Softwaregedefinieerde voertuigen zorgen voor een golf van activiteit in het auto-ecosysteem, inclusief nieuwe methodologieën en technologische benaderingen die de kosten aanzienlijk kunnen verlagen en de time-to-market voor geavanceerde functies kunnen verkorten.

De SDV-aanpak omvat meer dan één concept. Het helpt om het meer te zien als een modelleringsaanpak die elektrische voertuigen, rijhulptechnologie en volledig autonoom rijden met elkaar verbindt, evenals een hele reeks andere functies en diensten. SDV's werken als blauwdrukken voor de manier waarop zowel software als hardware samenwerken, terwijl ze ook flexibel genoeg zijn om aanpassingen door te voeren met voorspelbare resultaten.

“In de afgelopen vijf jaar hebben veel dingen de auto-industrie wakker geschud”, zegt Suraj Gajendra, vice-president voor autoproducten en softwareoplossingen bij Arm. “Ook vóór Covid was er veel discussie rond autonoom rijden. Toen sloeg Covid toe en werden de verwachtingen gereset. Ik herinner me nog dat ik toen informele gesprekken voerde met mensen dat we in 2024 of 2025 autonomie op niveau 4 of 5 op de weg zullen hebben. In de auto-industrie realiseerde men zich dat autonomie slechts een stukje van de puzzel is in de evolutie die gaande is in de auto-industrie.”

Dit is waar SDV's in passen. "Het softwaregedefinieerde voertuig maakt een betere autonomie mogelijk, maar tegelijkertijd is het ook belangrijk in de auto's waarin we rijden vanwege de mogelijkheid om te upgraden, nieuwe toepassingen te hebben en dingen te kunnen monitoren", zei Gajendra. . “We zitten midden in deze enorme evolutie, en het gebeurt in een tempo waar de auto-industrie normaal gesproken niet aan gewend is. Er zijn veel verschillende soorten mensen die de sector besturen. Het zijn niet de traditionele OEM's van Tier Ones tot Tier Twos van IP-leveranciers. De hele supply chain evolueert enorm. Er zijn nu softwareontwikkelaars die nieuwe toepassingen aanbieden. 2023 was een stabiliserend jaar sinds de reset. Ik verwacht dat 2024 en 2025 spannend zullen zijn in de zin dat deze evolutie in een veel sneller tempo zal toenemen, en ik zie dat deze evolutie zich nog minstens drie of vier jaar zal voortzetten. Tegen die tijd zal het softwaregedefinieerde voertuig waarschijnlijk een norm zijn, maar het kunnen gebruiken van enkele van de nieuwe toepassingen in voertuigen zal in de periode 2027-2028 een norm zijn.”

Eenmaal geïmplementeerd kunnen SDV's helpen bij het oplossen van de problemen van ad-hoc, incrementele veranderingsmethoden voor het implementeren van geavanceerde autotechnologieën.

“Het ‘grote ding’ in de automobielsector verandert regelmatig, maar op dit moment draait het allemaal om softwaregedefinieerde voertuigen”, zegt David Fritz, vice-president hybride en virtuele systemen bij Siemens Digital Industries-software. “En net als bij elke andere rage in de sector, duurt het een tijdje om de definities van vrijwel alles wat nieuw is, te achterhalen en te normaliseren. Wat is een softwaregedefinieerd voertuig precies? De auto-industrie houdt ervan om aan deze labels vast te houden, en dan neemt iedereen ze mee in welke richting ze ook gaan. Als ze eenmaal samenkomen, ontdekken ze dat dit niet erg verschilt van waar we het nog niet zo lang geleden over hadden. Dit komt omdat iedereen ziet dat er zoveel mogelijkheden liggen in de automobielsector, terwijl we toch nog steeds heel veel mislukkingen zien. Veel bedrijven gaan failliet en we zien nog steeds meer consolidatie. Het auto-ecosysteem bereikt echter eindelijk het punt waarop ze precies begrijpen wat ze niet weten en wat ze moeten uitzoeken. “

