關(guān)于未來電子電氣架構(gòu)的發(fā)展趨勢，目前普遍認(rèn)可的方向是走向所謂的集中式架構(gòu)，也就是所有的控制都集中在一個所謂的車載計算機(jī)內(nèi)——由這個計算機(jī)控制車輛上的所有功能。我們先不對這個“美好的理想”進(jìn)行評判，先來看看所謂的“集中式架構(gòu)”究竟是什么，以及為什么。
回顧整個EEA發(fā)展的歷史，隨著車輛中電子電氣相關(guān)功能和部件的不斷增加，車上的電子電氣系統(tǒng)不斷地變得越來越復(fù)雜。（注：侯哥對于電子電氣系統(tǒng)的定義：車輛內(nèi)所有消耗、存儲和傳輸電能的部件的集合。包括但不限于：控制器、傳感器、執(zhí)行器、線束、蓄電池、發(fā)電機(jī)等部件）。與此同時，芯片技術(shù)、軟件技術(shù)也在不斷發(fā)展，芯片的處理能力越來越強(qiáng)、存儲空間也越來越大，軟件的各種工具、架構(gòu)形式、標(biāo)準(zhǔn)和流程等也不斷發(fā)展，于是，至少在理論上——在車內(nèi)放置一個控制所有功能的計算機(jī)是可能的。
然而，關(guān)于這個計算機(jī)究竟應(yīng)該承擔(dān)什么樣的功能，卻是各有各的見解。下面討論2種常見的關(guān)于什么是集中式架構(gòu)的的觀點。
1. 物理集中
也就是車上只有一個計算機(jī)，所有的控制器都被這個計算機(jī)合并了。
讓我們先假設(shè)這種說法是合理的，那么問題來了。車上的各種執(zhí)行器和傳感器就只能接到這一個計算機(jī)上了。于是，這個強(qiáng)大的計算機(jī)就可能要有能力接入幾百上千根粗細(xì)不同的線纜，而且還有著巨大的發(fā)熱量。也就是把原來幾十個控制器需要接入的線束以及發(fā)熱量都集中在一處。
先不考慮發(fā)熱問題，單單想想這上千根線束怎么從車內(nèi)的一個位置連接到全車各處就足夠讓人抓狂了。不但線束的重量和長度增加了，整車的布置工程師和線束3D工程師也一定會先吐血而亡的。而且，車內(nèi)是否可以找到一個合適的地方來布置這么大的計算機(jī)還尚未可知。
另一方面，這個計算機(jī)究竟要使用什么樣的芯片呢？不但算力超強(qiáng)，而且還要有海量的I/O資源。如果我是芯片廠商，我肯定不愿意設(shè)計一個這么大的芯片，因為每個OEM的車上的配置都不一樣，而且差異巨大。我投入那么多的錢做這么一個芯片賣給誰去??！另外，芯片越復(fù)雜，良品率就越低，成本也就越高。而且I/O資源與車輛的配置相關(guān)性非常高，通用性也就非常差。因此，現(xiàn)在的芯片大都是針對某一類功能進(jìn)行設(shè)計的。
如果真的做物理的終極集中，那么，這個計算機(jī)一定是類似我們的PC機(jī)一樣，有一個通用的處理器，然后外圍要配上顯卡、聲卡等各種外設(shè)板卡才行的。處理器及每個卡里面的軟件誰來負(fù)責(zé)？誰有能力做全車的軟件呢？
這種計算機(jī)就如同下面的軍刀一樣，看似啥功能都有，但無法攜帶，也無法使用了。
2. 邏輯集中
也可以稱為算力集中或控制集中。也即將整車的各種控制功能都放到一個控制器或計算機(jī)中，統(tǒng)一控制各個功能和系統(tǒng)的計算和存儲資源。同時，很多傳統(tǒng)的控制器仍然存在，只不過這些控制器變成了提線木偶——也就是無腦狀態(tài)——僅承擔(dān)簡單的硬件接入和驅(qū)動功能，不再有自己的控制邏輯了。于是，軟件的開發(fā)就只集中在計算機(jī)上，其他ECU的軟件將變得非常簡單。
舉個例子：用戶按了一個關(guān)窗的按鍵，這個按鍵的信號被一個ECU處理后輾轉(zhuǎn)送到了中央計算機(jī)，計算機(jī)手段后進(jìn)行邏輯處理，然后發(fā)送指令給相關(guān)的ECU，讓它們驅(qū)動相關(guān)的電機(jī)，從而完成了關(guān)窗的動作。但這個鏈路很長，有可能有時延問題，如果過程中發(fā)生了電機(jī)堵轉(zhuǎn)或者需要啟動防夾功能，則這種冗長的鏈路就會顯得力不從心了。因為防夾功能的實現(xiàn)需要實時采集大量的數(shù)據(jù)并通過一定的算法處理后才能實現(xiàn)，即使是十毫秒級別的延遲也可能會讓防夾出現(xiàn)錯誤。因此，這類功能一定要就近執(zhí)行——也就是在直接控制電機(jī)的ECU上執(zhí)行。類似的例子還有ESP、發(fā)動機(jī)的電噴和三電系統(tǒng)中的很多控制等。因此，上述的集中控制也沒有辦法真正實現(xiàn)。
