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全面解读瑞萨汽车电子产业战略

2022-12-01 16:20:15 Challey 阅读:
瑞萨电子,作为一家全球领先的微控制器、模拟功率器件和SoC产品供应商,最近在全球几乎同步举办的慕尼黑电子展上不仅展出了他们在智能网关和域控制器、ADAS自动驾驶、智能座舱以及微控制器和传感器等方面的产品和解决方案,瑞萨电子全球汽车电子事业本部 副总裁赵明宇先生在华南慕尼黑展期间还阐述了瑞萨的产业战略以及今后对于全球汽车电子市场包括中国市场的一些理解和展望。

新能源电动汽车的蓬勃发展在全球经济不明朗、半导体行业整体出现下滑的趋势下尤为亮眼。中国在汽车领域提出了“电动化,网联化,智能化,共享化”的新四化战略目标,在新四化过程中,半导体行业毋庸置疑地深度参与其中。中国电动汽车已经成为全球领先的领域和最主要市场之一,全球各大半导体企业也都针对全球和中国推出了汽车电子战略和相关产业策略。7OBednc

瑞萨电子,作为一家全球领先的微控制器、模拟功率器件和SoC产品供应商,最近在全球几乎同步举办的慕尼黑电子展上不仅展出了他们在智能网关和域控制器、ADAS自动驾驶、智能座舱以及微控制器和传感器等方面的产品和解决方案,瑞萨电子全球汽车电子事业本部 副总裁赵明宇先生在华南慕尼黑展期间还阐述了瑞萨的产业战略以及今后对于全球汽车电子市场包括中国市场的一些理解和展望。7OBednc

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瑞萨电子的汽车“四化”与中国汽车“新四化”的异同

“这是今天我们与德国慕尼黑同步也是全球统一的材料,主要介绍瑞萨目前在全球汽车电子领域的远景,整个汽车产业的展望和业务的基本策略。“7OBednc

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瑞萨电子的汽车“四化”路线:网联化-智能化-共享化-电子化7OBednc

价值:从传统动力转向软件定义汽车7OBednc

赵明宇在展示上面的资料后,深入阐述道:“这是我们瑞萨对于整个汽车电子产业今后在全球发展的关注点,我们认为汽车产业会越来越多的向这4个产业方向聚集,包括网联化,自动驾驶(也就是智能化),共享化和电子化。这四个方向与咱们国内的新四化电动化,网联化,智能化,共享化)的主导思路是一模一样的,只不过它的顺序不一样。国内说新四化的时候,一般会先说电子化,因为中国的汽车电子就是新能源市场,我们(瑞萨)现在远远走到了全球其他区域的前列。7OBednc

接着,他继续解释了瑞萨汽车四化战略与中国国内汽车“新四化”战略的相同之处:“后面在(国内)电动化以后,我们会说智能化、网联化、共享化,大家顺序不一样,但是我们的思路是一样的。随着整个汽车电子技术的不断延伸,传统汽车的价值定义发生了变化,以前汽车的主要价值来自于传统的零部件以及硬件,比如说发动机、变速箱,但是现在我们在市场上越来越多的听到了一个新的理念,就是软件定义汽车,这个理念也来源于瑞萨在汽车的整个电子构架的新思路和新的演变。”7OBednc

软件定义汽车

汽车电子构架的变化,现在更多关注的主要是域控、中央计算单元等,实际上域控和汽车中央计算单元所带来的电子构架的变化,在十几年前就已经在主机厂里不断地被提到了。但是它真正发生变化,是最近几年在国内市场上随着我们汽车的电动化产业的快速发展而快速导入的。7OBednc

E/E架构变革:从分布式汽车架构到域控/Zonal7OBednc

以前的汽车是分布式的电子构架,有很多小的ECU分布在车里的各个角落。高端车中可能有上百个甚至有几百个小ECU,这对于整个汽车的开发和电子器件的维护以及成本的有效优化都带来很大的挑战。7OBednc

