Ketika mobil terus bergerak dari perangkat keras ke perangkat yang dikendalikan perangkat lunak, aturan persaingan dalam industri otomotif berubah.
Mesin adalah inti teknologi dan rekayasa dari mobil abad ke-20. Saat ini, peran ini semakin dimainkan oleh perangkat lunak, daya komputasi besar, dan sensor modern; sebagian besar inovasi terhubung dengan semua ini. Semuanya tergantung pada hal-hal ini, mulai dari efisiensi mobil, akses mereka ke Internet dan kemungkinan mengemudi secara otonom, berakhir dengan mobilitas listrik dan solusi mobile baru.
Namun, seiring dengan pentingnya elektronik dan perangkat lunak, tingkat kompleksitasnya juga meningkat. Ambil contoh, semakin banyak baris kode (SLOC) yang terkandung dalam mobil modern. Pada 2010, beberapa mobil memiliki sekitar sepuluh juta SLOC; pada 2016, angka ini meningkat 15 kali dan berjumlah sekitar 150 juta baris kode. Kompleksitas seperti longsoran salju menyebabkan masalah serius dengan kualitas perangkat lunak, sebagaimana dibuktikan oleh berbagai tinjauan mobil baru.
Mobil memiliki tingkat otonomi yang meningkat. Oleh karena itu, orang yang bekerja di industri otomotif menganggap kualitas dan keamanan perangkat lunak dan elektronik sebagai persyaratan utama untuk memastikan keselamatan orang. Industri otomotif perlu memikirkan kembali pendekatan modern terhadap perangkat lunak, serta arsitektur listrik dan elektronik.
Memecahkan masalah industri yang akut
Ketika industri otomotif bergerak dari perangkat keras ke perangkat yang dikendalikan perangkat lunak, jumlah rata-rata perangkat lunak dan elektronik pada kendaraan tumbuh dengan cepat. Saat ini, perangkat lunak menyumbang 10% dari total konten kendaraan untuk segmen D yang lebih besar atau kendaraan yang lebih besar (sekitar $ 1.220). Pangsa rata-rata perangkat lunak diperkirakan akan tumbuh sebesar 11%. Diperkirakan bahwa pada tahun 2030 perangkat lunak akan mencapai 30% dari total isi mobil (sekitar $ 5.200). Tidak mengherankan, orang yang terlibat dalam satu tahap pembuatan mobil sedang mencoba memanfaatkan inovasi yang diimplementasikan dengan perangkat lunak dan elektronik.
Perusahaan perangkat lunak dan pemain digital lainnya tidak lagi ingin berada di latar belakang. Mereka berusaha menarik pembuat mobil sebagai pemasok tingkat pertama. Perusahaan memperluas partisipasi mereka dalam "tumpukan" teknologi otomotif dengan berpindah dari fitur dan aplikasi ke sistem operasi. Pada saat yang sama, perusahaan-perusahaan yang terbiasa bekerja dengan sistem elektronik dengan berani memasuki bidang penerapan teknologi dan aplikasi dari raksasa teknis. Produsen mobil premium tidak berdiri diam dan sedang mengembangkan sistem operasi mereka sendiri, abstraksi perangkat keras dan metode pemrosesan sinyal sehingga produk mereka unik.
Strategi di atas memiliki konsekuensi. Di masa depan, kami menunggu arsitektur berorientasi layanan (SOA) kendaraan berdasarkan platform komputasi umum. Pengembang akan menambahkan banyak hal baru: solusi di bidang penyediaan akses ke Internet, aplikasi,
elemen kecerdasan buatan , analitik canggih dan sistem operasi. Perbedaannya tidak terletak pada perangkat keras mobil tradisional, tetapi pada antarmuka pengguna dan dalam pekerjaan dengan perangkat lunak dan elektronik canggih.
Mobil masa depan akan pindah ke platform keunggulan kompetitif merek baru.
Kemungkinan besar, mereka akan mencakup inovasi infotainmen,
kemampuan mengemudi otonom dan fitur keselamatan cerdas berdasarkan perilaku "toleran kesalahan" (misalnya, sistem yang dapat melakukan fungsi kuncinya, meskipun sebagian gagal). Perangkat lunak akan terus bergerak turun tumpukan digital untuk menjadi bagian dari perangkat keras dengan kedok sensor cerdas. Tumpukan akan menjadi terintegrasi secara horizontal dan akan menerima level baru yang akan menerjemahkan arsitektur ke dalam SOA.
