2024重庆软件大会丨秦玉学:汽车芯片与操作系统协同发展之路

日期:2024-06-19 14:52:45

来源:中国汽车趋势网

6月17-18日,2024首届中国(重庆)智能汽车基础软件生态大会暨第三届中国汽车芯片高峰论坛在重庆召开。本次大会以“基础共筑,开源启航”为主题,由中国汽车工业协会、重庆市经济和信息化委员会主办,中国电子科技集团有限公司联合主办,普华基础软件股份有限公司、中国电科芯片技术研究院、西部科学城智能网联汽车创新中心协办,西部科学城重庆高新区管委会承办,旨在为我国汽车软件和芯片产业发展搭建高端务实的专业交流平台,分享创新成果,打造产业生态,构建开源、开放、创新的生态体系,助推汽车产业高质量发展。其中,在6月18日下午举办的“第三届中国汽车芯片高峰论坛”上,德国华人汽车工程师协会副会长兼秘书长秦玉学发表精彩演讲。以下内容为现场发言实录:

各位领导、各位同事大家好,我是德国华人汽车工程师协会秦玉学,我之前一直在德国整车企业做汽车智能化相关工作,因此跟德国芯片企业、软件企业打交道比较多,非常感谢主办方给我这一次机会,从整车企业的角度给大家介绍一下欧洲汽车芯片产业和操作系统产业协同发展的情况,分享一些想法和建议。

第一部分,汽车电子电气架构发展历程和趋势。EE架构是当前汽车技术领域比较热门的学科,主要用于汽车控制和信息交互。EE架构本质上是基于实现汽车所有功能而开发的整套车载电子电气的解决方案,包括系统原理设计、中央电气设计、连接器设计、线束拓扑、分配系统设计等。EE架构经历了由分散控制到集中控制的历程,传统汽车最初是没有EE架构的,最初的基本控制功能主要由压力传导装置和离心装置实现的,一切随转速变化实现的自动控制都可以通过离心装置来实现。后来随着电子技术发展,整车上越来越多功能可以实现电子控制,通过在原有机械系统上贴补丁的方式完成,实现单一简单功能的电子控制。

但伴随越来越多分散的电子控制系统嵌入原有的机械系统,也产生了很多问题,比如说软件重复开发量非常大,硬件的变更会造成软件的重复开发,而且随着各自单独开发的控制功能越来越多时,也出现了功能冲突、功能失效等潜在威胁。因此欧洲汽车工业开始推进跨硬件和跨平台的AUTOSAR标准和功能安全标准。随着算力的提高,大家按照使用的领域把众多功能归纳成不同的域,开始搞域控制,实现局部的综合管理。伴随着算力的记忆不提高,汽车行业计划进一步搞车载中央计算平台实现整车中央控制。因此算力资源本身和对算力资源的配置调控能力,也就成为实现整车中央控制的核心要素。

域本质上就是根据使用领域的而归纳出的功能集合,在域内部要实现综合管理就要开发域控制器。因此域控制器成为域控时代核心硬件载体,通过高算力芯片和系统软件,进行功能集成和实现任务的并行处理。域控制器技术发展的关键主要是强大算力与软件标准化的支持,主控芯片通过多核异构实现不同场景硬件加速的需求,更多功能集中在域控制器之后将降低功能感知和执行硬件的要求。

操作系统主要负责对硬件资源进行合理化配置,提供丰富的标准化接口,使上层应用软件去硬件化。从而使车企可以专注规划和开发相关自主的应用软件。

SOC主控芯片是域控制器核心,主控芯片的算力决定了域控制器的算力上线。随着自动驾驶系统的兴起,系统对主控芯片算力的需求成指数级增长。自动驾驶的等级从L1到L5,每提高一个级别,算力需求就要增加十数倍,近年来国内有很多芯片企业进军汽车芯片产业,但是在高算力的汽车芯片领域的自主可控能力仍显得不足,本土市场仍然被高通等海外企业占据,大部分中国汽车芯片企业的主力产品还停留在MCU上。

基础软件的重要性不断提高,基础软件包括操作系统、中间件、虚拟机、芯片驱动软件,核心作用就是高效调配硬件资源来处理上层应用软件传达下的任务。基础软件是电子电器架构从简单走向复杂的必然产物,传统分布式ECU控制功能不需要操作系统,只需要单线程单任务。但是从域集中式架构到中央级集中式架构,情况会变得越来越复杂,对算力资源的配置能力和效率变得越来越重要,因此基础软件的重要性越来越重要。基础软件在汽车中还必须具备可维护性,功能安全、信息安全、故障隔离、可升级性等作用,并为上层多元的应用软件提供通用平台化的开发环境,使其实现去硬件化。因此基础软件成为软件定义汽车中不可或缺的中坚力量。

