ソフトウェア デファインド ビークルは、コストを大幅に削減し、高度な機能の市場投入までの時間を短縮できる新しい方法論や技術アプローチなど、自動車エコシステム全体での活動の高まりを推進しています。
SDV アプローチには、複数の概念が含まれます。これは、EV、運転支援技術、完全自動運転、その他多数の機能やサービスを接続するモデリング アプローチとして考えると役立ちます。 SDV は、ソフトウェアとハードウェアの両方がどのように相互運用するかを示す青写真のように機能すると同時に、予測可能な結果で調整を行うのに十分な柔軟性を備えています。
「過去 5 年間で、多くのことが自動車業界を揺るがしました」と、自動車製品およびソフトウェア ソリューション担当バイスプレジデントのスラジ ガジェンドラ氏は述べています。 腕。 「新型コロナウイルス感染症以前から、自動運転については多くの議論が行われていました。その後、新型コロナウイルスが発生し、期待はリセットされました。当時、2024 年か 2025 年までに道路上でレベル 4 またはレベル 5 の自律性が実現されるだろうという何気ない会話を人々と交わしたことを今でも覚えています。自動車業界の人々は、自律性は自動車業界で起こっている進化におけるパズルの XNUMX ピースにすぎないことに気づきました。」
ここに SDV が適しています。「ソフトウェア デファインド ビークルは自律性の向上を可能にしますが、同時に、今日私たちが運転する自動車においては、アップグレード、新しいアプリケーションの搭載、監視機能も重要です」とガジェンドラ氏は述べました。 。 「私たちはこの大規模な進化の真っ只中におり、それは自動車業界が通常では慣れていないペースで起こっています。多種多様な人材が業界を牽引しています。これは、従来の OEM から Tier 2023 へ、Tier 2024 から IP サプライヤーへというものではありません。サプライチェーン全体が大きく進化しています。現在、ソフトウェア開発者が参入し、新しいアプリケーションを提供しています。 2025 年はリセット以来、安定した年でした。 2027 年と 2028 年は、この進化がさらに速いペースで進むという点でエキサイティングなものになると予想しており、この進化は少なくともあと XNUMX ～ XNUMX 年は続くと予想しています。それまでに、ソフトウェア定義の車両が標準になる可能性がありますが、車両内で新しいアプリケーションの一部を使用できることは、XNUMX 年から XNUMX 年の時間枠で標準になるでしょう。」
SDV を実装すると、高度な自動車技術を実装するためのアドホックな増分変更方法論の困難を解決するのに役立ちます。
「自動車の『大きなこと』は定期的に変化しますが、現時点ではソフトウェア デファインド ビークルがすべてです」と、ハイブリッドおよび仮想システム担当バイスプレジデントのデビッド フリッツ氏は述べています。 Siemens Digital Industries Software。 「そして、業界で起こった他のすべての流行と同じように、新しいものの定義を理解し、標準化するには時間がかかります。ソフトウェア デファインド ビークルとは正確には何ですか?自動車業界はこうしたラベルに固執するのが大好きで、誰もがそれらを自分の進むべき方向に持っていきます。彼らが合体すると、これは私たちが少し前に話していたこととそれほど変わらないことがわかります。これは、自動車には非常に大きなチャンスがあると誰もが認識しているにもかかわらず、依然として非常に多くの失敗が見られるためです。多くの企業が廃業し、さらに統合が進んでいます。しかし、自動車エコシステムはついに、何が分からず、何を理解する必要があるのかを正確に理解できる段階に達しつつあります。 「
SDV コンセプトはしばらく前から広まっていましたが、多くの既存の自動車メーカーにはほとんど無視されてきました。 NVIDIA の自動車担当副社長であるダニー シャピロ氏は、同社が自動車向けテクノロジの開発を開始して以来、SDV アプローチが中心となってきたと述べました。 「車に搭載されるのは常にプログラム可能なコンピューターでした」と彼は言いました。 「私たちは自動車業界にチップを供給したことはありません。それは古いモデルでした。人々は「これは車の中でやるべきだ」と言うでしょう。よし、チップを設計しよう。」そのチップの機能をハードコーディングし、それをボックスに入れると、ティア 100 に送られることになります。その後、OEM はそれを車に搭載し、その 60 つのことを実行しました。あなたは二度とそれに触ることはありませんでした。これは本質的に、何十年にもわたる自動車産業の進化です。そして現在、ボンネットの下には XNUMX 個のこれらの ECU と XNUMX マイルの配線が存在します。しかし、私たちがソフトウェア デファインド コンピューターやソフトウェア デファインド 電話機を持っているとは言わないのと同じように、最終的には「ソフトウェア デファインド」を捨てて、単に自動車と呼ぶことができるようになるでしょう。」