Tren mode mengubah aturan permainan. Mereka mempengaruhi arsitektur perangkat lunak dan elektronik. Tren ini menentukan kompleksitas dan saling ketergantungan teknologi. Misalnya, sensor dan aplikasi pintar baru akan menciptakan
"ledakan data" di dalam kendaraan . Jika perusahaan mobil ingin tetap kompetitif, mereka perlu memproses dan menganalisis data secara efisien. Pembaruan SOA modular dan pembaruan nirkabel (OTA) akan menjadi persyaratan utama untuk mendukung perangkat lunak armada yang canggih. Mereka juga sangat penting untuk implementasi model bisnis baru di mana fungsi muncul sesuai permintaan. Sistem infotainment dan, pada tingkat lebih rendah,
sistem bantuan pengemudi lanjutan
(ADAS) akan semakin banyak digunakan. Alasannya adalah bahwa semakin banyak pengembang aplikasi pihak ketiga yang menyediakan produk untuk kendaraan.
Karena persyaratan keamanan digital, strategi kontrol akses konvensional tidak lagi menarik. Saatnya beralih ke
konsep keamanan terintegrasi yang dirancang untuk memprediksi, mencegah, mendeteksi, dan melindungi terhadap serangan dunia maya. Ketika kemampuan mengemudi yang sangat terotomatisasi (HAD) tersedia, kita membutuhkan konvergensi fungsional, daya komputasi yang unggul, dan integrasi tingkat tinggi.
Mempelajari sepuluh hipotesis tentang arsitektur listrik atau elektronik masa depan
Jalur pengembangan untuk teknologi dan model bisnis belum secara jelas ditentukan. Tetapi berdasarkan penelitian kami yang luas dan pendapat para ahli, kami telah mengembangkan sepuluh hipotesis mengenai arsitektur listrik atau elektronik masa depan dari mobil dan konsekuensinya bagi industri.
Semakin, konsolidasi unit kontrol elektronik (ECU / ECU) akan dilakukan.
Alih-alih banyak ECU spesifik untuk fungsi tertentu (seperti dalam model saat ini dalam gaya "tambahkan fungsi, tambahkan jendela"), industri akan beralih ke arsitektur terpadu ECU mobil.
Pada tahap pertama, sebagian besar fungsi akan difokuskan pada pengontrol domain terintegrasi. Untuk domain kendaraan utama, sebagian akan menggantikan fungsi yang sekarang tersedia di ECU yang didistribusikan. Pembangunan sudah berlangsung. Kami menunggu produk jadi di pasar dalam dua hingga tiga tahun. Konsolidasi kemungkinan terjadi pada tumpukan yang terkait dengan fungsi ADAS dan HAD, sementara fungsi kendaraan yang lebih mendasar dapat mempertahankan tingkat desentralisasi yang lebih tinggi.
Kami bergerak menuju mengemudi yang otonom. Oleh karena itu, virtualisasi fungsi perangkat lunak dan abstrak dari perangkat keras akan menjadi sangat diperlukan. Pendekatan baru ini dapat diimplementasikan dengan berbagai cara. Anda dapat menggabungkan perangkat keras ke tumpukan yang memenuhi persyaratan berbeda sehubungan dengan latensi dan keandalan. Misalnya, Anda dapat mengambil tumpukan berkinerja tinggi yang mendukung fungsi HAD dan ADAS, dan tumpukan yang dikendalikan waktu terpisah dengan latensi rendah untuk fungsi keamanan dasar. Atau Anda dapat mengganti komputer dengan satu "superkomputer" cadangan. Skenario lain yang mungkin adalah ketika kita sepenuhnya meninggalkan konsep unit kontrol demi jaringan komputer pintar.
Perubahan tersebut terutama disebabkan oleh tiga faktor: biaya, pelaku pasar baru dan permintaan untuk HAD. Mengurangi biaya pengembangan fitur dan peralatan komputasi yang diperlukan, termasuk peralatan komunikasi, akan mempercepat proses konsolidasi. Hal yang sama dapat dikatakan tentang pendatang baru ke pasar otomotif, yang cenderung merusak industri dengan pendekatan berorientasi program pada arsitektur mobil. Permintaan yang meningkat akan fungsi dan redundansi HAD juga akan membutuhkan tingkat konsolidasi ECU yang lebih tinggi.