實際的架構(gòu)發(fā)展趨勢會是怎樣的呢？
盡管理想中的物理集中和邏輯集中都是不可實現(xiàn)的，但這不等于這兩個方向就是絕對錯誤的。
首先，兩種集中方向都有一定的可取之處，比如減少控制器和線束的數(shù)量、降低硬件成本、協(xié)同控制、計算資源共享，多域之間的通信實時性增加等。其次，如果OEM有能力自己承擔(dān)大量的軟件開發(fā)，就能夠簡化供應(yīng)鏈，減少對供應(yīng)商的依賴，從而形成一定的差異化等。
目前實際的架構(gòu)也是在朝著這兩個方向發(fā)展的，只不過距離某些人描繪的烏托邦式的架構(gòu)有點遠(yuǎn)。正如柏拉圖在《理想國》中描述的場景只可能存在于想象之中一樣，絕對的集中式架構(gòu)現(xiàn)在是不存在的，未來也一定不會出現(xiàn)。
EEA架構(gòu)當(dāng)前的發(fā)展趨勢可以總結(jié)為以下的四化：
控制集中化：在一定程度上將一些離散的功能集中到某幾個域控制器中
接入?yún)^(qū)域化：區(qū)域控制器的出現(xiàn)簡化了線束的布置，并且實實在在的減少了線束和控制器的數(shù)量，從而降低了成本。
體驗智能化：新增的功能大都是為了實現(xiàn)某些智能化的體驗，無論是座艙、智能駕駛還是其他的傳統(tǒng)功能的提升。
開發(fā)數(shù)字化：因為軟件量上升，而且系統(tǒng)越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的基于文本的設(shè)計方式已經(jīng)完全無法應(yīng)對當(dāng)前的復(fù)雜性和快速迭代的要求，基于模型的數(shù)字化開發(fā)已經(jīng)刻不容緩。
那，現(xiàn)實版集中式的解決方案是什么？
根據(jù)當(dāng)前業(yè)內(nèi)的實踐來看，絕對的集中式解決方案是不存在的。但部分功能領(lǐng)域的集中，以及區(qū)域的集中一直都在進(jìn)行著。
在域控制器還沒有流行前，車身電子的集中就在不斷地展開了。從BCM出現(xiàn)開始，BCM中集中的功能越來越多。燈光、雨刮、門鎖、射頻接收、胎壓監(jiān)測、防盜、網(wǎng)關(guān)……等等一系列功能不斷地被集成，從某種意義上而言，BCM就是早期的車身域控制器。對于豪華車而言，由于車內(nèi)的配置高，一個BCM可能無法覆蓋所有的功能，于是很多車開始配置兩個BCM，外加多個特定的控制器，如：PEPS、空調(diào)控制器、門控制器、尾門控制器、燈光控制器、座椅控制器等。當(dāng)控制器的數(shù)量多了起來之后，有些OEM和供應(yīng)商一起就開始了集成的工作，比如將上述控制器集成一個BDC（Body Domain Controller），但是這樣的BDC的PIN腳數(shù)量可能達(dá)到400個以上，而且軟件開發(fā)工作量巨大，于是，很多新的解決方案又出來了。比如IBCM（集成式BCM）將BCM與PEPS合在一起，配合門控制器就可以滿足大部分的普通車輛的需求，而且可以靈活拓展。
近些年，Model 3的架構(gòu)提出了區(qū)域控制器的概念。基于Model 3的車輛電子配置低的特點，將一些小的控制器集中在了幾個區(qū)域控制器中，并將多媒體功能和智駕功能放到了一個盒子中。從此以后，集中式控制、區(qū)域控制的概念被炒得火熱，引來了一眾信徒瘋狂炒作，再加之互聯(lián)網(wǎng)造車新勢力的“崛起”，為了銷量通過各種渠道炒作電子電氣架構(gòu)的概念，仿佛不集中不區(qū)域就是落后。由于無論是集中還是區(qū)域都沒有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，所以就出現(xiàn)了現(xiàn)在這種集中式架構(gòu)泛濫成災(zāi)的現(xiàn)狀。
