近幾年傳統汽車開始朝電子/電氣化、自動化、更豐富的車內娛樂系統…等方向演進。其中，車輛電氣化架構發展後，傳統的分散式架構，已逐漸朝向域(domain)和區域(zonal)控制的兩層平行架構邁進；此外，軟體定義車輛(Software Define Vehicle，SDV)概念的興起，也影響著電子電氣化架構的發展脈動。而汽車電子電氣化種種的演進，自然都將要求現有的微控制器(MCU)、即時處理器具備更高的效能。
恩智浦半導體(NXP Semiconductors) 車載處理器資深市場經理余辰杰表示，隨著導入車輛中的電子元件越來越多，傳統的平面架構，是透過很多分散式的電子控制單元(ECU)來一一控制各個子系統；如此一來，不僅每個子系統就需要一個微控制器或是處理器，整體反應時間也會因各個子系統自行傳遞而增加，對於高度重視安全性的汽車產業來說是無法接受的。因此，為了提高車輛安全性，並因應越來越多的電子元件進入車輛，如何有效管理子系統的需求，傳統的分散式架構開始朝向域和區域融合控制架構演進。
汽車電子電氣化架構向軟體定義車輛演進歷程。
(來源：恩智浦半導體)
域和區域兩層平行控制架構可為高度電子化的車輛帶來更多的優勢。余辰杰說明，「區域」是以物理位置為單位，將子系統進一步整合，再由中央運算力集中處的「域」來統整運算，這樣的架構可以實現集線器(wiring harness)連接最佳化，大幅降低車內佈線與纜線成本及重量、簡化車輛功能的整合，還可簡化功能域中的軟體整合、高效支援軟體定義車輛，且以軟體為中心的方案，將可推動智慧汽車發展與更新，為車廠創造新的商機。
也由於這樣的架構演進已成為大勢所趨，因此需要能提供更高效能、應用間隔離(application isolation)和記憶體擴展功能的新型處理器。有鑑於此，恩智浦推出新一代S32Z和S32E即時處理器系列，以協助汽車產業加快整合各種即時應用，進而實現域控制、區域控制、安全處理和車輛電氣化。余辰杰介紹，新的處理器由台積電(TSMC)代工，採用16奈米(nm) FinFET製程，其中，S32Z處理器適合用安全處理、域控制和區域控制；S32E處理器適用於電動車控制和智慧驅動。
值得注意的是，S32即時處理器系列產品藍圖已規劃5nm解決方案。余辰杰解釋，從未來汽車產業的發展來看，目前的域/區域控制架構最終會走向全集中式架構，對於處理器運算能力的需求勢必水漲船高。而半導體製程節點越低，意味著晶片將具備更高的運算力、更低的功耗、更短的延遲…等等優勢，因此從16nm直接躍進至5nm製程，可讓恩智浦的產品更能順應汽車市場變化所需。
舉例來說，目前16nm製程的S32Z、S32E應可支援Level 3的自動駕駛車輛運算需求；而未來的5nm製程方案，將可支援至Level 4~5。余辰杰並透露，恩智浦與博世(Bosch)深入合作，針對車輛請下一代電子架構進行規劃，促成比嵌入式NVM微控制器效能更高兩倍的S32Z、S32E即時處理器的誕生；5nm製程處理器的設計規劃亦和博世協作，目前已進入試產階段，將可協助客戶設計符合未來需求且功能更全面的軟體定義車輛。
本文同步刊登於《電子工程專輯》雜誌2022年9月號
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