Het SDV-concept bestaat al een tijdje, maar werd grotendeels genegeerd door veel gevestigde autofabrikanten. Danny Shapiro, vice-president voor automotive bij NVIDIA, merkte op dat de SDV-aanpak centraal staat sinds zijn bedrijf technologie voor auto's begon te ontwikkelen. "Het was altijd een programmeerbare computer die in de auto zat", zei hij. “Wij zijn nooit een chipleverancier voor de auto-industrie geweest. Dat was het oude model. Mensen zouden zeggen: 'We moeten dit in de auto doen. Oké, laten we een chip ontwerpen.' Je zou de functies in die chip hardcoderen, en je zou die in een doos stoppen, en het zou naar een Tier One gaan. Vervolgens stopte de OEM het in de auto, en dat ene ding deed het. Je hebt het nooit meer aangeraakt. Dat is in wezen de evolutie van de auto-industrie gedurende vele decennia. En nu zijn er 100 van deze ECU's onder de motorkap en 60 mijl draad. Maar net zoals we niet zeggen dat we een softwaregedefinieerde computer of een softwaregedefinieerde telefoon hebben, zullen we uiteindelijk het ‘softwaregedefinieerde’ kunnen laten vallen en het gewoon een auto kunnen noemen.”

Dat doet echter niets af aan de betekenis van deze trend. Elektrificatie, rijhulp en autonomie blijven de grote doelstellingen. De uitdaging is geweest hoe deze op een betrouwbare, snelle en tegen redelijke kosten te realiseren, en SDV's helpen deze doelen te bereiken.

“Dit is onveranderd ten opzichte van 2023”, zegt Judy Curran, CTO voor automotive bij Ansys. “Tegelijkertijd zie ik voor al deze zaken een overkoepelende trend van betaalbaarheid en efficiëntie. Ja, we willen allemaal geëlektrificeerde voertuigen besturen, maar op dit moment kopen consumenten deze niet zo gemakkelijk. Dus hoe graag we dat ook willen, en veel OEM’s hebben batterijfabrieken gebouwd en verklaard dat ze tegen een bepaald jaar 100% EV zullen zijn, sommige doen het langzamer omdat de consument mee moet.”

Curran wijst op twee belangrijke redenen voor het vertragen van de adoptie van elektrische voertuigen. “Een daarvan is de betaalbaarheid van elektrische voertuigen”, zegt ze. “Het is nog steeds een stuk verandering, meer dan een verbrandingsmotor overal ter wereld, behalve in China. Dan hebben de rentetarieven natuurlijk niet geholpen. OEM's en leveranciers denken er echt over na hoe ze deze elektrische voertuigen betaalbaarder kunnen maken, en dat zit in de stukprijs van de eigenlijke componenten in het voertuig, maar ook in de manier waarop ze voertuigen ontwikkelen. Als ze ze sneller en efficiënter kunnen ontwikkelen, hoeven ze de kosten van de engineering niet over de prijs van het voertuig te verdelen. Ook zijn er nog steeds zorgen bij consumenten over 'Mijn levensstijl is x,y,z. Kan ik met dit voertuig rijden zoals ik wil rijden? Komen er laadstations?' Dat gezegd hebbende, is er nog veel werk aan de winkel op het gebied van de laadinfrastructuur.”

De rol van SDV's
Er moet ook nog veel werk worden verzet voordat volledige autonomie betrouwbaar en betaalbaar genoeg is voor brede adoptie. In de nabije toekomst ligt de echte focus op ADAS.

“Autonomie is ingewikkeld, en als je naar alle verschillende omgevingen, alle verschillende scenario’s en mensen en wegen, weer en gebouwen kijkt, en dan denkt dat je jezelf vanuit een veiligheidsperspectief hebt afgedekt, gaat de autonomie verder reiken,” zei Curran. “Er wordt veel geschreven over hoeveel miljarden dollars er door de autofabrikanten zijn uitgegeven, en sommigen zoals Ford hebben hun autonome activiteiten stopgezet om geld te besparen. Als autofabrikant kun je het je niet veroorloven om ze allemaal te doen. Je moet je winnaars selecteren, en dus vertragen mensen hun investeringen. Vanwege al het leren van autonoom ontwikkelen wij als industrie echter ongelooflijke ADAS-systemen, wat erg belangrijk is. En daar zullen mensen voor betalen. Zullen ze betalen voor elektrificatie? Misschien, maar het komt zelden voor dat iemand zegt dat hij niet wil betalen voor een veiligheidsvoorziening. Tijdens mijn jaren bij Ford ontdekte ik dat ADAS iets was waar mensen voor zouden betalen, want of het nu zijzelf zijn, hun kinderen, hun ouderen, ouders, wie dan ook, mensen willen veiligheid.”

