎn)品”。即出現(xiàn)一些列專注某類應(yīng)用上層算法的軟件供應(yīng)商。當(dāng)然，要支撐這種軟件業(yè)務(wù)模式，硬件上除了要具備高算力之外，還需要有虛擬化和隔離機(jī)制做支撐，使得不同的應(yīng)用程序客戶互相不干擾的運(yùn)行。S32Z/E無(wú)論從內(nèi)核還是SoC架構(gòu)上都設(shè)計(jì)了必要的虛擬化隔離機(jī)制。

其實(shí)中國(guó)新能源行業(yè)發(fā)展比較快，某些頭部的新能源主機(jī)廠，他自己內(nèi)部的零部件研發(fā)體系已經(jīng)比較健全，對(duì)這類主機(jī)廠來(lái)說(shuō)，S32Z/E也會(huì)是他們理想的選擇。 因?yàn)樗约杭蓉?fù)責(zé)定義電子電氣架構(gòu)，同時(shí)他已經(jīng)積累了這些不同功能ECU的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)然對(duì)更多的主機(jī)廠來(lái)說(shuō)，我覺得還需要一個(gè)過程，在這個(gè)過程中也許會(huì)有一個(gè)中間角色負(fù)責(zé)硬件和底層軟件的開發(fā)，再加上一些上層算法的服務(wù)商，以及一個(gè)最終的系統(tǒng)集成商。整個(gè)汽車電子的游戲規(guī)則會(huì)變得比現(xiàn)在更復(fù)雜一些。

這是整個(gè)芯片的框圖，大家可以看到，它的主要計(jì)算部分有若干個(gè)R52的組合，有四對(duì)鎖步的R52，上面畫的很清楚。這些我們希望它是主要被用來(lái)做業(yè)務(wù)邏輯的。還有一個(gè)對(duì)當(dāng)中深藍(lán)色的M33的鎖步核，我們稱之為System Manager，它可以被用來(lái)完成一些系統(tǒng)功能，比如你做Secure boot，或者做整個(gè)芯片系統(tǒng)的功能安全監(jiān)控等等，和處理主業(yè)務(wù)邏輯的R52的完全隔離開來(lái)。

計(jì)算部分，我們還集成了一個(gè)DSP核，可以完成一些輕量級(jí)machine learning業(yè)務(wù)，主要針對(duì)ADAS上的，比如基于MPC的橫縱向控制算法，因?yàn)樗枰芏嗟母↑c(diǎn)算力，如果是要跑在傳統(tǒng)的邏輯核上面，它效率是非常低的，因?yàn)镾imulink MPC toolbox生成出來(lái)的代碼很多事基于Vector C的庫(kù)的。

網(wǎng)絡(luò)安全引擎HSE，我不在此展開了，S32Z/E集成的HSE加密引擎支持目前業(yè)界所有主流的對(duì)稱和非對(duì)稱加密算法。這里還有重點(diǎn)介紹一下S32Z/E中集成的一個(gè)網(wǎng)關(guān)子系統(tǒng)，稱之為FlexLLCE，它也是由兩對(duì)四百兆主頻的M33核負(fù)責(zé)調(diào)度，通過一個(gè)CAN Hub支配24個(gè)CAN Controller組成的一個(gè)的CAN網(wǎng)關(guān)子系統(tǒng)。所有的CAN網(wǎng)關(guān)相關(guān)的功能，可以完全在這個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)處理。

還有我們集成了博世最先進(jìn)的GTM4.1，這也是用來(lái)做高精度PWM輸出的，主要應(yīng)用場(chǎng)景包括發(fā)動(dòng)機(jī)噴油點(diǎn)火，新能源汽車的主驅(qū)控制。當(dāng)然我們也有TSN支撐的以太網(wǎng)接口，因?yàn)槎髦瞧痔幚砥魇聵I(yè)部的前身是Freescale，是以networking processor聞名的，所以在以太網(wǎng)方面，特別是時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)處理上面，恩智浦是有非常深的積累。

最后說(shuō)一下Memory部分，因?yàn)檫@是一顆16納米制成的芯片，以目前的工藝水平無(wú)法集成16nm embedded flash，所以我們需要一個(gè)額外的Flash Shadow放在外部，我們?cè)谙到y(tǒng)初始化時(shí)會(huì)把時(shí)候會(huì)把存這個(gè)shadow flash中面的程序，直接加載到內(nèi)部高達(dá)19兆的SRAM里面去。它好處顯而易見，因?yàn)镾RAM的運(yùn)行速度肯定會(huì)快。

