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| 本文作者： 虞超 | 2024-01-05 18:13 |
老司機常說，“坐奔馳，開寶馬”。
奔馳、寶馬之所以有著自己鮮明的駕乘特性，都要歸功于老牌廠家對于底盤，尤其是懸架的能力積累。
人們對于懸架的研究，其實早在汽車誕生前的馬車時代就開始了。1776年，馬車用的葉片彈簧取得了專利；1886年，專利號為DRP 37435的 "奔馳專利一號車"，就搭載了葉片彈簧懸架。
葉片彈簧懸架被使用到20世紀30年代，直到1934年，世界上才出現了第一個由螺旋彈簧組成的被動懸架。
不過被動懸架的參數是根據經驗或優化設計來實現的，更像是一種“萬金油”，很難適應更為復雜的路況，于是逐漸成為提高汽車性能的瓶頸。
主動懸架和半主動懸架自此開始邁上歷史舞臺。
主動懸架的概念早在1954年就被美國通用汽車公司在懸架設計中被率先提出。但其結構復雜、成本昂貴且能耗較高，過去往往只在許多頂級豪車上裝配，比如奧迪S8、保時捷911。
半主動懸架的研究工作開始于1973年，由D.A.Crosby 和D.C.Karnopp 首先提出。半主動懸架以改變懸架的阻尼為主，一般較少考慮改變懸架的剛度。但其結構較為簡單，工作時不需要消耗車輛的動力，就能取得與主動懸架相近的性能。
20世紀80年代后期，該技術趨于成熟，福特、日產等知名車企開始陸續在自家轎車上進行應用，寶馬725、奔馳ML250等中高端車型均搭載了半主動懸架。
“坐奔馳，開寶馬”的傳言，某種程度上也因此而來。
由于多種復雜原因，自主品牌車企在半主動和主動懸架的研究上起步晚，與國外廠家存在差距，這也使得很多國際頭部車廠在面對造車新勢力時，依舊保有一些屬于自己的競爭優勢。
可外企品牌的優勢正在被慢慢消減，特別是智能駕駛技術的發展，以及一些新的應用場景對車身高度，懸架系統的軟硬和阻尼感誕生了新的需求，促生了新的賽道——懸架控制器。
作為電控懸架系統的控制核心，懸架控制器通過對減震器和空氣彈簧進行控制，可以有效提升車輛的舒適性和操控性。
它的出現，讓不同品牌間的競爭變得更加多元化，尤其是當智駕功能和一些底盤高階功能以及底盤域控制器結合起來的時候，會起到彎道超車的作用。
也就是說，如果既想要奔馳的舒適感，又想要寶馬的操控感，那么懸架控制器就可以把這兩種風格集成到一輛車上，做到“既要又要”。
奇瑞瑞虎9已搭載懸架控制器
可以預見的是，懸架控制器將會成為重要賣點，甚至成為一些車企在某些車型中體現差異化的賣點。
而且，結合智能駕駛的不斷發展，可調節懸架或者配有控制器的懸架，也會形成更多的智能化組合，例如配合攝像頭和激光雷達對于路面的掃描，消費者的用戶體驗也就更加的豐富。
因此，有業內人士告訴雷峰網新智駕，懸架控制器在三到五年后會迎來風口。目前涉足懸架控制器的廠家包括明然科技、聯合電子、時駕科技、科博達、保隆科技等。
不過也有些業內人士對此保持冷靜，認為懸架控制器雖然很熱門，滲透率也逐步攀升，但終究不像底盤里的線控產品，比如車身穩定、剎車或者轉向這類產品，其需求相對更強，往往會成為標配，而懸架控制器則有一定的成本敏感性。
因此，能否成為標配，主要取決于行業的發展，比如電子控制器系統成本是否能降到更低級別的程度，以及整車電子電氣架構未來的發展態勢，是否允許它被集成到其他底盤控制器里。
另外，懸架控制器配套的機械部件不再是普通的機械式、被動式懸架，而是更高級別的減震器和空氣彈簧，所以對于MCU控制芯片有較高的要求。
