رایانش متمرکز مرکزی خودرو و چیپلت‌های چندهسته‌ای
حذف ده‌ها میکروکنترلر متفرق و تولد یک سوپرکامپیوتر متمرکز؛ پلتفرم‌های چیپلتی Central Compute در خودروهای برقی کابین و خودران را یکپارچه کردند.
- تحلیل موشکافانه دگرگونی بنیادین در معماری الکترونیک و نرم‌افزار خودروهای هوشمند دوران کنونی با گذار از ساختارهای متفرق چندده ECU به رایانش متمرکز مرکزی (Central Vehicle Compute) بر پایه چیپلت‌های ترکیبی چند قالبی (Multi-Die Chiplets). بررسی نحوه ادغام بی‌درنگ محاسبات سنگین ادراک بصری رانندگی خودران سطح ۴ با سیستم اطلاعات سرگرمی و خوشه‌های کابین در یک واحد متمرکز، کاهش صدها کیلوگرم سیم‌کشی مسی، استانداردسازی ارتباطات ۱۰ گیگابیتی TSN خودرویی و تحقق واقعی معماری خودروهای تمام نرم‌افزارمحور (SDV).
- بررسی جامع ابعاد فنی و کاربردی توسط تحریریه ماگ بیت.
- پیش‌بینی اثرات کوتاه‌مدت و بلندمدت بر اکوسیستم فناوری.
کابوس معماری توزیع‌شده سنتی؛ چرا صنعت خودرو نیازمند پردازش متمرکز شد؟
تا همین اواخر، یک خودروی لوکس مدرن شامل بیش از ۱۰۰ تا ۱۵۰ واحد کنترل الکترونیکی مجزا (ECU) بود که توسط ده‌ها تامین‌کننده قطعات مختلف توسعه داده شده بودند. یک کامپیوتر کوچک برای کنترل کیسه هوا، دیگری برای سانروف، یکی برای مدیریت موتور و دیگری برای نمایشگر داشبورد تعبیه شده بود. اتصال این واحدهای نامتجانس به بیش از ۵ کیلومتر دسته‌سیم مسی سنگین با وزن بالای ۶۰ کیلوگرم نیاز داشت.
با اضافه شدن سیستم‌های پیشرفته رانندگی خودران (ADAS)، جریان عظیم داده‌های چند ده گیگابیتی ناشی از دوربین‌های ۸ مگاپیکسلی، رادارهای آرایه‌فازی و لیدارهای سالیداستیت دیگر نمی‌توانست از گذرگاه‌های کهنه و کند CAN Bus عبور کند. خودروسازان برای هر به‌روزرسانی ساده نرم‌افزاری دچار سردرگمی می‌شدند و امکان ارتقای پیوسته خودرو در طول زمان وجود نداشت.
پیش از این در تشریح فرمان الکترونیکی بدون رابط مکانیکی Steer-by-Wire دیدیم که مکانیزم‌های حیاتی خودرو به کنترلرهای زمان‌حقیقی با افزونگی بالا وابسته‌اند. برای اداره کل این مجموعه پیچیده، به یک مغز مرکزی پردازشی نیاز بود که کنترل کلیه شریان‌های خودرو را در دست بگیرد.
معماری چیپلت‌های چند قالبی (Multi-Die Chiplets) و همگرایی بارهای کاری ناهمگن
راه‌حل انقلابی که امروزه به خطوط تولید خودروهای تجاری راه یافته، ادغام چیپلت‌های تخصصی در یک بسته واحد سیلیکونی (Single SoC Package) است. پلتفرم‌های رایانش مرکزی مدرن از پیوند میان یک قالب پردازنده مرکزی چند ده هسته‌ای با معماری پیشرفته، شتاب‌دهنده‌های هوش مصنوعی ماتریسی چندصد ترافلاپسی، پردازنده‌های گرافیکی رندرینگ کابین و میکروکنترلرهای ایمنی قفل‌شده (Lockstep Safety Cores) تشکیل شده‌اند.
