汽车智能化的大趋势下，“软件定义汽车”成为产业共识。传统的汽车电子电气架构一般是ECU（电子控制单元）分布式，由单一功能的ECU连接，以总线将多个ECU连接成网络，如需要增加功能，就需要在总线上增加相对应的ECU，随着汽车行业的发展，软件在汽车中的作用越来越重要，ECU数量也随之增多，小型车辆大概有20~30个ECU，大型车辆则有超过100个ECU，布线变得越来越混乱复杂。复杂的分布式电子电气架构已经难以满足智能化功能对算力、传输速度等方面的要求，集中式电子电气架构成为发展趋势。

继两年前推出的大获成功的汽车网络处理器系列S32G之后，近期恩智浦又推出了全新的S32汽车平台全新的产品组合——S32Z和S32E实时处理器系列，是具备安全MCU关键确定性行为的全新处理器系列，提供出色的千兆级内核主频，多应用隔离和存储器扩展功能，助力新一代的软件定义汽车。

汽车架构向域和区域化演进

“近年汽车电子电气架构发生了向域和区域化转型的趋势。在域方面，主要是对软件进行了整合升级，使得部分ECU的功能都能集成到一个核心的域ECU上；区域化方面则更多考虑相邻位置的ECU功能的合并，简化了线束连接。恩智浦最新推出的S32Z和S32E实时处理器就是希望能满足电子电气架构演进对处理器芯片提出的新要求。”恩智浦半导体资深副总裁，汽车控制及网络解决方案产品线总经理Ray Cornyn如是说道。

汽车电子电气架构向软件定义汽车演进（图源：恩智浦公司）

向域控制发展存在新的挑战：在集成的过程中，有些软件是OEM所有，有些是一级供应商所有，如何集成这些软件就成为了挑战。S32Z和S32E能够应对这些挑战，使来自不同供应商的软件能够独立地、互不干扰地运行。

有了S32Z和S32E的加入，如今恩智浦S32系列芯片可以为汽车基础设施平台提供端到端解决方案，涵盖车辆行驶和运行的方方面面，此前发布的S32K主要负责车身与舒适系统，S32G主要负责汽车网络，如今推出的S32Z和S32E则主要负责车辆的动力学控制等安全实时类的应用，这些系列组合可加速智能互联汽车和软件定义汽车的落地。

实时处理至关重要

在计算领域，“实时”指在指定时间段内对事件做出响应。否则，应用可能无法正常工作且运行不安全。实时应用是指与车辆的动力控制以及驾乘人员舒适性有关的一些应用，包括制动系统、转向系统、电子稳定控制、牵引电机控制，以及电动汽车有关的电源转化、车载充电等，这些应用都需要建立在实时、安全控制的基础上。

为了满足时序限制，处理器内核必须满足性能要求，提供快速中断响应并提供确定执行。S32Z和S32E系列处理器中使用的Arm Cortex-R52处理器内核能够满足这些要求，在高度集成的环境下实现实时控制。同时具备ASIL-D的功能安全等级以及千兆级的内核主频，还集成了原本在网络处理芯片中特有的网络加速引擎。

多ECU集成

多ECU集成示例（图源：恩智浦公司）

上图左侧是传统的混合动力汽车的集成控制情况，如今在电动汽车里需要控制很多电子电气部件，多个ECU之间通过串行通信接口连接，每个ECU都是独立的。S32Z和S32E能够提供一个通用的软件平台对传统功能进行集成，使得多个独立的应用能够在同一个处理器芯片中同时运行。

S32Z和S32E处理器支持多个隔离的虚拟机(VM)与“内核到引脚”硬件虚拟化，进而实现新的硬件隔离级别，即每一个应用在虚拟的处理器上运行时都能够指定一组硬件资源集合，这样其他的应用就没有办法“盗取”它的资源，通过这样的设计保障使各个功能独立地运行。

      发挥5nm技术优势

S32Z和S32E是恩智浦全新系列推出的首款产品，属于中端千兆级的16nm可扩展系列。Ray Cornyn透露，在2023年底恩智浦还会推出低端的裁剪版本Z1，还有不久前恩智浦CEO Kurt Sievers在一次活动中展示过的下一代更高性能的5nm芯片已进入功能测试阶段，将会在适时推出，使得全球的OEM和一级供应商可以通过S32Z和S32E处理器实现多样化的实时集成，并且得到良好的生态系统的支持。

S32实时处理器路线图（图源：恩智浦公司）

“考虑到当前市场上的芯片短缺，处理器选择陈旧工艺可能会面临产能风险，我们使用了16nm FinFET，因为它有足够的产能支持汽车领域的客户。”Ray Cornyn表示,“5nm技术在功耗管理方面非常强大，对于高性能处理器的散热非常有好处，相信再过几年5nm也会成为理想的选择，我们也会将5nm米技术应用于全系列的产品以充分地发挥5nm技术的优势。”

一致的兼容性

恩智浦的S32系列产品有很好的软件兼容，Z和E系列产品还能实现引脚兼容。两系列的初版样品拥有8个带可分锁步支持特性的Cortex-R52处理器内核，工作频率高达1 GHz。借助可分锁步功能，可以在启动时根据应用需求选择不同的处理器内核配置。例如，支持4个锁步对，其中两个锁步对有4个非锁步处理器内核，或者所有8个处理器内核都在非锁步模式下运行，可实现较高的灵活性。

新产品使用LPDDR4 DRAM 和Flash存储器扩展存储器，还支持更大的应用和未来重要的数据，包括支持机器学习和用于汽车服务和数据共享的AUTOSAR ®自适应平台。

（图源：恩智浦公司）

作为车载处理器，S32Z和S32E可以与其他传统的控制器通过以太网和传统的CAN接口连接，恩智浦还与博世联合开发了CAN-XL接口。

“现在很多的客户都希望能把驱动功能也集成到器件中，之前有一些做法是在边缘侧或区域控制器端实现驱动功能，有客户希望能够把驱动功能融合到域控制器的主处理器中，恩智浦的S32E就能满足这方面的需求。在功能性、内核和软件兼容方面，S32Z2和S32E2是统一的。”Ray Cornyn指出。

综合来看，S32Z和S32E处理器在车载复杂的实时应用和需要更高性能的更高级别软件集成场景中能发挥其领先优势。与通常在300~400 MHz范围内运行的竞争产品28nm安全微控制器相比，16nm S32Z和S32E处理器的速度高达1 GHz，具有强大的竞争优势。此前6月的Embedded World大会上，S32Z、S32E实时处理器作为创新的硬件解决方案而广受赞誉，荣膺2022年Embedded World创新硬件奖。

据悉，S32Z和S32E会在明年量产，中国市场上大量的新能源初创车企对电子电气架构的演进接受度更高，对ECU整合的需求也更加旺盛，S32系列产品的有着很好的市场机会。目前S32汽车平台的产品在G、R、K等系列的基础上又加入了Z、E系列，另外也有其他系列，都遵循同样的功能安全和信息安全的标准，以及同样的开发流程。

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