A medida que los vehículos definidos por software pasan del concepto a la implementación a gran escala, los inconvenientes de la arquitectura distribuida tradicional son cada vez más evidentes. Cuestiones como la alta complejidad, los silos de datos entre dominios y las dificultades para desplegar funciones de IA causadas por la disposición dispersa de docenas o incluso cientos de ECU se han convertido en cuellos de botella fundamentales que restringen la actualización de la industria.
En este contexto, la aparición de procesadores de computación central altamente integrados está impulsando un salto crítico en la arquitectura electrónica y eléctrica del automóvil, que pasa del “control de dominio distribuido” a la “computación central”, lo que reconfigura el panorama competitivo de la industria.
De la descentralización a la centralización: la lógica fundamental para resolver los problemas del sector
“Hoy en día, los vehículos son cada vez más complejos y llevan incorporadas más funciones. Los consumidores esperan tener acceso a las últimas tecnologías en sus coches, lo que permite actualizaciones de funciones, mejoras e incluso una personalización personalizada. Sin embargo, en los vehículos definidos por hardware, modificar una sola función puede requerir ajustes en 10 ECU y 50 módulos de software, lo que supone un enorme reto para los fabricantes de automóviles.” Jens Hinrichsen, Vicepresidente Ejecutivo y Director General de Sistemas Analógicos y Embebidos para Automoción de NXP Semiconductors, se expresó con franqueza en una reciente rueda de prensa.
Señaló que, en vista de ello, los fabricantes de automóviles deben avanzar en la digitalización de los vehículos desvinculando las funciones del hardware e implementándolas a través del software. De este modo, las actualizaciones de funciones pueden realizarse rápidamente a través de la informática central, lo que a su vez requiere una potente plataforma informática en el vehículo como soporte.
Esta es precisamente la razón por la que NXP ha lanzado el procesador altamente integrado S32N7. Su lógica principal es lograr el control centralizado de las funciones básicas del vehículo, romper las barreras entre dominios y marcar el comienzo de una nueva era de digitalización del automóvil.
Desde una perspectiva técnica subyacente, la S32N7 está construida sobre la misma plataforma tecnológica de 5 nanómetros que la S32N55. Este avanzado proceso no sólo ofrece mejoras de rendimiento, sino que también logra una integración extrema. Permite el control centralizado de la cadena cinemática, la dinámica del vehículo, la carrocería, el gateway y los dominios de seguridad en un solo chip, integrando el software y los datos en el núcleo centralizado del vehículo al tiempo que se cumplen elevados estándares de seguridad funcional y ciberseguridad, lo que reduce significativamente la complejidad del sistema.
El S32N7 está equipado con 20 motores de cálculo independientes, incluidos 8 núcleos de aplicación Arm® Cortex®-A78AE y 12 núcleos de tiempo real Arm® Cortex®-R52. Cada núcleo puede funcionar de forma independiente; cuando un núcleo se encarga de tareas críticas para la seguridad funcional, no se ve afectado por los demás núcleos, con lo que se consigue una latencia cero y un alto nivel de seguridad funcional.
Jens Hinrichsen señaló que las funciones básicas del automóvil, como el chasis, la cadena cinemática y la carrocería, son la base de un vehículo y representan la esencia de lo que hace que un vehículo sea un vehículo. Estas funciones deben poseer una robustez, una seguridad funcional y una ciberseguridad extremadamente altas, al tiempo que requieren una capacidad de procesamiento en tiempo real muy elevada y un rendimiento de latencia cero.
Por su parte, el S32N7 también destaca en el despliegue de IA. Sus capacidades de IA están específicamente diseñadas para las funciones básicas de los vehículos. Se ha informado de que está equipado con una NPU eIQ®Neutron integrada, con una potencia de cálculo básica de aproximadamente 2 TOPS. Jens Hinrichsen declaró que, aunque esta potencia de cálculo no es excepcional, es suficiente para respaldar las funciones básicas de IA de los vehículos.
En concreto, es compatible con situaciones prácticas como la detección de anomalías en las baterías, el mantenimiento predictivo y la gestión inteligente de la energía. Por ejemplo, los algoritmos de IA se utilizan para controlar el consumo de energía térmica de las celdas de la batería en tiempo real y predecir con antelación el riesgo de desbordamiento térmico; o para desactivar de forma inteligente funciones innecesarias durante la conducción, reduciendo el consumo de energía y ampliando la autonomía sin que el conductor sea consciente de ello.
Y lo que es más importante, su interfaz PCI Express integrada admite la conexión de chips de IA adicionales (por ejemplo, cuatro chips Kinara pueden ofrecer 160 TOPS de potencia de cálculo), lo que reserva un amplio espacio para futuras ampliaciones de las funciones de IA y garantiza la actualización a los últimos chips de IA sin necesidad de rediseñar toda la arquitectura del vehículo.
Para los fabricantes de automóviles, el valor fundamental del S3N7 reside en sus ventajas tangibles. Al reducir decenas de módulos de hardware y optimizar el cableado y los dispositivos electrónicos, puede ayudar a los fabricantes de automóviles a reducir su coste total de propiedad (TCO) hasta 20%.