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现在开始发展到域控,同时还有一个叫Zonal,它实际上与域控是一个理念。域控是基于应用的,譬如车身域、底盘域,而Zonal是基于位置的,譬如前域、后域。它们的思路是一样的,都是利用一些域的控制器,把周边的一些相对来说比较分散的功能集中到一个大的控制单元上去,在远端只留一些小的单片机或者一些小的控制它的执行器。7OBednc

这个变革在国内基本上是由造车新势力快速引导到传统主机厂而产生的。他们把新的构架应用在新能源汽车产品应用中。原因是新能源车是一个新的产业,没有太多的历史包袱,因此进行新的电子构架定义会更有价值。所以当造车新势力把这种新的电子构架推出来后,反过来影响到国内传统的主机厂,不仅仅是在电动车上,而且在传统车上,越来越多的主机厂开始进入到以域控为主的电子构架的发展上。7OBednc

当然这些新的电子构架,也延伸出来了一些新的应用领域,包括能够实现云端更新ECU软件的OTA应用,而同时这就带来了我们对于数据高度安全性的需求。7OBednc

在自动驾驶或者辅助驾驶方面,带来了大数据传输的需求。7OBednc

同时新能源车出现了对续航里程的需求,传统燃油车也出现车身轻量化的需求等等,所有这些需求反过来又刺激了新的电子构架的快速发展。7OBednc

这就形成了汽车新电子架构快速发展的正循环。7OBednc

 “在新的电子构架的快速发展上,瑞萨的产品能够完美的覆盖不同等级的新电子构架的需求,包括中央计算单元,大算力SoC等产品;域控方面有新一代的28nm的单片机产品,可以说它是为域而生的,这个产品它能够完美地涵盖不管是以应用为主的域的定义,还是以位置为区分的域的定义,都能够很好地满足需求、应对挑战。同时,瑞萨还有通过几十年不断迭代、不断发展的低端的16位机和8位机,它们构成了远端执行器的小的、智能的终端主体。” 赵明宇在阐述了新电子架构变革与发展的趋势后介绍道,7OBednc

“所以在瑞萨的整个产品线上,我们可以在完美地适应今天和下一代新的E/E电子构架的所有需求。当然在这个E/E电子构架上,我们的硬件平台会逐渐的趋于一致化,这时候就会带来一个很大的挑战,就是软件或者IP的高度重用度。只有通过这种高度的软件的可重用性或者可扩展性,才能有效地降低开发的成本,提升从研发到量产化的时间。”7OBednc

这方面瑞萨是怎么做的呢?7OBednc

统一开发环境/集成模拟开发环境

以往,半导体公司为汽车定义的开发环境,不管是编译器还是模拟器,又或者Debug,都是针对器件进行的,而不是针对系统进行的。7OBednc

笔者Challey了解到,瑞萨为了更好地面对当前和下一代汽车电子发展的需求,开发了高度集成化的软件开发环境,不管是编译器,还是模拟器以及调试跟踪都是在一个集成环境里运行,它不仅仅能够支持单一器件的开发,还能够模拟和支持多系统的产品开发和定义。7OBednc

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一个汽车软件团队可能有几十个、上百个开发工程师,给每一个人配备一套完整的硬件系统是不现实的,成本也将非常高。这时瑞萨会提供成本比较低的软件模拟环境,通过它进行开发。工程师利用模拟环境不仅仅能够开发单个器件,还能够把一个ECU所要开发的所有的周边器件,都以这种虚拟的形式放到他的开发板上。通过内部的模拟信号激励或者是通过PC连接外部真实的信号激励,来达到测试整个系统运行效果的目的。7OBednc

集成模拟开发环境的优势7OBednc

“因此在这种情况下,我们的产品不仅仅只用于我们直接的客户,而且能够让我们Tier 1在系统的开发上更加的便利,更加的省心。” 赵明宇说到集成化模拟开发环境时介绍了它的优势,7OBednc