ただし、だからといってこの傾向の重要性が薄れるわけではありません。電動化、運転支援、自動運転が依然として大きな目標である。課題は、これらを確実かつ迅速に、そして妥当なコストで実現する方法であり、SDV はそれらの目標の達成に役立ちます。
「これは 2023 年になっても変わりません」と、自動車部門 CTO のジュディ・カラン氏は述べています。 ANSYS。 「同時に、これらすべての製品が手頃な価格で効率的になるという全体的な傾向が見られます。確かに、誰もが電動車両に乗りたいと思っていますが、現時点では消費者は電動車両をそれほど簡単に購入していません。したがって、私たちはそれが実現することを望んでおり、多くのOEMがバッテリー工場を建設し、特定の年までに100％EVになると宣言しましたが、一部のOEMは消費者の協力が必要なため、減速しています。」
カラン氏は、EVの普及が遅れている主な理由を2つ挙げる。 「その 1 つは、EV が手頃な価格であることです」と彼女は言います。 「中国を除く世界中のどこでも、それは依然として内燃機関よりも大きな変化の塊です。もちろん、金利は役に立ちませんでした。 OEM とサプライヤーは、これらの電気自動車をより手頃な価格にする方法を真剣に考えています。それは、自動車の実際のコンポーネントの単価だけでなく、自動車の開発方法にもあります。より速く、より効率的に設計できれば、車両の価格にエンジニアリングコストを費やす必要はありません。また、消費者は依然として「私のライフスタイルは X、Y、Z である」という懸念を抱いています。この車は私が運転したいように運転させてくれますか?充電ステーションはありますか？とはいえ、充電インフラに関してはやるべきことがたくさんあります。」
SDVの役割
また、完全な自律性が信頼性が高く、広く普及するのに十分な手頃な価格になるまでには、やるべきことがたくさんあります。近い将来、真の焦点はADASにあります。
「自律性は複雑で、さまざまな環境、さまざまなシナリオ、人々、道路、天候、建物をすべて考慮すると、安全の観点から自分自身をカバーしていると考えると、自律性はさらに前進することになります。」カランさんは言った。 「自動車メーカーが何十億ドルを費やしたかについて多くのことが書かれており、フォードのような企業はコストを節約するために自律的な活動を停止しました。なぜなら、もう一つは、これらすべての傾向を次のように見ようとするときです。自動車メーカーにとって、それらすべてを行う余裕はありません。勝者を選ばなければならないため、人々は投資を遅らせています。しかし、自動運転から学んだすべてのおかげで、私たちは業界として、非常に重要な素晴らしい ADAS システムを開発しています。そして人々はその対価を支払うことになります。彼らは電化の費用を払うのでしょうか？おそらくですが、安全機能にお金を払いたくないという人は稀です。フォードでの勤務中に、ADAS は自分自身であれ、子供であれ、高齢者であれ、親であれ、誰であれ、人々は安全を求めているため、人々がお金を払うものであることに気づきました。」
SDV アプローチは、これをより迅速かつ効率的に達成する方法ですが、それを実現するにはエコシステムが必要です。 「顧客が自分のペースで SDV に移行できるように、スケーラブルな半導体ソリューションのラインナップを提供することが重要です」と、デジタル システム アーキテクチャ担当シニア ディレクターのダニエル シスコ氏は述べています。 ルネサスエレクトロニクス。 「これは、すべての車両範囲とソフトウェア アプリケーションをカバーする柔軟性が重要であることを意味します。」
この時点で、ルネサスは次世代 R-Car Gen5 SoC のロードマップを発表しました。これは、モデル、アプリケーション、車両クラスを超えたアプリケーションに最適なスケーラブルなファミリーです。
