Tranziția către vehicule SDV bazate pe AI
Se estimează că arhitecturile vehiculelor definite de software (SDV) vor domina vânzările de automobile noi, prognozele indicând că, până în 2035, peste 75% dintre acestea vor fi construite conform principiilor SDV. Toți marii producători auto la nivel mondial investesc deja masiv în programe SDV.
Pe măsură ce o parte tot mai mare din valoarea unui vehicul este dată de software, semiconductorii devin, la rândul lor, critici. Această evoluție determină o schimbare radicală în ceea ce privește puterea de calcul și managementul puterii, iar conținutul total de semiconductori per vehicul s-ar putea mai mult decât dubla în timp.
La baza acestei creșteri stau două tendințe majore: centralizarea arhitecturii electrice/electronice (E/E), care duce în mod structural la creșterea conținutului de semiconductori și software per vehicul și adoptarea sistemelor ADAS de nivel L2+/L3, care generează un salt al cererii pentru platforme de calcul scalabile, de înaltă performanță și certificate pentru siguranță funcțională.
De la hardware la dezvoltarea bazată pe software
Figura 1: Arhitecturile SDV consolidează unitățile electronice de control (ECU) distribuite în domenii centralizate de calcul, asigurând performanțe mai ridicate, scalabilitate și actualizări software continue. (Sursă: Renesas)
Adoptând tehnologii de ultimă generație într-un ritm fără precedent, vehiculele definite de software determină o schimbare istorică de la dezvoltarea secvențială de tip „mai întâi hardware, apoi software” către fluxuri de proiectare care acordă prioritate software-ului, reducând considerabil ciclurile de dezvoltare și accelerând inovarea. În același timp, industria se pregătește pentru o profundă revoluție în domeniul AI, în care capabilitățile avansate de inteligență artificială și volumele mari de date provenite din condusul în condiții reale vor redefini caracteristicile vehiculelor, comportamentul acestora și interacțiunea cu utilizatorii. Împreună, SDV și AI transformă vehiculele în platforme inteligente, aflate într-o continuă evoluție, remodelând fundamental lanțul valoric al industriei auto și creând oportunități de creștere pe termen lung în domeniile calculului, software-ului și integrării sistemelor.
AI și o nouă paradigmă de dezvoltare
Vehiculele definite de software și bazate pe AI determină o creștere fundamentală atât a volumului, cât și a complexității software-ului auto — de la stivele ADAS de nivel L2–L4 și integrarea inteligenței artificiale generative cu modele lingvistice de mari dimensiuni (LLM) și modele vizual-lingvistice (VLM), până la middleware, sisteme de operare pentru vehicule și actualizări software Over-the-Air (SOTA). În același timp, acestea necesită o nouă paradigmă de dezvoltare și validare bazată pe lanțuri integrate de instrumente AI, operațiuni de învățare automată native în cloud (MLOps) și metode avansate de validare Hardware-in-the-Loop/Software-in-the-Loop (HIL/SIL).
Pe măsură ce industria se îndreaptă către o arhitectură AI unificată la nivelul întregului vehicul, automobilele evoluează de la produse statice la sisteme care învață continuu, se adaptează, se îmbunătățesc și se actualizează în timp. Integrarea profundă a puterii de calcul, a datelor și a modelelor AI permite luarea unor decizii cu un grad ridicat de autonomie și orientate către obiective, transformând experiența utilizatorului și remodelând industria auto prin evoluție continuă și servicii proactive bazate pe AI.
Figura 2: Vehiculele SDV bazate pe AI își extind funcționalitatea prin actualizări software continue. (Sursă: Renesas)
Elementele fundamentale ale acestei revoluții a vehiculelor SDV bazate pe AI sunt platformele de calcul de înaltă performanță, precum familia de SoC-uri R-Car de la Renesas și controlerele zonale distribuite bazate pe microcontrolere (MCU) Renesas, toate susținute de soluții avansate de management al puterii.
Ce așteaptă OEM-urile de la partenerii SDV
Pornim de la o premisă simplă: vehiculele definite de software schimbă fundamental așteptările clienților față de partenerii lor tehnologici. SDV necesită performanțe garantate și mecanisme de protecție integrate; pe măsură ce software-ul preia funcții critice pentru siguranță, clienții au nevoie de determinism, previzibilitate și încredere.
De asemenea, sunt necesare cicluri de dezvoltare mult mai rapide. Integrarea, adoptarea și timpul de lansare pe piață devin factori strategici de diferențiere, nu simple aspecte secundare ale procesului de proiectare.
Din perspectivă tehnică, SDV necesită calcul eterogen, în care CPU-urile, GPU-urile și NPU-urile funcționează împreună, precum și suport pentru framework-uri software de la mai mulți furnizori, în locul unor stive închise și proprietare. Un aspect esențial este separarea software-ului de hardware.