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“在主机厂它对于器件功能的定义上或者功能的测试上,我们的工具也能完美地配合他们的需求。所以这时候我们实现了左移的需求,不管是Tier 1也好,主机厂也好,他们现在对于开发环境的需求,越来越多的是依赖于我们Tier 2提供的一个高度集成化的开发环境。”7OBednc

提高软件和IP的重用度7OBednc

一个域控涵盖了大量终端的应用,不同的应用域、位置域之间,基础软件和中间件有了很多的重用可能性。如果硬件不支持软件重用,终端客户就需要投入大量资源配合硬件变化。重用度高,或者可扩展性高带来的一个好处就是能够让产品快速进入市场。这是软件定义汽车发展趋势的必然。7OBednc

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软件或者IP高度重用化的前提是能够向客户提供足够多的软件协议站。7OBednc

上图是以一个R-Car产品作为一个例子。基于R-Car的产品,瑞萨除了提供基本的驱动软件以外,还在中间提供了大量的中间件,来配合客户开发的需求。7OBednc

不同的层级,不同的应用,有着不同的重用度7OBednc

在不同的车型之间,一个车厂的车型可能有SUV,可能有轿车,同时轿车可能分A0级,B级、C级,这些不同的应用场景下,瑞萨的软件重用度非常高:它只需针对车里面的电子需求的配置化的不同,在应用端做一些细致的调整。底层的软件和中间层的软件,基本上是不用变的,因此它的重用度可以高达90%以上。7OBednc

不同的应用存在差异化,譬如自动驾驶和座舱,它们都基于瑞萨的R-Car产品,所以他们的底层很多东西是可以保持一致的。所以在他们之间,可能有50%-60%的重用度。7OBednc

但是在传统的控制领域,譬如网关或者整车控制单元方面,其IP的重用度可以到60%-70%。7OBednc

但是如果考虑到今后产品的不断快速迭代,譬如从目前的座舱迭代到下一代座舱。目前的座舱可能是用瑞萨R-Car,M3的产品如果迭代到H3的产品(M,Middle,是一个中间level的产品,H代表高端产品),这种软件IP的可重用度,可以达到70%-80%。7OBednc

通过这种理念,技术上能够实现各种典型的应用,包括自动ADAS,Infortainment,智能座舱,域控或者是智能网关,以及整个控制器。在整个开发过程中可以使客户在产品开发迭代中,最大化地减少开发成本和投入,加快开发进度,实现快速批量化生产。7OBednc

满足中国市场的独特性7OBednc

“这对于全球市场,尤其对中国市场是非常重要的,因为在中国市场,我们的汽车电子产品的迭代周期和速度是远高于全球市场的”,赵明宇说道,“智能座舱应用作为一个例子,在全球尤其是欧洲、日本等汽车电子比较发达的国家,他们座舱的迭代周期一般是4-5年,而在中国一般是2年或者2.5年,我们的迭代速度非常快。如果在这个过程中软件的重用度非常低,每一个平台之间它需要重复地从零到整个系统去开发,这个成本是非常大的。所以利用瑞萨的这种高软件重用度的理念,我们可以给客户的新产品开发带来极大的便利。”7OBednc

ECU虚拟化平台

2022年4月,瑞萨推出了集成汽车级ECU虚拟化平台——RH850/U2x MCU与ETAS的RTA-HVR软件,使汽车电子系统设计师能够将多个应用集成至单个ECU(电子控制单元)中,实现彼此间安全可靠且相对独立,以避免相互干扰。7OBednc

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该解决方案使用户能够采用新的电子/电气架构(E/E架构),使用基于MCU的区域ECU,在一个物理ECU上支持多个逻辑ECU。迁移至全新平台可以最大限度地复用现有技术,减少开发工作量,并实现更低的功耗、减轻了车辆中的线束重量和复杂性。7OBednc

在笔者Challey提到ECU虚拟化平台的作用时,瑞萨电子中国汽车电子技术部高级经理赵坤介绍道:“现在瑞萨在推动一个事情,叫Shift Left,我们要扩展方案的方向,往左边提前开发这个技术。这个是一个软件建模的方式,以往我们做硬件开发的时候,大家都习惯于基于现有的芯片,或者基于现有的方案去做。现在我们提出一个通过软件虚拟化的方式来做。“7OBednc