Beberapa pembuat mobil premium dan pemasoknya sudah aktif berpartisipasi dalam konsolidasi ECU. Mereka mengambil langkah pertama untuk memperbarui arsitektur elektronik mereka, meskipun saat ini belum ada prototipe.
Industri akan membatasi jumlah tumpukan yang digunakan untuk peralatan tertentu
Pelacakan konsolidasi menormalkan batasan stack. Ini akan memungkinkan Anda untuk memisahkan fungsi-fungsi kendaraan dan perangkat keras komputer, yang mencakup penggunaan aktif virtualisasi. Perangkat keras dan firmware (termasuk sistem operasi) akan tergantung pada persyaratan fungsional dasar, dan bukan pada bagian domain fungsional kendaraan. Untuk memberikan pemisahan dan arsitektur berorientasi layanan, Anda perlu membatasi jumlah tumpukan. Berikut ini adalah tumpukan yang dapat menjadi dasar untuk generasi mobil masa depan dalam 5-10 tahun:
- Tumpukan yang didorong oleh waktu. Dalam domain ini, pengontrol terhubung langsung ke sensor atau ke aktuator, sementara sistem harus mendukung persyaratan ketat secara real time dan pada saat yang sama memiliki latensi rendah; perencanaan sumber daya berbasis waktu. Tumpukan ini mencakup sistem yang mencapai tingkat keamanan kendaraan tertinggi. Contohnya adalah domain klasik arsitektur open source otomotif (AUTOSAR).
- Stack didorong oleh waktu dan peristiwa. Stack hybrid ini menggabungkan aplikasi keamanan berkinerja tinggi melalui, misalnya, dukungan ADAS dan HAD. Aplikasi dan periferal dipisahkan oleh sistem operasi, sedangkan aplikasi dijadwalkan pada waktunya. Dalam suatu aplikasi, perencanaan sumber daya dapat didasarkan pada waktu atau prioritas. Lingkungan pengoperasian memungkinkan eksekusi aplikasi penting dalam wadah terisolasi, dengan jelas memisahkan aplikasi ini dari aplikasi lain di dalam kendaraan. Contoh yang baik adalah AUTOSAR adaptif.
- Tumpukan yang didorong oleh peristiwa. Tumpukan ini berfokus pada sistem infotainmen yang tidak penting untuk keamanan. Aplikasi jelas dipisahkan dari periferal, dan sumber daya direncanakan dengan menggunakan perencanaan yang optimal atau berbasis acara. Tumpukan berisi fungsi yang terlihat dan umum digunakan: Android, Automotive Grade Linux, GENIVI, dan QNX. Fungsi-fungsi ini memungkinkan pengguna untuk berinteraksi dengan kendaraan.
- Tumpukan awan. Tumpukan terakhir mencakup akses data dan mengoordinasikannya serta fungsi mobil dari luar. Tumpukan ini bertanggung jawab untuk komunikasi, serta untuk memeriksa keamanan aplikasi (otentikasi), dan mengatur antarmuka mobil tertentu, termasuk diagnostik jarak jauh.
Pemasok mobil dan produsen teknologi sudah mulai mengkhususkan diri dalam beberapa tumpukan ini. Contoh yang mencolok adalah sistem infotainment (event-driven stack), di mana perusahaan mengembangkan kemampuan komunikasi - 3D dan navigasi lanjutan. Contoh kedua adalah kecerdasan buatan dan penginderaan untuk aplikasi berkinerja tinggi, di mana pemasok bekerja sama dengan pembuat mobil utama untuk mengembangkan platform komputasi.
Dalam domain yang dikendalikan waktu, AUTOSAR dan JASPAR mendukung standarisasi tumpukan ini.
Middleware akan mengabstraksi aplikasi dari perangkat keras
Ketika kendaraan terus berevolusi menuju platform komputasi mobile, middleware akan memungkinkan mobil untuk dikonfigurasi ulang, perangkat lunak mereka diinstal dan diperbarui. Sekarang middleware di setiap komputer memfasilitasi komunikasi antar perangkat. Pada generasi kendaraan berikutnya, ia akan mengaitkan pengontrol domain dengan fungsi akses. Menggunakan perangkat keras ECU di dalam mobil, middleware akan memberikan abstraksi, virtualisasi, SOA, dan komputasi terdistribusi.