Een SDV-aanpak is een manier om dat sneller en efficiënter te bereiken, maar vereist een ecosysteem om het levensvatbaar te maken. “Het is belangrijk om een ​​schaalbaar aanbod van halfgeleideroplossingen te bieden, zodat klanten in hun eigen tempo de overstap naar SDV’s kunnen maken”, zegt Daniel Sisco, senior director voor digitale systeemarchitectuur bij Renesas Electronics. “Dit betekent dat flexibiliteit om alle voertuigreeksen en softwaretoepassingen te dekken van cruciaal belang is.”

Tot nu toe heeft Renesas een routekaart aangekondigd voor de volgende generatie R-Car Gen5 SoC, een schaalbare familie die perfect is voor toepassing in verschillende modellen, toepassingen en voertuigklassen.

In dezelfde geest zullen FPGA's hier een rol blijven spelen vanwege hun inherente flexibiliteit. “Er zitten zeker FPGA’s in auto’s, met naar schatting acht tot tien chips in een typische high-end auto”, zegt Geoff Tate, CEO van FlexLogix, waarbij wordt opgemerkt dat FPGA's worden gebruikt voor ADAS- en SDV-toepassingen. “Mensen gebruiken FPGA’s vanwege flexibiliteit, misschien vanwege de softwaregedefinieerde aanpak, maar naarmate de volumes stijgen – aangezien FPGA’s duur, groot en energieverslindend zijn, en er veel andere chips zijn – zullen mensen proberen de FPGA te integreren in een aangrenzende processorchip. Dat verlaagt de energiekosten, maar behoudt enige flexibiliteit. En met ingebouwde FPGA kunnen we dezelfde prestaties leveren als de FPGA-chip. In de loop van de tijd zullen FPGA’s in de automobielsector ertoe leiden dat ingebedde FPGA’s steeds vaker in de automobielsector worden gebruikt.”

Er zijn nog andere uitdagingen bij de evoluerende auto-architectuur. Nu de autosoftware in de auto-industrie complexer en uitgebreider wordt, hoe gaan halfgeleiderbedrijven dan om met de softwareontwikkeling om de complexiteit te verminderen en de time-to-market te versnellen? Sisco van Renesas zei dat door het gebruik van een gemeenschappelijk softwareframework voor MCU's en SoC's, maar ook voor generaties hoogwaardige digitale computerproducten, de ontwikkelingstijd kan worden verkort en een hoge mate van hergebruik mogelijk kan worden gemaakt. “Renesas heeft een sterke focus op vroege ontwikkeling met behulp van virtuele platforms, evenals op een verenigde wolk platform om ontwikkelingstools te ondersteunen”, zei hij.

Cyberbeveiliging in de automobielsector
Cyberbeveiliging in automobieltoepassingen is altijd een punt van zorg, en de SDV-aanpak kan hier ook helpen.

“In 2024 zal de auto-industrie een scherpe focus blijven hebben op de beveiliging van halfgeleiderchips als gevolg van toegenomen wetgevend toezicht en een groeiend bewustzijn van hardwarekwetsbaarheden”, zegt Andreas Kuehlmann, CEO van Cycuiteit. “Belangrijke regelgevende initiatieven, zoals de Cyber ​​Resilience Act (CRA) van de EU en het hardware bill of materials (HBOM) raamwerk van de Amerikaanse Cybersecurity and Infrastructure Security Agency (CISA), geven vorm aan mondiale standaarden door de nadruk te leggen op veilige methodologieën gedurende de levenscyclus van een product. De CRA legt met name aanzienlijke boetes op voor niet-naleving, die kunnen oplopen tot € 15 miljoen of 2.5% van de wereldwijde omzet, wat het belang onderstreept van het integreren van beveiliging in het chipontwerp. Het besluit van Porsche om de ICE-aangedreven Macan in 2024 in de EU stop te zetten, illustreert de impact van deze regelgeving, vooral voor voertuigen die zijn ontwikkeld vóór de vaststelling van cyberbeveiligingseisen.”