同様に、FPGA はその固有の柔軟性により、今後もこの分野で役割を果たし続けるでしょう。 「一般的な高級車には 8 ～ 10 個のチップが搭載されていると推定されており、自動車に FPGA が搭載されるのは間違いありません」と CEO のジェフ・テイト氏は述べています。 Flex LogixFPGA が ADAS および SDV アプリケーションに使用されていることを指摘しています。 「人々は柔軟性を求めて、おそらくソフトウェア デファインド アプローチのために FPGA を使用していますが、量が増えるにつれて、FPGA は高価で、大きく、消費電力が高く、他にも多くのチップがあるため、人々は FPGA を統合することを検討するでしょう。隣接するプロセッサチップ。これにより電力コストは削減されますが、ある程度の柔軟性は維持されます。また、FPGA が組み込まれているため、FPGA チップと同じパフォーマンスを実現できます。時間が経つにつれて、FPGA が自動車に導入されると、組み込み FPGA が自動車でますます使用されるようになるでしょう。」
進化する自動車アーキテクチャには他にも課題があります。自動車業界の車載ソフトウェアがより複雑かつ大規模になる中、半導体企業はソフトウェア開発をどのように管理して複雑さを軽減し、市場投入までの時間を短縮しているのでしょうか?ルネサスのシスコ氏は、MCUやSoC、さらには高性能デジタルコンピューティング製品の世代間で共通のソフトウェアフレームワークを使用することで、開発時間を短縮し、高度な再利用が可能になると述べた。 「ルネサスは、仮想プラットフォームを使用した初期開発に重点を置いています。 開発ツールをサポートするプラットフォームです」と彼は言いました。
自動車のサイバーセキュリティ
自動車アプリケーションにおけるサイバーセキュリティは常に懸念事項であり、SDV アプローチはここでも役立ちます。
「2024年、自動車業界は、法規制の強化とハードウェアの脆弱性に対する認識の高まりにより、引き続き半導体チップのセキュリティに重点を置くことになるだろう」と同社CEOのアンドレアス・キュールマン氏は述べた。 サイクル。 「EU のサイバーレジリエンス法 (CRA) や米国サイバーセキュリティ・インフラストラクチャー・セキュリティー庁 (CISA) のハードウェア部品表 (HBOM) フレームワークなどの主要な規制イニシアチブは、製品のライフサイクル全体を通じて安全な方法論を強調することにより、世界標準を形成しています。特に、CRA は違反に対して重大な罰則を課し、その額は最大 15 万ユーロまたは世界売上高の 2.5% に達し、セキュリティをチップ設計に統合することの重要性を強調しています。 ICEを搭載したマカンをEUで2024年に廃止するというポルシェの決定は、特にサイバーセキュリティ要件が確立される前に開発された車両に対するこれらの規制の影響を例示している。」
ISO/SAE 21434 などの規格に基づいて、自動車業界は、設計と製造の初期段階からサイバー脅威に対する車両の回復力を強化する「設計によるセキュリティ」アプローチを提唱しています。 「ハードウェアの永続的な脆弱性の性質を考慮して、大手半導体ベンダーは従来の方法を超えた堅牢なセキュリティ保証の実践を求めています」とキュールマン氏は述べています。 「2024 年に向けて、この考え方を促進し強化するために、セキュリティ、設計、検証チーム間の協力への期待が高まっています。脅威が拡大する可能性を予測することで、脆弱性への対処とセキュリティ防御の強化に対する業界の取り組みが拡大し、より回復力と安全性の高い自動車業界への道が開かれることになります。」
Bart Stevens 氏、製品マーケティング担当シニア ディレクター ラムバスのセキュリティ部門は、自動車 OEM に対して、セキュリティ一般とセキュリティ実装、つまり市場リスクを軽減しながら堅牢かつ安全な方法で実装する方法について教育する取り組みが継続的に行われていると述べました。