如果說空氣彈簧這類底盤部件就像人體的四肢和軀干，那么懸架控制器就是頭部，MCU則是最重要的大腦。
車載芯片從業者李曉飛告訴雷峰網(公眾號：雷峰網)新智駕，鑒于MCU在懸架控制器中的關鍵地位，因此也有一些硬性指標：
首先是CPU的實時處理性能。通常情況下，即使不同廠家會有不同的算力性能指標，但落地到應用通常以調節懸架軟硬的控制周期作為主要的產品性能衡量點，調節的周期越短，理論上可以更好地應對細微的路面變化，帶來更好的用戶體驗。鑒于此，高性能的CPU和其周邊外設鏈路，意味著MCU能更快地去完成所需的環路計算，縮短調節周期。
其次是接口要齊全。底盤會有一些傳感器，因此芯片需要具備相應的接口接入來自于傳感器的數據。有一些路面信息需要通過智駕系統中的各類傳感器進行提前采集， 經由高性能MCU處理并輸出控制信號，實現更好的用戶體驗。
其次就是定時器。最終的調節指令是通過復雜的定時器外設來輸出的，所以芯片里需要有比較靈活可配、性能可靠、功能強大的定時器，才能更好地對外面的閥體進行調節控制。
李曉飛說，如果要涉及懸架控制器這一應用場景，其實還需要考驗一些芯片廠家的軟實力。例如：
底盤的工作環境溫度較高，因此要求MCU最好具有車規Grade 1的溫度等級。
智能汽車會有一些功能安全上的考慮，所以芯片最好具備一定的功能安全機制，能夠通過功能安全認證并達到一定等級，以應對一些潛在功能安全設計方面的挑戰。
再有就是，懸架控制器這類應用，不同芯片廠家往往都有一些固有的算法，如果要在一顆新的芯片上應用，那么軟件需要進行分層或者模塊化，那么芯片廠家對AUTOSAR（即汽車開放系統架構，由全球各家汽車制造商、零部件供應商及研究、服務機構共同參與的一種汽車電子系統的合作開發框架，并有一套開放的ECU標準軟件架構。）的支持就顯得尤為關鍵，特別是AUTOSAR MCAL的成熟可靠、第三方的AUTOSAR的生態適配以及整個軟件系統的可量產能力。
就目前而言，能夠具備以上條件的芯片廠家主要是國際大廠，例如瑞薩、英飛凌等。這些芯片大廠憑借多年的行業積累，在汽車MCU的綜合實力非常領先，尤其是產品的設計、質量的管控、成本的控制等維度。
而在國內芯片廠家中，目前在底盤域懸架控制器上量產的，只有芯馳科技的MCU產品E3系列。
芯馳科技是全場景智能車規芯片企業，面向電子電氣架構核心域控方向布局了智能座艙、智能駕駛和中央網關三款SoC芯片產品，以及高性能的MCU控制芯片產品。
芯馳科技市場總監何旭鵬表示，未來隨著區域化、跨域或中央計算架構的發展，一部分MCU的（性能）需求會越來越高，另一部分可能會偏向于成為輕量化的終端傳感器和執行器，所以對于汽車MCU領域而言，至少有一部分ECU對MCU的需求是不斷提升的。這一趨勢其實從國際友商的一些公開的產品規劃信息中，也能得到印證。
現在和未來的汽車電子電器架構中，高性能的MCU都是非常重要的，甚至會出現介于MCU和SoC之間的跨界產品。除了懸架控制器以外，還有高階智駕控制器里進行輔助處理的MCU，前視ADAS 里做規劃控制和通信的MCU，集成了車身網關及部分底盤功能的域控使用的MCU，或者中高端電機驅動，這些應用中對MCU性能的需求都越來越高。而這些領域，也是芯馳E3系列產品的量產應用方向。
