如何看待下一代汽車(chē)總線(xiàn)架構(gòu)里面的以太網(wǎng)和PCIe

最近Microchip做了一節(jié)很有趣的課程，名字叫《Inter-Processor Connectivity for Future Centralized Vehicle Computer Platforms》，課程里面給我們比較清晰地展示了下一代的汽車(chē)總線(xiàn)架構(gòu)。

這次去廣州車(chē)展，小鵬的工程師講他們已經(jīng)迭代到EEA3.0了，讓人很詫異，也就是說(shuō)我之前評(píng)估2024-2025年做的架構(gòu) ( 小鵬已經(jīng)做出來(lái)了，存疑? )。

不管怎么說(shuō)，我認(rèn)為下一代架構(gòu)主要有這么一些特征：

● 區(qū)域控制器配合計(jì)算中心的架構(gòu)

  Zonal ECUs with centralized compute platform

● 以太網(wǎng)通信

  IP based, Ethernet IVN

● SOA的架構(gòu)

  Software orientated architecture

有意思的是，Microchip做下面這個(gè)圖也是圍繞高清晰度的攝像頭來(lái)做的，并沒(méi)有4D毫米波和激光雷達(dá)的位置。

▲圖1.越來(lái)越清晰的架構(gòu)

Part 1 以太網(wǎng)的應(yīng)用

從演進(jìn)速度來(lái)看，我們可以把非標(biāo)準(zhǔn)的所有接車(chē)載以太網(wǎng)的控制器，都稱(chēng)為是Zonal ECU，這是因?yàn)檫@個(gè)控制器在標(biāo)準(zhǔn)化的過(guò)程中，可以差異化地集成很多的功能。

▲圖2.Zonal ECU的拓?fù)?/p>

● 毫米波、激光雷達(dá)的raw data，前者8T8R的能達(dá)到10G+帶寬需求，當(dāng)前也得3～G，激光雷達(dá)稍微小點(diǎn)。

● 攝像頭，高清攝像頭的應(yīng)用，廣義上的音視頻信息流。

▲圖3.以太網(wǎng)的帶寬挑戰(zhàn)

▲圖4.自動(dòng)駕駛所需要的帶寬是最大的

這么多數(shù)據(jù)輸入給核心平臺(tái)，也就是中心的計(jì)算中轉(zhuǎn)輸入數(shù)據(jù)需要有200Gbps的能力；同時(shí)，采用熱備份的計(jì)算中心1和計(jì)算中心2之間還要進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。所以，車(chē)載以太網(wǎng)玩不轉(zhuǎn)了，我們還是順應(yīng)時(shí)代潮流和超算學(xué)吧。

▲圖5.所有以太網(wǎng)的挑戰(zhàn)，是需要和中央計(jì)算機(jī)的PCIe的總線(xiàn)對(duì)接

Part 2 計(jì)算平臺(tái)的通信接口

PCIe® 是滿(mǎn)足下一代集中式汽車(chē)架構(gòu)關(guān)鍵性高帶寬和超低延遲計(jì)算需求的解決方案，是目前的主要研究方向。

我們會(huì)發(fā)現(xiàn)它同時(shí)滿(mǎn)足了工業(yè)數(shù)據(jù)中心的高帶寬、超低延遲等性能需求，那么拿過(guò)來(lái)放到汽車(chē)上一點(diǎn)沒(méi)問(wèn)題。

備注：TI、Rosenberger和GG Group已經(jīng)開(kāi)始為汽車(chē)電纜通道擬定了PCIe規(guī)范，越來(lái)越多的供應(yīng)商開(kāi)始接觸這個(gè)領(lǐng)域。

PCI E 是一種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的、高性能通用串行I/O芯片對(duì)芯片和板對(duì)板互連方式，采用經(jīng)濟(jì)高效的低引腳數(shù)接口來(lái)實(shí)現(xiàn)每引腳的最大帶寬。

優(yōu)點(diǎn)主要包括：

1）高帶寬點(diǎn)對(duì)點(diǎn)互連：傳輸速率為8GHz時(shí)I/O帶寬可擴(kuò)展至64Gbps 

2）可擴(kuò)展帶寬：支持來(lái)自1-32PCI Express通道的多個(gè)互連寬度 

3）支持高級(jí)功能：電源管理、熱交換和熱插拔、數(shù)據(jù)完整性、高級(jí)錯(cuò)誤記錄和報(bào)告

▲圖6.什么是PCIe的接口1

▲圖7.什么是PCIe的接口2

需要注意的是，通過(guò)汽車(chē)通道實(shí)現(xiàn)PCIe時(shí)需要仔細(xì)考慮整個(gè)物理互連。完整的端到端通道由汽車(chē)電纜通道兩端的兩個(gè)PCB通道組成，包括從TX/RX PHY到相應(yīng)PCB接頭的部分。

▲圖8.PCIe在應(yīng)用中的用例

▲圖9.直連高清輸入的計(jì)算平臺(tái)連接

小結(jié)：我們客觀(guān)來(lái)看，比爾蓋茨PC時(shí)代消費(fèi)電子和汽車(chē)電子涇渭分明的狀態(tài)已經(jīng)被完全打破了，現(xiàn)在傳統(tǒng)的汽車(chē)電子就像是在一個(gè)低維度被人打，主要打擊對(duì)象來(lái)自手機(jī)和超算的工業(yè)電子，很難反抗啊。