「その情報は OEM 自体によって収集される可能性があります。あるいは、OEM はその情報を利用して、ティア 1 やティア 2 に至るまでのバリュー チェーンに影響を与える可能性があります」と Stevens 氏は述べています。 「目標は、誰かがデザインを手に取り、それをシリコンのレゴブロックのように使えるようにすることです。それが堅牢なテスト環境を備えた堅牢な設計であり、優れたサポートとドキュメントがあり、さまざまな自動車およびセキュリティ規格に対して認定されている場合、この認定された設計は顧客のリスク軽減に役立ちます。従来であれば、依然として設計を認証する必要があります。ほとんどの場合、営業担当者から「これは良いものですよ」という大きな約束をして知財を取得することになります。それをシリコンに入れれば、認証をお手伝いします。」しかし今では、証明書を叩きつけて、「これは認定されました」と言えるようになりました。中断したところから再開できます。そして、私たちの設計を変更しない場合は、これを使用して認証を迅速化することができ、さらに重要なことに、すでにシリコンを持っていて、そうでなければ戻ってマスクセットを変更する必要がある場合に合格し、不合格になることはありません。」
地域的な違いにより、別の問題が発生する可能性があります。 「世界中で製品を販売している場合、中国が導入させる暗号化アルゴリズムが米国のものとは異なるということが起きている」とFlex LogixのTate氏は述べた。 「つまり、2 つの異なるチップを構築する必要がある可能性があり、非常に高価で、より多くのエンジニアリングが必要となり、スケジュールが遅れます。そして今度は在庫を 2 倍にしなければなりません。中国での売上が米国よりも早く伸びたらどうなるでしょうか?米国のチップと一緒に発送することはできません。そのため、そのような状況にある顧客 (ラップトップやタブレットなど) は、プロセッサー間にセキュリティ機能を配置できるプログラム可能なアプローチを求めています。ただし、プロセッサーは常に十分な速度があるとは限らないため、FPGA がそのために使用されます。中国には大きな自動車市場があるため、これは将来的には自動車業界でも問題になるだろう。」
システム全体の懸念事項
自動車関連のユースケースでは、機能安全とサイバーセキュリティが最重要課題であり、どちらもシステム全体の問題です。 「それは自動運転や特定の用途だけではありません」とArmのガジェンドラ氏は言う。 「車に関係することは何でも、命がかかっているのですから。自動車は、レベル 2 プラスの自動運転であっても、レベル 5 であっても、期待されている機能を確実に実行する必要があります。適切に機能する必要があります。また、故障が発生した場合には、安全な状態に戻るか、ドライバーが問題を完全に制御できるように問題があることをドライバーに知らせることができる必要があります。」
ここでも SDV アプローチが役に立ちます。 「従来の自動車業界に長く携わっている人と話すと、分散コンピューティング アーキテクチャの利点は、ブレーキ システムを、たとえばインフォテインメント システムから完全に分離できることだと言うでしょう。」ガジェンドラ氏は指摘した。 「彼らはこう言うでしょう、『ほら、実際に車両の故障や車両の機能を処理する私のコンピューターは、音楽を再生するあなたから完全に隔離されているのです。私のブレーキシステムにそのような問題がないことを確認します。」しかし、これらすべての機能を中央の自動車コンピューティング プラットフォームに統合すると、インフォテインメント システム ソフトウェアに不具合が発生し、何らかの理由で誤動作した場合でも、そこで命を落とす人はいません。好きな曲が流れません。大丈夫。しかし、アーキテクチャを統合した今、そのソフトウェアの不具合が車両の機能に干渉するのであれば、それは問題です。高速道路を時速 70 マイルで走行しているときにソフトウェアの不具合や干渉が発生することは望ましくありません。また、時速 70 マイルで走行しているときに車が自動的にソフトウェアをアップグレードすることも望ましくありません。別の例としては、ロンドンで車を運転する人のために、駐車アプリ会社が支払ゲートウェイ情報を渡す必要があるようになりました。クレジット カードの詳細を伝えなければならないため、セキュリティ面にも注意が必要です。アプリ会社が提供する機能を誰でも快適に使用するには、適切なサイバーセキュリティ ガイドラインに従っていることを保証する必要があります。」
基準は必要だが十分ではない
SDV の設計、開発、展開に対する自動車エコシステムの認識と要望により、これを実現するために自動車業界全体で協力するために多くのグループが結集しました。 2023 年 XNUMX 月、AUTOSAR、COVESA、Eclipse SDV、SOAFEE は、XNUMX つのコンソーシアム内だけでなく、コンソーシアム間でのコラボレーションが必要であることに気づきました。その結果、SDV アライアンスの「コラボレーションのコラボレーション」が生まれ、各コンソーシアムが SDV にもたらす貢献を明確にし、相互接続性と相乗効果を実証するために積極的に協力することができました。