集中式的方案從芯片的角度看，有3種主要的風(fēng)格 ↓
一是單芯片（One chip）方案，也就是用一個強(qiáng)大的芯片來集成多個域的功能。比如現(xiàn)在很火的高通8295，現(xiàn)在有一些廠家在用它來實現(xiàn)艙駕融合的方案。將座艙和L2的智駕功能做到一個芯片上，通過Hypervisor來實現(xiàn)操作系統(tǒng)的分區(qū)。又或者有人在討論使用英偉達(dá)的Thor來實現(xiàn)所謂的全域融合。
二是同一個PCB板上（One Board）使用多個芯片。
三是將多個PCB被放到一個盒子中（One Box），每個PCB上都有自己的主芯片
如果從集中的功能角度來看，則還有艙駕一體、行泊一體、艙泊一體等。
一不小心又寫了三千多字，還是先總結(jié)一下：
無論如何，架構(gòu)是為了車服務(wù)的，是車輛實現(xiàn)功能和性能的重要組成部分。而車畢竟是一種商品，架構(gòu)的先進(jìn)不等于車賣的好，大家看看銷量遙遙領(lǐng)先的那些品牌就知道了。為了集中而集中，就如同為了吃飯而活著一樣，都是舍本逐末。但無論是企業(yè)還是個人，都應(yīng)該保持對新事物的好奇心，要適當(dāng)持續(xù)關(guān)注。只不過，不是所有的新事物都是有生命力的。
二、想集中要咋辦？
上面介紹了集中式電子電氣架構(gòu)的概念和發(fā)展趨勢。接下來討論一下集中式架構(gòu)是不是適用于所有的OEM。
在聊這個主題之前，我們有必要看看怎么才能作出一個集中式的架構(gòu)……
我們已經(jīng)說過，所謂的集中式架構(gòu)不管形式如何，其本質(zhì)都是把多個域的功能集中到一個控制器中，只不過采用的技術(shù)方案或集中度有所不同。
無論怎樣設(shè)計和開發(fā)集中式架構(gòu)，首先需要完成的肯定是選擇方案。
無論選擇One Brain，One Board還是One Chip，第一步至少搞清楚以下幾件事情：
- 自己未來的產(chǎn)品路線究竟是怎么樣的？
- 想通過集中式的架構(gòu)實現(xiàn)哪些目標(biāo)、承載哪些功能？
- 有哪些芯片可以選？
- 自己的組織中有哪些人？具體的能力怎么樣？能夠做什么？
- 有哪些供應(yīng)商可以選，他們現(xiàn)在有什么，能夠做什么？
接下來，我們進(jìn)行逐個的討論：
1. 產(chǎn)品路線
行業(yè)內(nèi)關(guān)于集中式架構(gòu)的討論，大體始于某斯拉的Model 3。而且由于某斯拉的成功，似乎所有人都想抄作業(yè)。然而，經(jīng)過長時間的熱烈討論后，完全復(fù)制其架構(gòu)的人卻沒有。即使現(xiàn)在有很多的自封為集中式的架構(gòu)出現(xiàn)，但樣式卻五花八門。這是因為，人家的3和Y的配置和功能基本是完全一樣的--都是那么少，唯獨智能駕駛和座艙的軟件功能一直在迭代。那么多年過去了，除了智能駕駛和座艙，其他的硬件也沒有啥變化。這個才是真正的平臺化：一次開發(fā)，多個項目長期使用。因此，即使其整個架構(gòu)的開發(fā)成本高昂，但平攤到每臺車上的成本卻非常低。這就是人家的NB之處，通過畢其功于一役的方式，直接打造了一個天花板，讓眾多的競爭對手難以望其項背。最厲害的人都是這樣的，你知道他的套路和招式，卻沒有能力應(yīng)對，或者作出了各種努力，然而卻是然并卵。
采用集中式架構(gòu)的一個先決條件是：能夠找到自己未來產(chǎn)品規(guī)劃中的核心部分，而且這個核心部分還是普遍適用于每個車型的。對于大多數(shù)的OEM而言，其產(chǎn)品線是極其復(fù)雜的。因為大家普遍相信：多生孩子好打仗，而且要大小通吃。當(dāng)一個架構(gòu)既要適用于10萬元的車，又要使用到30萬元以上的車，那對架構(gòu)的挑戰(zhàn)是非常大的。因為當(dāng)集中度高的時候，就意味著要使用算力較高的芯片，且將很多功能集成到一起，那么這個控制器（或稱為計算機(jī)）的成本就肯定比較高。當(dāng)這個控制器使用到成本較低的車型上時，就必然有些功能要被閹割掉，而且由于這個控制器較高的成本，導(dǎo)致低成本車型的基礎(chǔ)成本上升，從而可能導(dǎo)致車型的市場競爭力和利潤率的下降。