可能會(huì)有這樣的疑問，如果19兆的SRAM不夠，那是否有足以支持XIP的高帶寬外部易失或者非易失性存儲(chǔ)器訪問接口呢？答案是肯定的，我們還會(huì)提供LPDDR4以及Hpyerbus 接口，可以方便用戶靈活拓展高速存儲(chǔ)介質(zhì)。

右邊是Z2的一個(gè)升級(jí)，我們稱之為E2，它主要彌補(bǔ)了Z2對(duì)5V模擬I/O支持不足的問題。

如一開始提到的，S32Z/E因?yàn)橛?個(gè)R52，最高主頻到1Ghz, 這樣一個(gè)配置對(duì)大多數(shù)中國(guó)主機(jī)廠或者Tier 1來(lái)說(shuō)，定調(diào)定的太高了。所以后面我們會(huì)有一個(gè)弱化的版本，叫S32Z1，它是四個(gè)R52的核組成的，相當(dāng)于它的Performance降了一半，我們相信這顆芯片針對(duì)中國(guó)市場(chǎng)會(huì)有更多的適用場(chǎng)景。

最后我講一下恩智浦車載處理器的生態(tài)，也呼應(yīng)一下剛才地平線徐健生態(tài)官所提及的軟件生態(tài)對(duì)現(xiàn)代處理器產(chǎn)品的重要性。蘋果公司一位產(chǎn)品經(jīng)理曾說(shuō)過“如果你真的在意你的軟件，那你就應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)你的硬件”。我想說(shuō)這句話放在今天的汽車處理器行業(yè)里，應(yīng)該反過來(lái)講，“如果你真的在意你的硬件，那你就應(yīng)當(dāng)去設(shè)計(jì)你的軟件”。恩智浦公司作為全球領(lǐng)先的汽車處理器供應(yīng)商在芯片底層軟件上的投入是非常大的，無(wú)論從MCAL，HSE Firmware，還是一些私有的網(wǎng)絡(luò)加速器IP的驅(qū)動(dòng)上，恩智浦都投入了大量的研發(fā)資源。對(duì)客戶而言，大部分這些由恩智浦原廠直接提供的軟件都有著非常友好的商業(yè)模式。特別對(duì)中小客戶而言，前期在軟件上的投入門檻已經(jīng)降的非常低。但在此我也想說(shuō)，即便作為體量如恩智浦這樣的汽車芯片原廠，我們當(dāng)然很care我們的硬件產(chǎn)品，但這也并不意味著在這個(gè)軟件定義汽車的新時(shí)代里會(huì)成為一個(gè)軟件公司，事實(shí)上我們也只能聚焦在和硬件最緊密相關(guān)的底層軟件上，這就是為什么我們需要一個(gè)很強(qiáng)大的生態(tài)。

比如在AUTOSAR軟件中，MCAL和HSE Firmware只是和硬件相關(guān)的驅(qū)動(dòng)層，而整個(gè)AUTOSAR框架中大部分模塊是和硬件無(wú)關(guān)的上層協(xié)議棧。另外，隨著以太網(wǎng)在新型電子電器架構(gòu)中成為主干網(wǎng)絡(luò)，以及SOA框架被越來(lái)越廣泛的接受，都極大的外拓了傳統(tǒng)汽車軟件的邊界，而這些軟件組件絕大部分與硬件無(wú)關(guān)，不可能也不應(yīng)該由像恩智浦這樣的芯片原廠去實(shí)現(xiàn)。

過去我們依靠Vector，EB這類國(guó)際軟件供應(yīng)商為恩智浦全球的客戶提供這類軟件，今天我們?cè)谥袊?guó)也有像普華、東軟這樣的優(yōu)質(zhì)生態(tài)合作伙伴專門服務(wù)本土客戶。

另外和硬件生態(tài)合作伙伴上，我們也有非常多的實(shí)踐，比如在高等級(jí)自動(dòng)駕駛方案上，我們就選擇了和地平線公司合作，一起開發(fā)了基于地平線征程5和恩智浦S32G的Matrix Superdrive參考設(shè)計(jì)，該方案也已經(jīng)被許多中國(guó)主機(jī)廠所接受。

恩智浦作為一家真正深耕中國(guó)市場(chǎng)的外資芯片原廠一直把拓展本土生態(tài)圈作為工作重點(diǎn)。我們深信恩智浦在中國(guó)的成功離不開本土生態(tài)合作伙伴的支持和幫助。謝謝大家。

（注：本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)速記整理，未經(jīng)演講嘉賓審閱）

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