Geleid door normen als ISO/SAE 21434 pleit de automobielsector voor een 'security by design'-aanpak om de veerkracht van voertuigen tegen cyberdreigingen te vergroten vanaf de vroege stadia van ontwerp en productie. “Gezien de aard van aanhoudende hardwarekwetsbaarheden, roepen toonaangevende leveranciers van halfgeleiders op tot robuuste beveiligingspraktijken die verder gaan dan traditionele methoden”, aldus Kuehlmann. “Nu we 2024 ingaan, wordt er steeds meer verwacht dat samenwerking tussen beveiligings-, ontwerp- en verificatieteams deze mentaliteit zal bevorderen en versterken. Door te anticiperen op de mogelijkheid van escalerende bedreigingen, zal de inzet van de industrie om kwetsbaarheden aan te pakken en de veiligheidsverdediging te verbeteren, groeien, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor een veerkrachtiger en veiliger autolandschap.”

Bart Stevens, senior directeur productmarketing voor De veiligheidsafdeling van Rambus, zei dat er voortdurend wordt gewerkt aan het voorlichten van OEM's in de auto-industrie over beveiliging in het algemeen, evenals over de implementatie van beveiliging - hoe dit op een robuuste en veilige manier kan gebeuren, terwijl ook het marktrisico wordt verminderd.

“Die informatie kan door de OEM zelf worden opgepikt, of ze zullen die gebruiken om de waardeketen tot aan de Tier Ones en Tier Twos te beïnvloeden”, aldus Stevens. “Het doel is om iemand een ontwerp te laten oppikken en te gebruiken als een LEGO-blok in silicium. Als het een robuust ontwerp is, met een robuuste testomgeving, goede ondersteuning en documentatie heeft en nu gecertificeerd is volgens de verschillende automotive- en veiligheidsnormen, helpt dit gecertificeerde ontwerp de risico's van klanten te verminderen. Traditioneel zouden ze hun ontwerp nog steeds moeten certificeren. In de meeste gevallen kregen ze IP met een grote belofte van een verkoper die zei: 'Hé, dit is goed spul. Stop het in silicium en wij helpen je door de certificering heen.' Maar nu kunnen we er een certificaat op plakken en zeggen: 'Dit is gecertificeerd.' Je kunt verdergaan waar we gebleven waren. En als u ons ontwerp niet wijzigt, kunt u dit gebruiken om uw certificering te versnellen, en nog belangrijker: slagen en niet falen als u al silicium heeft en anders terug zou moeten gaan om de maskerset te vervangen.'”

Regionale verschillen kunnen andere problemen veroorzaken. “Als je wereldwijd producten verkoopt, gebeurt het dat de versleutelingsalgoritmen die China je laat implementeren anders zijn dan die in de VS”, zegt Tate van Flex Logix. “Dat betekent dat je misschien twee verschillende chips moet bouwen, wat erg duur is, veel meer techniek vergt en de planning vertraagt. En nu moet je de inventaris verdubbelen. Wat als uw verkopen in China sneller stijgen dan in de VS? Je kunt ze de Amerikaanse chips niet sturen. Dus klanten in die situatie – en dit zijn laptops, tablets, enzovoort – zijn op zoek naar een programmeerbare aanpak waarbij ze de beveiligingsfuncties tussen processors kunnen plaatsen. Maar processors zijn niet altijd snel genoeg, dus daarvoor wordt FPGA gebruikt. Dat zal in de toekomst ook een probleem zijn voor de automobielsector, omdat er een grote Chinese markt voor auto’s bestaat.”