盡管架構(gòu)設(shè)計時都會考慮一定的帶寬，但帶寬不可能無限大，尤其是對于集中式架構(gòu)而言，其幾個核心控制器的成本是基本固定的。例如，當(dāng)采用艙駕融合的方式時，你想只賣座艙功能就不再可能了，因為智駕功能和座艙功能已經(jīng)綁定了。如果非要多出來一個只有座艙的車型，那么就需要單獨開發(fā)一個座艙控制器，于是，艙駕融合的方案的裝車率就會大幅度下降，從而導(dǎo)致單件的實際成本大幅度上升！
說來說去，其實就是一句話，先把產(chǎn)品路線想清楚，再討論架構(gòu)的事情。
2. 設(shè)計目標(biāo)
選擇集中式的架構(gòu)，需要投入大量的資源，付出很大的代價。那么，你必然指望通過它實現(xiàn)一些具體的目標(biāo)。
智能手機(jī)的成功，在于其以較低的成本集成了大量的功能，將原來的電話、PDA、導(dǎo)航儀、MP3、影音等設(shè)備都集成進(jìn)來后，總體的成本下降了，而且有無以倫比的方便性。技術(shù)的革新一定要能夠解決某些現(xiàn)有技術(shù)所無法解決的問題，具有一定的性價比。那種為了不同而不同的所謂創(chuàng)新往往都會死的很難看。集中式架構(gòu)也必然要遵循同樣的定律。
要么在實現(xiàn)同樣的功能上有成本的優(yōu)勢，要么維護(hù)方便，要么更方便更新迭代，要么就是能夠?qū)崿F(xiàn)更多的功能或更好的性能。否則，投入巨量資金和人員開發(fā)的東西無法帶來實實在在的好處，除了在發(fā)布會上自嗨一陣之外就不會有任何用處了。除非你吹的方法真的與眾不同，而且還能長期的唬住大量的人，讓他們持續(xù)覺得你NB。要不然，很快就會被遺忘。因為現(xiàn)在的PPT都是專業(yè)的，想靠概念取勝已經(jīng)很難了。
3. 芯片選擇
能做跨域融合的芯片很少，基本上屈指可數(shù)。但究竟選擇哪個呢？這個不需要特別糾結(jié)，當(dāng)你想清楚你的產(chǎn)品路線和設(shè)計目標(biāo)之后，基本就可以確定了。
如果你決定艙駕融合或者行泊一體，將來的每個車都有類似的配置，那么就去看看究竟哪個芯片的性能和功能能夠滿足你的要求就可以了?；旧峡梢园凑?/span>QCD（Quality，Cost， Delivery Time，即：質(zhì)量、成本和交付時間）的維度進(jìn)行選擇。
這里不得不提醒的一點是，供應(yīng)鏈的安全。安全分成兩個維度，一個是芯片供應(yīng)商是否能夠長期穩(wěn)定的供貨，不會因為什么所謂的不可抗力而斷貨。另一個是Tier1供應(yīng)商是否能夠提供長期的升級與維護(hù)服務(wù)。因為每個架構(gòu)的生命周期至少都有5年以上，如果過幾個月就因為種種原因而停貨了，那損失就太大了。這要考慮的點就很多了，比如：國際局勢、供應(yīng)商的實例和產(chǎn)線分布、供應(yīng)商的產(chǎn)品路線圖、行業(yè)發(fā)展趨勢等，這個很難考慮那么全，但是又不得不考慮。風(fēng)險總是存在的，有時候只能看運(yùn)氣了。
當(dāng)你把很多東西都集中在一個控制器或者一個芯片的時候，你就完全被它控制了。
4. 評估自己和供應(yīng)商的能力
除了看說明書對芯片進(jìn)行選擇以外，還要考慮到很多其他因素，其中最重要的是總體能力?？傮w能力包括OEM自身的能力和供應(yīng)商的能力的總和。因為OEM作為具有鈔能力的金主爸爸，只要舍得花錢，就可以獲得很多供應(yīng)商的幫助。所以，即使自身能力有所欠缺，也可以通過整合供應(yīng)商資源來實現(xiàn)總體能力的提升。這個就如同漂亮國組建的北約一樣，只要實現(xiàn)目標(biāo)所需要的能力可以獲得，那么就可以完成任務(wù)了。