Sudah ada bukti bahwa perwakilan bisnis mobil bergerak ke arah arsitektur yang lebih fleksibel, termasuk middleware. Misalnya, platform AUTOSAR adaptif adalah sistem dinamis yang mencakup middleware, dukungan untuk sistem operasi yang kompleks, dan mikroprosesor multi-core modern. Namun, pengembangan yang saat ini tersedia hanya terbatas pada satu komputer.
Dalam jangka menengah, jumlah sensor udara akan meningkat secara signifikan
Dalam dua hingga tiga generasi berikutnya kendaraan, pembuat mobil akan memasang sensor dengan fitur serupa untuk memastikan bahwa cadangan keselamatan memadai.
Dalam jangka panjang, industri otomotif akan mengembangkan solusi sensor khusus untuk mengurangi kuantitas dan biaya. Kami percaya bahwa menggabungkan radar dan kamera mungkin menjadi solusi paling populer dalam lima hingga delapan tahun ke depan. Karena kemampuan mengemudi yang otonom terus tumbuh, kapel perlu diperkenalkan. Mereka akan memberikan redundansi baik di bidang analisis objek maupun di bidang lokalisasi. Sebagai contoh, untuk mengkonfigurasi mengemudi SAE International L4 (otomatisasi tinggi) pada awalnya, Anda mungkin memerlukan empat hingga lima sensor lidar, termasuk yang akan dipasang di bagian belakang untuk navigasi di kota dan untuk visibilitas hampir 360 derajat.
Dalam jangka panjang, sulit untuk mengatakan apa pun tentang jumlah sensor dalam kendaraan. Entah jumlah mereka akan meningkat, atau berkurang, atau tetap sama. Itu semua tergantung pada peraturan, kematangan teknis keputusan dan kemampuan untuk menggunakan beberapa sensor dalam kasus yang berbeda. Persyaratan peraturan dapat, misalnya, memperkuat kontrol pengemudi, yang akan mengarah pada peningkatan jumlah sensor di dalam kendaraan. Dapat diharapkan bahwa lebih banyak barang elektronik konsumen akan digunakan di kompartemen penumpang. Sensor gerak, pemantauan kesehatan (detak jantung dan kantuk), pengenalan wajah dan iris hanyalah beberapa kegunaan yang mungkin. Namun, untuk meningkatkan jumlah sensor atau bahkan meninggalkan segalanya apa adanya, daftar material yang lebih luas akan diperlukan, tidak hanya di sensor itu sendiri, tetapi juga di jaringan kendaraan. Karena itu, jauh lebih menguntungkan untuk mengurangi jumlah sensor. Dengan munculnya kendaraan yang sangat otomatis atau sepenuhnya otomatis, algoritma canggih dan pembelajaran mesin dapat meningkatkan kinerja dan keandalan sensor. Berkat teknologi sentuh yang lebih kuat dan fungsional, sensor tambahan mungkin tidak lagi diperlukan. Sensor yang digunakan saat ini mungkin sudah ketinggalan zaman - sensor yang lebih fungsional akan muncul (misalnya, sensor ultrasonik mungkin muncul sebagai ganti asisten parkir yang didasarkan pada kamera atau lidar).