在软件定义汽车时代,软件的工作量将非常大,可能硬件工程师只有几个人,但软件工程师可能有几百个人。在这种情况下,软件工程师不可能全部等着硬件开发或者是人手一套开发板。这种情况下利用ECU虚拟化平台,能够在少增加硬件投入的情况下,尽可能多地让大量软件开发人员并行工作,提高效率,缩短工期。7OBednc

另外,车载里面的域控等设计的复杂度越高,对应用工程师和芯片设计工程师来说,也越难开发。面对新的需求时,需要对硬件芯片进行评估。如果利用ECU虚拟化平台可以在早期评估风险和可行性,避免踩坑。7OBednc

同时,在个别新冠疫情区域或其他需要远程异地同时办公的情况下,利用这种虚拟的软件方式,可以实现远程协同工作。7OBednc

因此,ECU虚拟化是通过虚拟软件平台的方式模拟硬件来协同工作。7OBednc

智能化赛道怎么做?

瑞萨汽车电子“四化”关注的点,与国内“新四化”关注点是一样的,除了新的E/E电子构架以外,还有自动驾驶领域,即“四化”中的智能化。7OBednc

自动驾驶通常是由三个大的细分领域来构成,包括感知系统、基于计算的判断系统、执行系统。7OBednc

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感知包括了摄像头的视觉感知,以及激光雷达、毫米波雷达等雷达系统。7OBednc

判断系统是通过信号的输入,对信号进行感知、分析、判断,对有用的信号进行逻辑处理,以及数据的对应处理。7OBednc

第三是执行系统,根据感知判断后执行自动驾驶大脑的指令。7OBednc

这三个方向,构成了整个自动驾驶完整的流程。7OBednc

“瑞萨在这三个不同的领域里,都有完整的产品线进行对应,包括数字产品、模拟和功率产品。以前瑞萨的主要方案是基于视觉,今天通过收购整合之后已经具有了完整的雷达方案,能够向模组合作方有效地提供毫米波雷达的模组,不管是长距离还是短距离,都可以加入到我们整个自动驾驶的解决方案里面。”赵明宇说。7OBednc

基于这些产品,瑞萨形成了底层不同级别的自动驾驶的不同方案,包括基于前摄像头的方案,路线偏移报警或者避撞系统,辅助泊车系统,图像雷达系统,环视系统、HUD系统。这些子系统再经过一些有机的组合,就形成了不同级别的自动驾驶,譬如level 2,level 2+,level 2++。7OBednc

如果搭载更复杂的算法,在这中间进行有效地关联、配合,这些子系统也会组合成更加复杂的,比如说Level 4以上接近完全自动驾驶的系统。7OBednc

L3+/L4什么时候到来,瑞萨如何应对?

针对汽车自动驾驶程度的发展现状和趋势,笔者Challey提到:现在主流的自动驾驶是L2+和L3,但是随着全球新能源电动车的快速发展,自动驾驶往更高级别的进程越来越快,L3+甚至L4什么时候会正式上路,瑞萨的产品和解决方案有没有做好这方面的技术准备?7OBednc

瑞萨电子中国汽车电子市场部经理曹姜威对此进行了解答:“关于L3+/L4什么时候出来的问题可能取决于整个社会和汽车行业的情况。除了最基本的芯片和算力性能以外,它所有的配套,包括相关的责任划定,保险等都需要有一个完备的体系,才会往L3+/L4走。我们也可以看到,走得比较快的一些国家,像德国、中国等可能也还是在完善一些法律法规或者基建中,因此现在来看还没有太明确的时间点在近期可以看到。“7OBednc