Systeembrede zorgen
Functionele veiligheid en cyberbeveiliging zijn van cruciaal belang als het gaat om elk auto-gerelateerd gebruik, en beide zijn systeembrede problemen. “Het gaat niet alleen om autonoom rijden of een specifieke toepassing”, zegt Gajendra van Arm. “Het is alles wat je met de auto te maken hebt, want er staan ​​levens op het spel. De auto moet ervoor zorgen dat hij de functies vervult die hij moet doen, of het nu niveau 2 plus autonomie is of niveau 5. Hij moet goed functioneren. En als er een storing is, moet deze in een veilige toestand kunnen komen of de bestuurder kunnen laten weten dat er een probleem is, zodat hij de volledige controle over het probleem kan overnemen.”

Ook hier kan de SDV-aanpak helpen. “Als je met iemand praat die al heel lang in de traditionele auto-industrie zit, zullen ze zeggen dat het voordeel van een gedistribueerde computerarchitectuur is dat ze ervoor kunnen zorgen dat het remsysteem volledig geïsoleerd is van bijvoorbeeld het infotainmentsysteem,” merkte Gajendra op. “Ze zullen zeggen: 'Kijk, mijn computers die het voertuig kapot maken en alle voertuigfuncties zijn volledig geïsoleerd van het afspelen van muziek. Ik zorg ervoor dat er geen problemen ontstaan ​​met mijn remsysteem.' Maar als ze al deze functies consolideren in een centraal computerplatform voor auto's, als er een fout in de software van het infotainmentsysteem zit, en als deze om wat voor reden dan ook niet goed functioneert, zal niemand daar zijn leven verliezen. Mijn favoriete nummer speelt niet. Prima. Maar als die softwarefout de functie van een voertuig verstoort, nu we de architectuur hebben geconsolideerd, dan is dat een probleem. U wilt geen softwarefout of interferentie hebben als u 70 kilometer per uur op de snelweg rijdt, of u wilt niet dat de auto automatisch de software upgradet als hij 70 kilometer per uur rijdt. Een ander voorbeeld is dat bijvoorbeeld mensen die in Londen rijden, het parkeerapp-bedrijf nu over betalingsgateway-informatie beschikt die moet worden doorgegeven. Er zijn creditcardgegevens die moeten worden doorgegeven, dus er zijn ook veiligheidsaspecten waar ze voor moeten zorgen. Als iedereen zich op zijn gemak wil voelen bij het gebruik van de functies die het app-bedrijf biedt, moet hij er zeker van kunnen zijn dat de juiste cyberbeveiligingsrichtlijnen worden gevolgd.”

Normen noodzakelijk, maar niet voldoende
Met de erkenning en wens van het auto-ecosysteem om SDV’s te ontwerpen, ontwikkelen en inzetten, zijn een aantal groepen samengekomen om in het hele autolandschap samen te werken om dat werkelijkheid te maken. In maart 2023 realiseerden AUTOSAR, COVESA, Eclipse SDV en SOAFEE zich dat samenwerking nodig was – niet alleen binnen één consortia, maar tussen hen. Dat leidde op zijn beurt tot de “samenwerking van samenwerkingsverbanden” van de SDV Alliantie, om de bijdragen die elk consortium aan SDV levert te helpen verduidelijken, en vervolgens om actief samen te werken om hun onderlinge verbondenheid en synergie aan te tonen.

Volgens de aankondiging van de SDV Alliance is het belangrijkste doel van de samenwerking het op één lijn brengen van de inspanningen in het SDV-ecosysteem, en door de bestaande beschrijvingen van SDV van elk van deze inspanningen, evenals van andere externe organisaties, te omarmen, zal de SDV Alliance het eens worden over een duidelijk doel. en uniforme definitie van wat een SDV inhoudt. De Alliantie zal vervolgens kijken naar de verschillende technologieën, methodologieën en standaarden van elke organisatie en laten zien hoe zij kunnen samenwerken voor de ontwikkeling van de SDV.