只不過，當(dāng)OEM自身能力強(qiáng)的時候，被人忽悠的可能性就會小很多，因此付出的代價也會小。但如果OEM愿意使用他的鈔能力，那么也可以在實現(xiàn)業(yè)務(wù)目標(biāo)的同時積累很多的Knowhow，并將其轉(zhuǎn)換為自身的能力。
做一個集中式架構(gòu)并不是很多人想象的那么簡單-將幾個控制器的代碼合并到一個控制器中就可以了。首先，這幾個原來的分布式控制器肯定是由多個供應(yīng)商分別負(fù)責(zé)的，有能力將多個供應(yīng)商的Knowhow整合到一起的人至少要對原來的每個控制器都很了解，從而能設(shè)計出一個合適的軟件架構(gòu)。其次，原來控制器中的很多核心算法都是各自設(shè)計者的看家本領(lǐng)，沒人愿意輕易貢獻(xiàn)出來的，不是你想買就能買的。對于被集中的那些供應(yīng)商而言，賣了吃飯的家伙后就只能等著餓死了。于是，整合者最大的考驗就是要解決怎么整合的問題。解決的方法只有兩個，要么OEM和負(fù)責(zé)整合的供應(yīng)商有足夠的能力，要么就只能花大價錢買知識了。
假設(shè)上面的問題都解決了，開發(fā)的工作才能真正開始。怎么樣把原來通過總線通信傳遞的信息變成控制器內(nèi)部的信息、將原來控制器的I/O(輸入輸出)與控制邏輯解耦并剝離、充分利用新芯片的各種資源等，是解決探險途中各種各樣未知問題的首要任務(wù)。很多人看了一些武俠電影或小說就覺得自己是武林高手了，開發(fā)過程中才能檢驗自己的幻想是不是變成了現(xiàn)實。在軟件開發(fā)中，1+1不等于2。很多時候會等于4甚至是10。當(dāng)代碼量變?yōu)?倍的時候，復(fù)雜性可能或上升一個數(shù)量級。這是軟件思維與機(jī)械思維的最大不同點。
總之，永遠(yuǎn)不要高估自己的能力。汽車電子產(chǎn)品與軟件開發(fā)的復(fù)雜是超乎想象的。
5. 引申一下，且談一下組織架構(gòu)的改變
想象一下，以前的分布式架構(gòu)有三個控制器，分別歸屬三個部門負(fù)責(zé)。當(dāng)變?yōu)橐粋€集中式控制器后，究竟由誰來負(fù)責(zé)呢？不論怎么分，都必然有人的工作職責(zé)和技能要求改變了，有人可能無事可做了，供應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)也變了。這些都會涉及到眾多的利益。俗話說，斷人財路如同殺人父母。這種大的變革，如果沒有管理層的強(qiáng)力支持，是無論如何也推行不下去的。因此，新勢力在新架構(gòu)的實施方面有天然的優(yōu)勢。
根據(jù)康威定律：“設(shè)計系統(tǒng)的架構(gòu)受制于產(chǎn)生這些設(shè)計的組織的溝通結(jié)構(gòu)?！?通俗的來講：產(chǎn)品必然是其（人員）組織溝通結(jié)構(gòu)的縮影。反過來講，要想開發(fā)某一種形式的架構(gòu)，組織形態(tài)需要最先按照這種架構(gòu)形式進(jìn)行改變。
如果不能改變組織架構(gòu)，將組織架構(gòu)進(jìn)行集中，那么集中式架構(gòu)也很難搞成。
復(fù)盤一下再：
1. 集中式架構(gòu)也是有很多代價的，這些代價包括但不限于產(chǎn)品配置階梯變少，開發(fā)和維護(hù)成本上升，測試復(fù)雜度增加，供應(yīng)鏈安全性降低，迭代升級的成本增加，導(dǎo)致組織重構(gòu)等。
2. 過度的集中會帶來大量的問題
3. 不能為了集中而集中
4. 集中式并不一定是汽車架構(gòu)的唯一發(fā)展方向
5. 架構(gòu)是為產(chǎn)品服務(wù)的，產(chǎn)品是要拿出來賣錢的
6. 不是所有的車企都適合搞高度集中的架構(gòu)
7. 不要人云己云，抄作業(yè)。
最后，再次以莎士比亞在《亨利四世》中的名言結(jié)尾 “Uneasy lies the head that wears a crown.” 欲戴其冠必承其重！
轉(zhuǎn)自汽車電子與軟件