”但是从硬件角度来说,许多芯片厂商,包括瑞萨都在规划一些更强性能、更专业的芯片支撑Teir 1、车厂往更高的技术方向发展。我觉得这个理念肯定还是以提升用户体验,保证乘客的安全为主。现在我们也可以看到,本身L2+的系统已经对驾驶和乘客的安全有很大的提升了。”7OBednc

“所以,我觉得目前几年或者说近期来看,还是继续打造完善L2,L3也会存在。在一些区域性的地方,包括一些封闭的园区、港口或者是测试区域可能会存在L4、L5,这是我现在的一个看法。”7OBednc

补齐雷达产品线

以往,瑞萨向客户提供的产品主要是基于视觉的解决方案,包括了中央ADAS域控,加上基于摄像头的整体组合。这里面包括了SoC、电源管理芯片、MCU、以及时钟等产品。7OBednc

10月17日,瑞萨正式宣布,完成收购专门做雷达产品方案的Steradian公司。7OBednc

Steradian是一家印度公司,在毫米波雷达产品上有多年的耕耘,有很多的产品积累。瑞萨通过对这个公司的收购,把它的产品融入到瑞萨产品的整个roadmap中。今后面向中国和全球市场,瑞萨将能够向客户提供更多的ADAS的解决方案。7OBednc

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随着瑞萨产品线的不断扩展和延伸,以后能够向客户提供不仅仅基于视觉,还能提供基于雷达的系统。因此能够向客户提供更好的方案组合。 7OBednc

新能源赛道怎么做?

一般新能源赛道来自于三个典型的应用,即三电的应用:电机、电池和电控。在新能源整车发展的道路上,不管是在中国市场还是全球市场,发展的主要的方向是器件的高度集成化。7OBednc

譬如主驱电机系统,会有越来越多三合一、四合一、五合一,甚至八合一的整套系统,它达到的目的一是高度集成化,二是更轻便的体积、更大功率的输出来更好地配合整车性能的提高。7OBednc

譬如滑板底盘应用,它把之前底盘上的很多分离的ESP、EPS等应用逐渐集成到一个单独的底盘系统上,电池也与底盘逐渐融合在一起,不再是一个单独的电池包,这样底盘就形成了一个相对独立的底盘系统,对于主机厂来说,用一个底盘的平台来匹配的不同车型,开发的冗余度就会很高。7OBednc

在这个底盘上面的车,可以被定义成SUV,也可以被定义成轿车,它的底盘系统可以做到共用。7OBednc

“瑞萨在新能源的赛道上,我们具体有哪些方面的一些新技术和新的方案呢?一个是我们的电池管理BMS系统。瑞萨之前在BMS这一块应用上,能够提供的只是一些单片机系统或者是边缘管理的芯片,但是随着我们对美国Intersil公司的收购,瑞萨的整个BMS方案,得到了一个极大的延伸。因为Intersil公司在BMS的模拟型产品上有相当长时间的积累。“赵明宇介绍道,7OBednc

“我们向客户提供的不仅仅是硬件的系统,基于我们这种硬件打包方案的形成,我们在上面开发了一整套的BMS方案参考设计,尤其是为国内的客户提供快速开发的需求”。7OBednc

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在主驱电机方面,瑞萨的产品目前在中国这个市场上比较成熟,有比较成功的应用。现在中国各大主机厂都能看到基于瑞萨主驱电机控制器方案的产品正在量产或正在开发之中。7OBednc

不同之处:同时向全球客户提供IGBT晶圆服务

在半导体产业链中,晶圆是处于最顶端的一环。瑞萨作为产品和解决方案供应商,同时向全球市场客户提供IGBT晶圆服务。7OBednc

在汽车半导体领域,很多厂商在中国市场提供的是IGBT的模组服务,但是瑞萨的不同之处还在于能够直接销售晶圆。7OBednc

在五六年前,在中国新能源产业还没有完全发展之前,这还是瑞萨的一个弱项,那时客户希望拿到模组。但是随着新能源产业的快速发展,每个主机厂都希望自己的关键器件可控,对于中国主机厂来说,更需要的是晶圆而不是模组,因此,形成了国内各大主机厂基本上都有自己的模组厂的普遍现象。7OBednc

