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軟體定義汽車 硬體經久耐用力提升
 

【作者: Robert Day】   2021年09月10日 星期五

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隨著行駛哩程數的累積,軟體定義汽車將帶給車主更好的使用經驗。但以軟體為中心的設計方法代表開發典範的改變,以及經久可用的硬體能力。



圖一 :  軟體定義汽車能夠提供車主更細緻、回饋更好的車主體驗。(source:Arm)
圖一 : 軟體定義汽車能夠提供車主更細緻、回饋更好的車主體驗。(source:Arm)

軟體定義汽車,讓車界長期認定的「新車交車那刻就是車況的巔峰」不再適用。今日汽車市場的新參與者正在顛覆這個產業鐵律,並向新車買家承諾其用車體驗會越來越好。


軟體定義汽車的吸引力相當明顯。藉由智慧型裝置的使用,消費者已經體驗到智慧型裝置可以輕鬆升級,應用程式及錯誤也可以透過無線方式進行更新與排除。隨著消費者對於更高階的自動駕駛的興趣與日俱增,整個產業也有志一同的朝著電動化動力系統、以及可在車上達成如智慧型手機體驗般的娛樂資訊技術的方向轉移,於是把車子開到經銷商再接上電腦讀取偵錯資訊或進行軟體更新設定的想法,已經顯得越來越過時。


軟體定義汽車提供車主更細緻、回饋更好的車主體驗。就像消費者早已習以為常的智慧型手機的軟體更新,在軟體定義汽車的場景下,當車主進入到車內時,就會收到系統通知,提醒車輛的轉向系統已經升級,可提供更精準的操控,或者通知車主先進駕駛輔助系統(ADAS)已經載入新的能力可以協助快速道路的駕駛,又或是通知車主根據數千個小時電池充放週期的分析,車輛的續航力已經提升。同時,車主也有可能會獲取當初購車時並未提供或購買、但後來卻越來越仰賴的全新功能,進而提高對品牌的忠誠度(至少在另一家車廠推出更優異的解決方案之前)。


對於車輛製造商而言,車輛的差異化將從世代升級、或在銷售通路選擇引擎規格與資訊娛樂系統,轉變成必須在整車的生命週期中一路保持領先的需求。


隨著車輛製造商持續優化數百萬行的程式碼來達成比競品更安全、效率更高且更有樂趣的體驗,類似「20XX 年度最安全汽車」的頭銜,將成為日常的競爭重點。


不過,軟體定義汽車雖然可以定期更新,它的基本硬體,包括感測器、運算模組、資料匯流排與其它隨車輛出廠搭載的技術,則不太可能改變。這也帶來相當有趣的挑戰:我們如何提供一個硬體平台,讓它擁有足以處理還未發生的複雜使用場景所需的運算力、彈性與容量?


對照今昔 軟體定義汽車與2005年手機效能

上述提及的挑戰是 Arm 正全力投入想要解決的挑戰。為了比對參考, 我們從手機產業在 2005 年左右經歷過類似的轉型過程中吸取經驗。在那以前,手機的硬體與軟體在生產線上是連結在一起的,只有在發現重大錯誤時,軟體才會進行更新(通常是透過大規模的召回)。


這說明了每年的手機升級,是個龐大的商機;就像把愛車換成最新款式一樣,消費者若想使用最新的與進化版的功能,唯一的方法就是換支新手機。


後來在智慧型手機上,硬體也與軟體脫鉤,改變了這個狀態。智慧型手機變成一個硬體平台,製造商可以在這個平台上打造定製的作業系統版本,並透過無線(OTA)方式進行更新,同時開發人員也可打造新的應用。


由於 Arm 技術的更新迭代能夠在有限的散熱條件下創造越來越高的效能,同時增長運作時間而不需要不斷地充電,因此智慧型手機的運算效能近年來呈指數級的成長。


這代表三、四年前設計與製造的智慧型手機,到今日還是個具備相當能力的裝置。市場研究平台 Statista 預測,智慧型手機的平均使用年限將從 2014 年的 2.58 年,延長到 2024 年的 3.77 年。


更長的使用年限


不過就車輛來說,3.77 年實在太短。看到出廠幾十年後還能上路的車輛並不稀奇;而未來的軟體定義汽車將受益於許多製造技術的精進,包括更少、更容易替換的活動零件、因 ADAS 的安全功能減少在動力系統、底盤與懸吊的磨損,以及為長達數十萬英里無故障駕馭而設計的電池。一家中國的汽車電池製造商就曾在去年表示,他們已經準備好製造足以讓汽車跑上 120 萬英里或長達 16 年的電池。


當然,這仍無法排除車輛最後淪落到報廢場的其他因素,例如生鏽仍是無可避免。不過在理想情況下,未來車輛的使用年限,明顯的要比以往的車輛更長。這代表軟體定義汽車的硬體平台,在產製時就要確保能提供未來十年、或更久的時間,對目前未知的在安全性、資安防護與各項功能的益處。?


軟體服務的功能


圖二 : 軟體定義汽車的硬體平台,在產製時就要確保能提供未來十年、或更久的時間,對目前未知的在安全性、資安防護與各項功能的益處。(source:Arm)
圖二 : 軟體定義汽車的硬體平台,在產製時就要確保能提供未來十年、或更久的時間,對目前未知的在安全性、資安防護與各項功能的益處。(source:Arm)

儘管軟體定義汽車的價值非常清楚,我們不難看到其中的技術挑戰。


一輛全新車款,除了設計上必須符合不同區域法規要求的多項強制性功能,還必須提供數百個功能選項,其可能變體數量會以幾何級數擴增。因此需要一套可以進行大規模的開發、測試與提供各項功能的方法,如此一來,可將干擾與相互依賴性降到最低。所幸雲原生的開發典範,對此已有一種服務導向模型的解決方案。


這對已經習慣傳統汽車開發模式的汽車製造商,是相當重大的改變。傳統上,每輛車上的電子控制單元(ECU)都已搭載了悉心編碼的軟體,而且針對硬體與軟體,往往也經歷過嚴格的安全評估。隨著功能域控制器與區域控制器的導入,現在車輛的硬體架構已出現變化,而它們往往建構在可在功能域或區域內運行多項功能、威力更強大的微處理器上。


這些威力強大的處理器,目前已可支援這些服務導向的模型;此類模型使用一種持續整合與持續部署(CI/CD)的方法,讓車主可以簡便地使用軟體驅動的創新,並以全新的特色與功能,讓愛車功能常保如新。


還有一些必須額外強調的複雜因素,例如功能性安全、即時回應與決定性行為,這些都是開發智慧型手機或伺服器等裝置時,不會考量到的參數。


為汽車打造未來仍然適用的硬體

軟體定義汽車的確需要龐大的生態系的支持,包括商業與開源軟體供應商、應用的開發廠商、雲端服務供應商,以及各種工具與服務。Arm 生態系已準備就緒,迎接軟體定義汽車的挑戰,並已做好準備來支援當今車輛的開發與未來的升級。Arm 的車用 CPU、GPU 與影像訊號處理器(ISP)系列產品帶來功能性安全及虛擬化方面所需的效能與功能,協助汽車軟體開發人員實現工作負載隔離,並獲取雲原生軟體開發的體驗。


(本文作者Robert Day為Arm 車用市場總監)


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