芯馳團隊量產經驗豐富，截至2023年，其全系列車芯產品總出貨量已超過300萬片，在國內汽車芯片創企中居于領先，其中以智能座艙和MCU芯片占比最高。據了解，除了底盤域懸架控制器外，芯馳MCU在區域控制、電池管理、激光雷達、前視一體機、高精度定位P-Box等領域均已量產出貨。
李曉飛認為，做好一款高性能的MCU，需要平衡好產品的功耗、能效，控制好成本和良率。整個芯片設計上要讓各個高性能組件，比如存儲、總線、CPU、外設等的性能得到協同發揮，不能存在短板，最終考驗的是一家公司的芯片設計能力以及量產能力。
通過對比包括明然科技在內的數款產品后，新智駕也發現，其所搭載的MCU在參數性能、接口配置、網絡傳輸速度、對AUTOSAR的支持等維度均存在共通之處。
以芯馳的E3為例，該芯片擁有五個獨立可編程的內核，單個內核主頻達600MHz（據新智駕了解，芯馳內部甚至還有主頻高達800MHz的版本），最高4M的片上SRAM，能夠支持較高的綜合算力；同時還擁有內存保護單元以及硬件加密模塊等，同時集成了高精度比例電磁閥驅動模塊以及六軸慣性傳感器(IMU)，支持PSI5通信、CAN-FD通信、FOTA遠程刷新等功能，符合AUTOSAR軟件架構、ASPICE開發流程。
其他廠家的同類型產品，也具備類似的參數。
這表明，不同廠家的產品均搭載了更為高端的MCU。在懸架控制器領域，對高性能MCU的使用，不同廠家間已然達成了共識。
與此同時，整個國內市場對于高端MCU芯片的需求也在水漲船高。
據不完全統計，今年年1-8月中國市場乘用車標配搭載CDC的交付新車達到86.39萬輛，同比增長49.15%。在這一背景下，中國芯片廠商迎來新的機遇期。數據顯示，32位MCU正在加速替代過去低端的8/16位產品，逐漸成為中國車規級MCU市場的主流。
因此，從國產替代的層面看，國內車規芯片廠家也需要盡快啟動產品的高端化轉型。
值得注意的是，隨著MCU 平均售價的增高，產品規格的增高，功能安全就會變得越來越重要，會直接影響到行車安全，或一些關鍵環節的用戶體驗。在這一情況下，Tier1和主機廠其實就對芯片的功能安全認證有了更高的要求。
目前已量產的懸架控制器產品，如明然科技、聯合電子的產品，其MCU也均已通過了TUV萊茵的 ASIL-D 級功能安全產品認證。
不過，功能安全認證的投入比較大，同時也取決于一家公司所部署的產品生態位。
李曉飛說，很多國內廠家主攻入門級MCU，主要用于一些非關鍵應用領域的國產替代，客戶對于功能安全的要求并不高，更關心的是質量穩定性、可靠性以及成本。之前國內汽車 MCU 的初創公司或相關領域的一些企業，主要的業務也是一些相對入門的產品，所以當時功能安全問題不會那么突出。
相反，國際上的友商在功能安全流程建立之后，很早就開始按照該流程去開發產品了，所以在國際上，包括ASIL在內的認證屬于標準和基礎。
但是國內無論是半導體設計還是流程體系相對都會更晚一些，同時國內有相關know-how的人也會更少，所以對于國內的半導體廠商來說，這是汽車行業的必經之路，但也困難重重，相信后續整個國產芯片行業也應該會快速跟進。
現在很多公司都陸續建立功能單安全流程體系并對外宣發，這是第一步，也是拿到產品功能安全認證的基礎。
李曉飛認為，國內很多友商正走在產品認證的道路上，可能會選擇不同的認證機構，但總體目標都是一致的。全行業已然達成共識，特別是中端、高端的MCU 或者 SoC，對功能安全認證的要求會更為明確。
（文中李曉飛為化名）
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