“这时我们向客户提供晶圆产品,能够保证我们的客户按照他的主驱电机的需求,来定制不同的服务封装模式,不仅仅是面向行业制式标准的一些模组的封装,还能够提供像一些单管的封装,来更好地适应它整个产品的一些定义和规划。”赵明宇介绍了目前国内汽车主机厂的现状和瑞萨的晶圆产线,7OBednc

“目前瑞萨在全球,有数家8寸晶圆制造生产线,其中有一条在中国国内,这也是我们与我们的友商不太一样的地方。我们现在是把一些晶圆厂导入到国内,用这种方式来扩大我们对国内需求的快速响应。”7OBednc

此外,瑞萨在今年5月份宣布:投资至少9亿美元,把日本甲府工厂的一个8寸生产线改造成12寸生产线,专门用于功率器件,包括IGBT产品的生产。基于这个新的12寸生产线,瑞萨预计从2024年开始量产。7OBednc

本土化:用中国的设计团队走中国的技术发展领先之路

赵明宇接着介绍了汽车电子GPU及整个发展思路,“在GPU产品上,我们现在更多的是利用我们中国本土的模拟设计团队,来为中国的客户,包括主机厂进行定制开发服务。现在我们最新推出的一款产品,就是针对国内主机厂对于域驱产品的特殊化需求来定制的,这个产品完美的适应了国内新能源车厂对于域驱性能指标的要求。”7OBednc

“目前我们中国新能源车的整个发展不管是方向性还是技术的发展方向,都与全球的发展方向逐渐会有更大的差异化。因为中国新能源车的发展,已经与海外其他区域新能源车的发展不再是并驾齐驱,而是走在了他们的前面。”7OBednc

“所以,在今后的发展思路上或者发展理念上,中国主机厂很难也没必要去copy德企、日企或者美企,因为我们是在走自己的技术发展之路。因此,这个时候我们对于产品性能的定义,对于器件的定义,它的差异化会越来越明显。”7OBednc

所以,瑞萨现在一个最基本的思路是利用中国的设计团队,面对中国车厂或者中国市场的需求,来进行快速定制化的响应,用这种方式来更好地满足中国市场的需求。7OBednc

在新能源电动汽车发展如火如荼的今天,特别是在迭代速度最快的中国市场,如何快速进行电动汽车的设计?2022年12月15日,由AspenCore集团和上海市交通电子行业协会合办的“中国国际汽车电子高峰论坛”,将在上海浦东喜来登由由大酒店隆重举行。在该论坛的“动力电池与智能充电技术”分论坛上,顺络汽车将带来“高可靠性变压器助力BMS和智能充电技术发展”主题演讲。同时,茂睿芯、ADI和东软睿驰也将分别带来“车规级芯片”、“新能源与智能汽车芯片”和“域控下的基础软件部署”等主题演讲。欢迎大家前来学习交流。点击这里报名参加。7OBednc

如需了解更多关于瑞萨汽车电子产品、解决方案等信息或资料,可以关注我们或联系作者(微信同名)。7OBednc

结语

瑞萨在全球特别是中国市场,其汽车“四化”的主导思路与中国汽车“新四化”的战略是一致的。在网联化方面,瑞萨利用其统一开发环境和ECU虚拟化硬件平台实现其软件定义汽车的解决方案和异地多端协同开发,在智能化和新能源赛道上同样有着全面的产品和完整的解决方案,同时还向包括中国市场在内的全球市场提供了IGBT晶圆服务,在中国市场本土化方面,坚持“用中国的设计团队走中国的技术发展领先之路”的思路。7OBednc

“所以我们提供的,不仅仅是一个基于我们数字产品的解决方案,还是一个基于我们Winning Combo的所有产品线打包的方案,通过这种方式给客户提供更好的使用感受,在技术开发上提升响应速度,在商业运作上降低投资成本。” 赵明宇先生总结道。7OBednc

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Challey
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