汽車網關研究：Zonal架構下的網關，集成化成為重要趨勢

汽車網關是整車電子電氣架構中的核心部件，是車內網絡的樞紐，承擔著數據傳輸、安全防控、遠程診斷等功能。隨著電子電氣架構從分布式向集中式域架構演進，網關也隨之變化，網關的演進路線為：

第一階段：分布式架構下的傳統(tǒng)CAN網關

第二階段：域集中架構下的集中式網關

第三階段：Zonal架構下的分布式網關

1、分布式架構下的傳統(tǒng)CAN網關

第一階段的分布式ECU架構，是指各個功能由很多單一的ECU提供硬件/軟件解決方案。這些功能性 ECU 集群組合在一起（如動力、底盤、車身、安全和信息娛樂系統(tǒng)），通過 CAN、LIN 或 FlexRay? 等傳統(tǒng)總線系統(tǒng)連接。傳感器和執(zhí)行器直接連接到ECU，域之間的交互通過CAN網關實現。

2、域集中架構下的集中式網關

第二階段：域控制器的“域”一般是指功能域，可分為動力總成、底盤控制、車身控制、娛樂系統(tǒng)（座艙域）、ADAS這五個主要的域。各個域內部的系統(tǒng)互聯(lián)仍使用CAN和FlexRay通信總線。而不同域之間的通訊，由更高傳輸性能的以太網作為主干網絡承擔信息交換任務。在這種架構中，域之間的交互需要一個集中式網關。該網關包含與 OEM 汽車云進行數據交換的功能，因此被認為是“服務型網關”。

3、Zonal架構下的分布式網關

第三階段：在Zonal架構中，中央網關將演變?yōu)镠PC或中央計算機，域網關（Domain Gateway ）將演變?yōu)閰^(qū)域網關（Zonal Gateway）。網關承擔的功能，不僅是車內網絡通訊總線的路由功能，通過MCU+SoC的計算平臺，開始承擔更多復雜功能，如安全和功能域（如動力傳動、底盤與安全、車身控制、信息娛樂和ADAS等）之間數據的互聯(lián)、處理等。該架構最顯著的優(yōu)勢是可大大減少線束，約可降低30%的重量和成本。

第三階段：Zonal架構下的分布式網關

來源：ST

目前，網關正處于從域集中架構下的集中式網關向Zonal架構下的分布式網關的過渡階段。

為應對跨域集成的主要趨勢，許多網關芯片供應商提出相應的解決方案。如，恩智浦2021年底發(fā)布S32G3系列網絡處理器芯片，具有實時處理能力、面向服務高性能計算的算力、跨域集成以及高性能安全處理，并提供完備的軟件開發(fā)工具支持，能夠滿足服務型網關、車載計算機、域控制器、區(qū)域處理器、安全處理器等各類新型汽車電子電氣架構的開發(fā)需求。

S32G3系列網絡處理器芯片于2023年2月量產，2023年4月首搭廣汽昊鉑Hyper GT落地。

S32G3 系列芯片框圖

來源：NXP

芯馳科技2022年7月發(fā)布的G9H芯片，主要應用于下一代高性能中央網關、車載計算單元、跨域控制器等場景。除車身網絡接口之外，G9H還支持視頻輸入和輸出接口，包括一路MIPI DSI和兩路MIPI CSI，配合高性能PowerVR 3D GPU，可以將3D儀表、DMS等功能融合到中央網關中，進一步降低系統(tǒng)BOM成本。

??G9H跨域融合

來源：芯馳科技

網關供應商的產品也逐漸從獨立網關向集成網關發(fā)展，集成的方式主要為網關與車身域集成、網關與區(qū)域控制器集成、網關與中央計算機集成等。2023年，較多供應商發(fā)布集成網關解決方案。

如聯(lián)合電子2023年4月發(fā)布面向下一代電子電氣架構的跨域中央計算平臺產品，融合中央網關、車身控制、動力等多個功能域，由東軟睿馳進行底軟和中間件研發(fā)支持。

聯(lián)合電子跨域中央計算平臺產品

來源：聯(lián)合電子

如經緯恒潤2023年5月，發(fā)布物理區(qū)域控制單元ZCU和中央計算平臺產品CCP:

ZCU：集成整車的配電功能、區(qū)域網關路由功能（百兆以太網，CANFD， LIN等）、車身舒適域、新能源動力域、部分底盤域以及空調熱管理的輸入輸出信號采集控制。

CCP：集成中央網關、車身及舒適控制、新能源整車動力控制、空調與熱管理、車輛管理、全量數據采集、OTA升級、SOA服務等眾多功能。

目前兩種產品已完成研發(fā)、試驗和小批量生產，將于2023年底實現量產交付。其中CCP已與4家國內主流車廠建立量產配套合作。

經緯恒潤CCP、ZCU產品

來源：經緯恒潤

隨著網關芯片和集成網關的技術成熟，主機廠的“準中央集中式”架構方案也紛紛開始落地，量產車型集中在2022-2024年推出。

來源：公開資料整理