第二部分,简要介绍一下国际主流的汽车芯片企业和汽车操作系统。因为时间原因,加上在座都是行业人士,我也就只简单说一下。一是英飞凌,1999年成立于德国,世界著名半导体公司,脱胎于西门子半导体部门,他们以产品可靠性和卓越的质量、创新性著称。二是恩智浦,由飞利浦半导体部门发展而来,总部位于荷兰埃因霍温。三是意法半导体,成立于1987年由意大利SGS微电子公司和法国Thomson半导体公司合并而成。四是德州仪器,这是大名鼎鼎处理器的制造商。著名的汽车操作系统服务商主要有以下几个。一是VECTOR于1988年在德国斯图加特成立,是国际领先的汽车基础软件企业。二是EB,德国大陆集团的全资子公司,产品服务于汽车基础软件、互联、安全技术、自动驾驶等相关工具。三是QNX系统,开发于20世纪80年代,现在在黑莓旗下,主要跟美国相关芯片制造商保持非常好的合作关系。四是英伟达Drive,主要是基于英伟达的硬件系统开发而成,依托其在图像和人工智能领域的技术积累,打造全栈式智能汽车软硬件平台。

第三部分,软件和硬件的紧密结合是欧洲乃至全球汽车产业发展的重要趋势,操作系统和芯片构成汽车智能化的数字底座,只有紧密融合才能搭建高效可靠的汽车电子电气架构。欧洲是全球半导体行业的重要发源地,半导体产业的很多巨头都发源于欧洲。欧洲的芯片企业和操作系统企业一直保持着紧密合作的传统,他们和整车企业也保持非常紧密地合作。比如车控方面Vector与英飞凌会共同提前参与整车厂的车型开发项目,提前参与研发适配,优化系统性能和安全性。在智能驾驶和座舱领域,高通和QNX会有紧密的一体化的合作方案。国外业界主要通过提供高性能硬件平台和灵活的操作系统,共同推动汽车智能化发展。

第四部分,我国建立国产软硬件体系的重要性,以及多种操作系统带来的适配爆炸的巨大困难,所以需要加强平台化、标准化的建设。电子电气架构的数字底座其实就是汽车产业的信创问题,我国要建立国产软硬件体系,用中国的操作系统+中国的芯片打造智能汽车的数字底座,实现自主可控和产业升级。一是提升关键技术的自主性,通过自主研发软硬件可以减少对外部的技术依赖,避免关键时刻受制于人。二是加快汽车产业的转型升级,通过自主研发可以激发国内企业的创新活力,构建完整的国产软硬件产业链,促进上下游企业共同发展,形成产业集群。三是保障汽车产业的产业安全,使用国产软硬件体系可以更好控制数据流向,保护国家和个人的数据安全,构建更加安全可靠的信息系统。

适配带来的挑战。从我国现状来看,多种芯片和多个操作系统造成适配工作量呈指数级增长,适配爆炸成为国产软硬件协同发展的重大阻力。适配爆炸不仅增加了开发成本,而且延长了开发时间,直接影响了汽车制造商的竞争力。因此亟需推动标准化和平台化建设,标准化是解决适配问题的关键,通过制定统一行业标准可以确保不同芯片和操作系统能够遵循相同规范进行开发,不仅减少适配工作量,而且减少定制化开发,从而促进整个行业协同发展。

平台化是指建立一个通用的硬件和软件的架构,不同的组件和系统可以在架构下无缝集成。通过平台化,汽车制造商可以减少对特定系统和特定芯片依赖,降低适配难度。我国汽车操作系统和芯片起步比较晚,自主创新能力不是很足,整车装机率比较低,各企业在开发过程中存在大量基础性的重复工作,造成资源严重浪费,也没有形成合力。开源是一个值得尝试的解决路径。

第五部分,开源的成功模式可以加快软硬件协同效率,开源项目往往遵循行业标准和最佳实践,开发者可以更容易实现不同系统和组件之间的适配。

开源同时吸引了更多开发者和开发公司参与进去,从而加速适配过程中的技术创新,开源项目也为人才培养和培训提供了更丰富的源代码资源和学习资料,通过参与开源项目,开发者可以学习最新的技术方法,加速软硬件适配。开源社区提供了强大的支持和协作网络,开发者可以利用社区整体力量解决适配问题,获得专业建议。

如何推动开源生态?建议:一是推动构建开源的根社区,大力发展我国自己的根技术和根社区,通过发挥相关机构和组织平台的优势,加强生态建设,开展协同研究,打造更多适应的应用场景,逐步打破技术壁垒,让更多开发者、合作方可以基于开源平台和组件迅速完成国产化。

二是协同探索开源路径,政府提供政策和资金支持,引导企业、学术界协同研究,鼓励企业加强自主研发创新,推动开源技术的创新发展,加强与国际先进水平的交流与合作。

三是政府引导的试点示范,通过政府部门牵头联合实施开源部署试点计划,利用政府采购、税收等优惠政策,促进开源的推广。

四是加速培养开源人才,利用高校、企业、科研机构的合作努力培养更多高素质人才,积极引进国际人才和团队,提高中国开源领域整体的水平。

这就是我的汇报内容,谢谢大家!

(注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅)

热门文章

关注一下,了解更多活动内容

微信公众号

总编微博