Sensor menjadi lebih pintar
Arsitektur sistem akan membutuhkan sensor yang cerdas dan terintegrasi untuk mengendalikan sejumlah besar data yang diperlukan untuk mengemudi yang sangat otomatis. Fitur tingkat yang lebih tinggi seperti menggabungkan sensor dan posisi 3D akan bekerja pada platform komputasi terpusat. Siklus pra-pemrosesan, penyaringan, dan reaksi cepat cenderung terletak di perbatasan atau berjalan langsung di sensor itu sendiri. Menurut satu perkiraan, jumlah data yang akan dihasilkan oleh mobil otonom setiap jam adalah empat terabyte. Akibatnya, kecerdasan buatan akan pindah dari komputer ke sensor untuk pra-pemrosesan dasar. Dibutuhkan latensi rendah dan kinerja komputasi yang rendah, terutama jika Anda membandingkan biaya pemrosesan data dalam sensor dan biaya mentransfer sejumlah besar data dalam kendaraan. Redundansi keputusan jalan di HAD, bagaimanapun, akan membutuhkan konvergensi untuk komputasi terpusat. Kemungkinan besar, perhitungan ini akan dihitung berdasarkan data yang sudah diproses. Sensor cerdas akan memantau fungsinya sendiri, sementara redundansi sensor akan meningkatkan keandalan, ketersediaan, dan, karenanya, keamanan jaringan sensor. Untuk memastikan pengoperasian sensor yang benar dalam kondisi apa pun, aplikasi untuk membersihkan sensor akan diperlukan - produk anti-icing dan sarana untuk menghilangkan debu dan kotoran.
Dibutuhkan daya penuh dan jaringan data yang berlebihan
Aplikasi penting dan kritis yang membutuhkan keandalan tinggi akan menggunakan siklus yang sepenuhnya berlebihan untuk semua yang diperlukan untuk manuver yang aman (transfer data, catu daya).
Pengenalan teknologi seluler , komputer pusat, dan jaringan komputasi terdistribusi intensif energi akan membutuhkan jaringan manajemen daya baru yang berlebihan. Sistem gagal-aman yang mendukung kontrol kabel dan fungsi HAD lainnya akan membutuhkan pengembangan sistem redundansi. Ini akan secara signifikan meningkatkan arsitektur implementasi pemantauan failover modern.
Otomotif Ethernet akan bangkit dan menjadi tulang punggung mobil
Jaringan mobil modern tidak cukup untuk memenuhi kebutuhan kendaraan masa depan. Kecepatan data yang lebih tinggi, persyaratan redundansi untuk HAD, kebutuhan akan keamanan dan perlindungan di lingkungan yang terhubung, dan kebutuhan akan protokol standar lintas industri cenderung mengarah pada munculnya Ethernet otomotif. Ini akan menjadi enabler utama, terutama untuk bus data pusat yang redundan. Solusi Ethernet akan diperlukan untuk menyediakan komunikasi lintas domain yang andal dan memenuhi persyaratan waktu nyata. Ini akan dimungkinkan berkat penambahan ekstensi Ethernet seperti Audio Video Bridging (AVB) dan waktu-sensitif jaringan (TSN). Aliansi Industri dan OPEN mendukung adopsi teknologi Ethernet. Banyak produsen mobil telah mengambil langkah besar ini.
Jaringan tradisional seperti jaringan interkoneksi lokal dan jaringan pengontrol akan terus digunakan dalam kendaraan, tetapi hanya untuk jaringan tingkat rendah yang tertutup, misalnya, dalam sensor. Teknologi seperti FlexRay dan MOST kemungkinan akan digantikan oleh Ethernet otomotif dan ekstensi - AVB dan TSN.
Di masa depan, kami berharap industri otomotif juga menggunakan teknologi Ethernet lainnya - HDBP (produk bandwidth tunda tinggi) dan teknologi 10-gigabit.
OEM akan selalu secara ketat mengontrol konektivitas data untuk keamanan fungsional dan HAD, tetapi mereka akan membuka antarmuka sehingga pihak ketiga dapat mengakses data.
Gateway komunikasi pusat yang mengirim dan menerima data penting keamanan akan selalu terhubung langsung ke backend OEM. Akses ke data akan terbuka untuk pihak ketiga jika tidak dilarang oleh aturan. Infotainment adalah "aplikasi" untuk kendaraan. - , OEM- , .
. , OEM-. OEM- ( ). .
. (, ). OEM- . , OEM.
,
«» ( , ) . OEM .
. . . . , . , .
,
. . , . . .
OTA HAD. , . , OTA , . , — , . . , .
? , , . OTA, .
OEM- OTA, . OTA . OEM- .
, . , , , . - .
, , , . . : , , , , , , - .
. . , . , , . .
:
- . OEM- , , . , , . , . , (, ) .
- . OEM- , . , . , , , .
- . , OEM- , . , . ( , ) , - , .
- ( ). . , . , «» «» «» . , .
- - ( ). , , , . . - , , - .
, , -, . , . , ( ) .
Global Semiconductor Alliance.