Jens Hinrichsen explicó detalladamente el origen de estos datos: “Comparamos los costes de la lista de materiales de arquitecturas distribuidas y centralizadas, abarcando toda la cadena de costes, incluidos semiconductores, mazos de cables, ECU, software y licencias de software, y finalmente llegamos a la conclusión de que el coste total de propiedad puede reducirse en aproximadamente 20%.”
Además, subrayó que la mayor ventaja del ahorro de costes reside en la reusabilidad arquitectónica: “Esta reusabilidad admite actualizaciones de software basadas en el hardware existente y, mediante actualizaciones OTA a lo largo del ciclo de vida del vehículo, se puede disfrutar continuamente de las ventajas de la reducción del coste total de propiedad derivadas de la reusabilidad.”
Además, la S32N7 admite escalabilidad de hardware y software en todos los modelos y marcas de vehículos, lo que ayuda a los fabricantes de automóviles a establecer plataformas fundacionales, ampliar las innovaciones basadas en IA a todo el vehículo y acelerar la implantación de modelos de negocio basados en software.
Sinergia ecológica: La variable clave para superar las aplicaciones de la producción en masa
La aplicación a gran escala de chips de computación central nunca es un acto en solitario de una sola empresa, sino que requiere que los proveedores de primer nivel, los fabricantes de automóviles y los fabricantes de chips formen una sinergia ecológica. Aunque el S32N7 presenta notables ventajas tecnológicas, pasar de las muestras de chips a la producción en serie y el despliegue en vehículos sigue implicando superar múltiples retos, como la adaptación ecológica, la migración de los ecosistemas existentes de los clientes y el control de los calendarios de producción en serie.
La temprana entrada de Bosch ha supuesto un avance crucial. Como primer proveedor de primer nivel en desplegar el S32N7 en plataformas de integración de vehículos, Bosch ha llevado a cabo una cooperación en profundidad con NXP, desarrollando conjuntamente diseños de referencia, marcos de seguridad, soluciones de integración de hardware y programas de habilitación de expertos. Esto acelera el despliegue del sistema y reduce la carga de trabajo de integración para los primeros en adoptarlo.
Actualmente, Bosch está construyendo una arquitectura de vehículo basada en el S32N7 y desarrollando una plataforma de demostración industrial para mostrar plenamente las principales ventajas del chip.
Además, NXP ha equipado el S32N7 con una completa cadena de herramientas de software y soporte de middleware, incluido el middleware MotionWise de TTTech Auto, que ayuda a los fabricantes de automóviles a completar rápidamente la adaptación del software y el desarrollo funcional, al tiempo que acorta el tiempo de comercialización.
La dificultad de migrar los ecosistemas existentes de los clientes representa el principal reto en la promoción del S32N7 en el mercado. En la actualidad, los fabricantes de automóviles han establecido ecosistemas de control maduros en áreas como la cadena cinemática y el chasis, en los que cada componente cuenta con un sistema de hardware y software específico. Los problemas de compatibilidad se han convertido en un obstáculo importante en el proceso de migración.
“La industria necesita urgentemente simplificar los subecosistemas de los vehículos, y la arquitectura completa y la plataforma de software que ofrece el S32N7 pueden ayudar a los fabricantes de automóviles a migrar gradualmente las funciones de los nodos periféricos a las unidades centrales de computación”, afirma Jens Hinrichsen. Aunque este proceso lleva su tiempo, la tendencia es irreversible, muy similar a los procesos de integración experimentados en las industrias de ordenadores, servidores y telefonía móvil. El sector de la automoción, sin embargo, es más complejo y requiere un periodo de transición más largo.
La industria necesita simplificar urgentemente el subecosistema del vehículo, y la arquitectura completa y la plataforma de software proporcionadas por S32N7 pueden ayudar a los fabricantes de automóviles a migrar gradualmente las funciones de los nodos periféricos a las unidades informáticas centrales”, afirma Jens Hinrichsen. Añadió que, aunque este proceso lleva su tiempo, la tendencia es irreversible, muy similar a los procesos de integración experimentados por las industrias de ordenadores, servidores y teléfonos móviles, sólo que la industria del automóvil es más compleja y requiere un ciclo de transición más largo.
En cuanto al calendario de producción en serie, Jens Hinrichsen reveló un plan general en una entrevista con Gasgoo: “Se espera que una versión relativamente simplificada del S32N7 entre en el mercado a finales de 2027 o principios de 2028, y la versión completa del S32N7 se lanzará poco después.”
En particular, NXP considera el mercado chino un campo de batalla clave para la aplicación a gran escala del S32N7. Jens Hinrichsen declaró a Gasgoo que los fabricantes de automóviles chinos han mostrado un gran interés por el S32N7 y son también los más activos en la implementación de aplicaciones de IA.