این اجزا با رابط‌های فوق‌سریع باندپهن مانند UCIe (Universal Chiplet Interconnect Express) به یکدیگر متصل هستند که تاخیر ارتباطی میان چیپلت‌ها را به زیر چند نانوثانیه کاهش می‌دهد. هایپروایزرهای سخت‌افزاری تضمین می‌کنند که حتی اگر سیستم چندرسانه‌ای یا مرورگر کابین کرش کند، کوچک‌ترین اختلالی در عملکرد فرآیندهای حیاتی سطح ایمنی ASIL-D مانند ترمز اضطراری و فرمان رخ نخواهد داد.
در خودروهای جدید، شبکه‌های اترنتی خودرویی با سرعت ۱۰ تا ۲۵ گیگابیت بر ثانیه و پشتیبانی بومی از پروتکل زمان‌بندی حساس TSN (Time-Sensitive Networking)، داده‌های سنسورها را از جعبه‌های کنترلی منطقه‌ای (Zone Controllers) مستقیماً به این سرور مرکزی هدایت می‌کنند.
خودروهای واقعاً نرم‌افزارمحور (Software-Defined Vehicles) و ارتقای مداوم قابلیت‌ها
با متمرکز شدن سخت‌افزار، اصطلاح خودروی نرم‌افزارمحور (SDV) از یک شعار تبلیغاتی به واقعیتی ملموس تبدیل شده است. تمام قابلیت‌های شاسی، تعلیق، مدیریت حرارتی باتری و سناریوهای خودران در قالب سرویس‌های ابری بومی (Cloud-Native Microservices) بازتعریف شده‌اند.
خودروسازان می‌توانند با ارسال آپدیت‌های هوایی (OTA) شبانه، دقت مانورهای سبقت‌گیری در بزرگراه را بهبود بخشند، راندمان مصرف انرژی باتری را تا ۸ درصد افزایش دهند و جلوه‌های گرافیکی جدیدی به نمایشگرهای هدآپ کابین اضافه کنند.
این همگرایی با پیشرفت‌های باتری که در مقاله باتری‌های آند سیلیکون خالص و شارژ فوق‌سریع خودروهای برقی بررسی کردیم، به خودروها اجازه می‌دهد با نظارت بلادرنگ بر دمای هر سلول و مدیریت هوشمند جریان در طول سامانه‌های شارژ بی‌سیم دینامیک القایی در بزرگراه‌ها، طول عمر باتری را تا دو برابر نسبت به نسل‌های قبلی افزایش دهند.
تحقق رانندگی خودران سطح ۴ ایمن و بازتعریف تجربه سفر در جاده‌ها
قدرت پردازشی خیره‌کننده رایانش مرکزی خودرو، اجرای همزمان مدل‌های بینایی-زبانی-اقدام (VLA) و پیش‌بینی چندثانیه‌ای رفتار عابران و خودروهای اطراف را در شرایط آب‌وهوایی نامساعد مانند مه غلیظ و طوفان امکان‌پذیر ساخته است.
سرنشینان درون کابین خودرو دیگر صرفاً بیننده جاده نیستند؛ با به عهده گرفتن کامل هدایت توسط سامانه خودران سطح ۴، غربیلک فرمان جمع شده و کابین به یک دفتر کار ارگونومیک، سالن تماشای فیلم با صدای سه‌بعدی فراگیر یا مکانی برای استراحت با آرامش کامل مبدل می‌گردد.
دوران کنونی به عنوان نقطه پایان پیچیدگی سخت‌افزاری در صنعت خودرو در تاریخ خواهد ماند؛ جایی که صدها قطعه پراکنده جای خود را به یک مغز سیلیکونی خنک‌شونده با مایع دادند تا هوشمندی و ایمنی را به معنای واقعی به جاده‌ها هدیه کنند.
بیشتر از خودرو