Erkennend dat de SDV conceptueel te complex is om in één brancheconsortium te worden behandeld, en door naar elk van de kerncompetenties en de gevarieerde uitvoeringsomgevingen van de organisatie te kijken, zal de Alliantie deze vaardigheden bundelen om een ​​gezamenlijke SDV-visie te creëren. De SDV Alliance is ook van plan om de technische afstemming tussen de verschillende bedrijven te laten zien.

Fig. 1: Op SOAFEE gebaseerde voertuigarchitectuur. Bron: arm

Fritz van Siemens verwacht dat in de tweede helft van 2024 de spelers in het auto-ecosysteem die de dynamiek van de sector echt begrijpen, duidelijk zullen worden. “We gaan mensen zien die een holistische kijk hebben op wat er nodig is om SDV werkelijkheid te maken. Ik kijk graag terug naar smartphones, omdat er zoveel nieuwe methodologieën voor smartphones zijn geïmplementeerd, en die nu mainstream zijn. Voor mogelijkheden zoals het kunnen draaien van de software voordat je de hardware afplakt, doen we dat al vijftien jaar. Maar dat lijkt zwarte magie voor de autobedrijven. Als je uitlegt dat door software gedefinieerde voertuigen betekent dat de software moet definiëren wat de hardware gaat doen, vragen ze zich af: 'Hoe doet het dat als de hardware niet bestaat?' Er is een hele methodologie om dat uit te zoeken. En dan zullen ze vragen: 'Wat als de software niet bestaat?'

Er zijn natuurlijk tools die hardware- en softwaresynthese uitvoeren. “De autobedrijven weten niet precies wat ze nodig hebben, maar ze beginnen te begrijpen dat er een goed beginpunt is”, aldus Fritz. “Ze weten dat het zich als ‘dit’ moet gedragen en zich als ‘dat’ moet gedragen. Er zijn ontwikkelingssystemen die bepaalde hardware en bepaalde software met dat gedrag genereren, zodat ze vervolgens de statistieken kunnen verzamelen en kunnen zeggen: 'Nee, dat klopt niet.' Zodra ze dat hebben opgelost, kunnen ze zich opsplitsen in het softwarepad en het hardwarepad, gedetailleerdere modellen van de hardware ontwikkelen en teruggaan en een meer gedetailleerde implementatie van de software uitvoeren om te zien of ze nog steeds op schema liggen. Dat is een softwaregedefinieerd voertuig. Dat vereist zaken als SOAFEE en een agile methodologie, maar zonder dit onderliggende proces en de tools om dit te ondersteunen, is het slechts een droom. Sommige bedrijven komen tot dat besef. Maar er zijn verschillende methodologische veranderingen die hier moeten plaatsvinden. We moeten op het punt komen waarop we kunnen dicteren wat de hardware gaat doen op basis van de werklast van onze software, en niet alleen maar zeggen: 'We hebben een datasheet die we van onze Tier Ones hebben gekregen. Welke vinden wij het leukst?'”

Conclusie
Het is algemeen bekend dat oude benaderingen niet werken voor steeds complexere voertuigen. Als gevolg hiervan verkennen veel EDA-projecten al de automobielsector om de SDV-aanpak te benutten.

“We zullen eindigen met een aantal gedetailleerde hardware- en softwarevereisten”, aldus Fritz. “Dan gaat het autobedrijf op pad en doet het aanvragen van voorstellen en offerteaanvragen, gebaseerd op de eisen van de OEM, die de afgelopen vijf of zes jaar zijn geëvolueerd. Het komt eindelijk tot bloei en de OEM zegt: 'Ik moet de controle over mijn eigen lot hebben. Ik moet de tools en de expertise in huis hebben om mijn leveranciers aan te sturen, en ik mag mij niet door de leveranciers laten aansturen.'”

Gerelateerd lezen
Voor SDV's is software de grootste uitdaging
De problemen zullen exponentieel toenemen naarmate softwaregedefinieerde voertuigen terrein winnen.
Autonome voertuigen: nog niet klaar
Er zijn veel meer R&D en tests in de praktijk nodig om veilige L4/L5-technologie te bereiken.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://semiengineering.com/software-defined-vehicles-ready-to-roll/