Esto se debe a dos razones fundamentales: por un lado, la competencia en el mercado chino de vehículos de nueva energía es feroz y los fabricantes de automóviles necesitan diferenciarse mediante actualizaciones de arquitectura. La escalabilidad entre vehículos y marcas de S32N7 les ayuda a ampliar rápidamente sus carteras de productos y negocios internacionales; por otro lado, los fabricantes de automóviles chinos son más agresivos en las aplicaciones de IA y necesitan una plataforma de IA fiable para integrar profundamente las funciones de IA en las funcionalidades básicas del vehículo.
Reacción en cadena, transformación arquitectónica que reconfigura el paisaje industrial
Cada iteración de la arquitectura electrónica y eléctrica del automóvil desencadena una profunda reestructuración de la cadena industrial. De las ECU distribuidas a los controladores de dominio y luego a la computación central, la industria del automóvil está experimentando una transformación de toda la cadena que abarca rutas tecnológicas, modelos empresariales y sistemas de división del trabajo. El desarrollo de chips de computación central será el principal catalizador de esta transformación.
La filosofía de diseño del S32N7 encarna plenamente la previsión de la evolución del sector a largo plazo. Jens Hinrichsen hizo hincapié en ello: “El S32N7 no está diseñado para una sola generación de vehículos, sino que reserva un amplio espacio para la evolución a largo plazo de los vehículos definidos por software”.”
Su interfaz PCI Express integrada permite una ampliación flexible de la potencia de cálculo de la IA. Los fabricantes de automóviles pueden actualizar la conducción autónoma de L2 a L3 sin necesidad de reconstruir toda la arquitectura del vehículo. Además, sus funciones de IA siempre en línea pueden funcionar de forma estable incluso cuando los procesadores ADAS o IVI están apagados.
Estas funciones “escalables y actualizables” coinciden exactamente con los requisitos básicos de los vehículos definidos por software. Permiten a los fabricantes de automóviles introducir continuamente nuevas funciones vía OTA sobre la base del hardware existente, ampliando el valor del ciclo de vida de los vehículos y haciendo posible la forma de producto de los coches “actualizables de por vida”.
La reestructuración de los modelos de negocio está rompiendo las fronteras de las industrias tradicionales. En el pasado, los modelos de beneficios de los fabricantes de automóviles se basaban principalmente en las ventas de hardware, y la mayoría de las funciones de software se suministraban una sola vez, lo que dificultaba la generación de ingresos sostenidos tras la venta de los vehículos.
La aparición de la arquitectura de computación centralizada ha permitido a los fabricantes de automóviles ofrecer continuamente nuevas funciones a través de actualizaciones OTA y realizar la “monetización del software” en virtud de la potencia de computación centralizada y la autoridad de acceso a todos los datos del vehículo. Esta transformación de las “ventas de hardware” a “hardware + software + servicios” no sólo reconfigurará la estructura de beneficios de los fabricantes de automóviles, sino que también llevará a la industria a formar un nuevo modelo de negocio de “hardware como base, software como alma y servicios como alas”, liberando el potencial de ingresos a largo plazo.
La división del trabajo en la cadena industrial está experimentando profundos cambios. Para los proveedores de primer nivel, es imperativo transformarse en “proveedores de soluciones de sistema” y ofrecer a los fabricantes de automóviles soluciones integradas mediante la integración de recursos de chip, software y hardware.
Para las empresas de chips de automoción, el foco de la competencia ha pasado de los parámetros de rendimiento individuales a una competencia global en integración, rendimiento en tiempo real, seguridad funcional, escalabilidad de IA e integridad ecológica, lo que aumenta aún más las barreras técnicas.
En particular, la adopción generalizada de arquitecturas de computación central también acelerará la aplicación de la arquitectura RISC-V en el sector de la automoción.
reveló Jens Hinrichsen en la reunión de comunicación: “En la actualidad, todos los microcontroladores y microprocesadores de NXP para clientes adoptan núcleos Arm® Cortex®, que representan la opción óptima del ecosistema que podemos ofrecer a los clientes en la actualidad. Sin embargo, en el nivel de funcionamiento backend invisible para los consumidores, los núcleos ocultos, incluidos los DSP, ya utilizan la arquitectura RISC-V”.”
Y añadió: “Estamos promoviendo enérgicamente la mejora del ecosistema RISC-V. Cuando el ecosistema RISC-V esté totalmente listo, ofreceremos a los clientes la asistencia pertinente en el momento oportuno. Hasta entonces, NXP debe asegurarse de suministrar a los clientes productos de núcleo Arm estables y fiables.”
Desde la perspectiva del desarrollo a largo plazo de la industria, la popularización de las arquitecturas de computación central es una opción inevitable para que la industria del automóvil se transforme hacia la electrificación, la inteligencia y la conectividad. La aparición de chips como el S32N7 proporciona un soporte técnico clave para esta transformación.
Aunque aún queda tiempo para superar retos como la adaptación del ecosistema y la migración tecnológica, es innegable que la era de la computación centralizada ha comenzado. En el futuro, sólo las empresas capaces de captar con precisión las tendencias tecnológicas, construir ecosistemas de colaboración y responder con rapidez a las demandas del mercado obtendrán una ventaja en esta reestructuración industrial y liderarán la dirección del desarrollo de la industria.