SDV Allianceの発表によると、協力の主な目的はSDVエコシステムにおける取り組みを調整することであり、これらの各取り組みや他の外部組織によるSDVに関する既存の説明を受け入れることで、SDV Allianceは明確な合意に達する予定だという。 SDV を構成するものの統一された定義。その後、アライアンスは各組織のさまざまなテクノロジー、方法論、標準を検討し、SDV の開発に向けてどのように連携できるかを示します。
SDV は単一の業界コンソーシアムで扱うには概念的に複雑すぎることを認識し、各組織のコア コンピテンシーとさまざまな実行環境に注目することで、アライアンスはこれらのスキルをプールして共同の SDV ビジョンを作成します。 SDV Alliance は、さまざまな企業間の技術的な連携を紹介することも計画しています。
図 1: SOAFEE ベースの車両アーキテクチャ。出典: アーム
シーメンスのフリッツ氏は、2024 年後半には、業界の動向を真に理解している自動車エコシステムのプレーヤーが明らかになるだろうと予想しています。 「私たちは、SDVを現実にするために何が必要かについて全体的な視点を持つ人々に会い始めるでしょう。私はスマートフォンを振り返るのが好きです。なぜなら、非常に多くの新しい方法論がスマートフォンに実装され、現在ではそれらが主流になっているからです。ハードウェアをテープアウトする前にソフトウェアを実行できるなどの機能については、私たちは 15 年間取り組んできました。しかし、自動車会社にとってそれは黒魔術のように思えます。ソフトウェア デファインド ビークルとは、ハードウェアが何を行うかをソフトウェアが定義する必要があることを意味すると説明すると、「ハードウェアが存在しない場合、どうやってそれを行うのですか?」と尋ねられます。それを理解するための完全な方法論があります。そして彼らは『そのソフトウェアが存在しなかったらどうなるの?』と尋ねるでしょう。」
もちろん、ハードウェアとソフトウェアの合成を行うツールもあります。 「自動車会社にとって、何が必要なのか正確にはわかっていないが、始めるのに適した場所があることを理解し始めている」とフリッツ氏は語った。 「彼らは、『これ』のように振る舞うべきであり、『あれ』のように振る舞うべきであることを知っています。そのような動作をするハードウェアとソフトウェアを生成する開発システムがあるため、メトリクスを収集して「いいえ、それは正しくありません」と判断できます。それを解決したら、ソフトウェア パスとハードウェア パスに分割し、ハードウェアのより詳細なモデルを開発し、戻ってソフトウェアのより詳細な実装を実行して、まだ計画通りに進んでいるかどうかを確認できます。それがソフトウェアデファインドビークルです。それには SOAFEE やアジャイル手法が必要ですが、その下にあるこのプロセスとそれをサポートするツールがなければ、それは単なる夢物語にすぎません。一部の企業はそのことに気づき始めています。ただし、ここでは方法論の変更がいくつか必要になります。私たちは、単に「ティアワンから入手したデータシートがあります」と言うだけではなく、ソフトウェアのワークロードに基づいてハードウェアが何を行うかを決定できるところまで到達する必要があります。どれが一番好きですか？」
まとめ
ますます複雑化する車両には、古いアプローチが機能しないことは一般によく理解されています。その結果、多くの EDA プロジェクトはすでに自動車分野で SDV アプローチを活用することを検討しています。
「最終的には、いくつかの詳細なハードウェア要件とソフトウェア要件が決定される予定です」とフリッツ氏は言いました。 「その後、自動車会社は、過去 5 ～ 6 年間進化してきた OEM によって推進される要件に基づいて、提案依頼や見積もり依頼を行います。 OEM が「自分の運命は自分でコントロールしなければならない」と言っていることが、ついに実現しつつあります。ベンダーに動かされるのではなく、ベンダーを動かすためのツールと専門知識を社内に持たせる必要があります。」
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