Clienții doresc portabilitate, reutilizarea software-ului și cicluri lungi de viață ale produselor, orientându-se în același timp către arhitecturi de calcul proiectate cu prioritate pentru AI. Toate acestea trebuie asigurate fără compromisuri în ceea ce privește siguranța funcțională și securitatea, împreună cu capabilități avansate de testare și validare, deoarece vehiculele rămân sisteme critice.
Flexibilitate și libertate de alegere pentru OEM-uri
Producătorii OEM au nevoie de flexibilitate, control și performanță optimă a sistemelor embedded la nivelul întregii game de vehicule. O soluție convingătoare pentru SDV-urile bazate pe AI nu ar trebui să se limiteze la o anumită gamă de platforme de calcul și nici să ofere un ecosistem închis și rigid.
În schimb, un partener SDV solid trebuie să poată acoperi mai multe segmente de vehicule prin parteneriate flexibile, care să permită diferențierea. Producătorii OEM evoluează, de asemenea, în ritmuri diferite și adoptă modele arhitecturale diverse, de la proiecte puternic centralizate până la abordări hibride și zonale, care combină arhitecturi de calcul centralizate și distribuite, control zonal și sisteme în timp real.
Tocmai această diversitate reprezintă unul dintre punctele forte ale Renesas, compania fiind bine poziționată pentru a răspunde întregii game de strategii de calcul ale producătorilor OEM prin scalabilitate și flexibilitate, fără a impune o singură arhitectură. Producătorii OEM doresc libertate de alegere și control, iar Renesas le oferă pe ambele.
De la componente la platforme pentru SDV bazate pe AI
Trecerea de la vânzarea de componente la platforme bazate pe software permite obținerea unei valori mai mari și crește scalabilitatea pe întreg ciclul de viață. Împreună cu ecosistemele de parteneri, această abordare permite optimizarea soluțiilor și accelerează adoptarea lor de către clienți.
În prezent, ciclurile de dezvoltare a semiconductorilor pentru industria auto sunt îndelungate, de la primele etape de colaborare cu clientul până la începerea producției (SOP – Start of Production). SDV impune în industria auto o abordare hardware/software integrată și optimizarea integrală a sistemului. Aceste obiective pot fi atinse mai eficient prin investiții fundamentale ale furnizorilor de SoC-uri, care accelerează dezvoltarea SDV, reduc timpul până la producție și permit lansarea unui număr mai mare de produse, oferind totodată posibilitatea actualizării acestora în timp.
Figura 3: Platformele auto bazate pe AI sporesc complexitatea în ceea ce privește dezvoltarea arhitecturii, validarea și timpul până la intrarea în producție. (Sursă: Renesas)
Pe măsură ce sistemele auto devin tot mai complexe, obiectivul este furnizarea unor platforme consistente și de înaltă calitate, atât pentru SoC-uri, cât și pentru microcontrolere (MCU). La Renesas, construim baza necesară pentru SDV, acoperind arhitectura, organizarea, validarea, hardware-ul, software-ul și soluțiile de sistem. Modelarea timpurie a performanței, emularea sistemului și verificarea automatizată reprezintă, de asemenea, elemente-cheie ale acestui efort.
Rezultatele vor putea fi măsurate în timp. Observăm detectarea mai timpurie a defectelor, cicluri mai rapide de testare de regresie și îmbunătățirea eficienței procesului de dezvoltare, permițând în același timp reutilizarea la maximum a soluțiilor în diferite programe de dezvoltare.
Arhitecturi scalabile și deschise pentru SDV-uri
Nu există o soluție universală pentru SDV-urile bazate pe AI. Realizarea unei arhitecturi comune necesită putere de calcul eterogenă și scalabilă (NPU, GPU, CPU etc.), tehnologii avansate bazate pe chiplet-uri și procese de fabricație de ultimă generație, combinate cu capabilități avansate în ceea ce privește funcționarea în timp real, siguranța și eficiența energetică. Toate acestea trebuie integrate într-o platformă software SDV cu arhitectură deschisă, care să permită reutilizarea și portabilitatea software-ului pentru clienți.
Un portofoliu scalabil de SoC-uri, cu performanțe cuprinse între zeci și mii de TOPS prin utilizarea tehnologiilor chiplet, răspunde cererii tot mai mari pentru sisteme centrale de calcul de înaltă performanță bazate pe AI, cu siguranță funcțională, securitate și eficiență energetică integrate. Completarea software-ului de bază al SoC-urilor, a framework-urilor și a instrumentelor cu soluții atractive din ecosistem permite producătorilor OEM să accelereze dezvoltarea, validarea și implementarea.
Dincolo de TOPS: evoluția AI la nivelul vehiculului
În industria auto, inteligența artificială este adesea evaluată prin prisma numărului brut de TOPS, însă adevărata provocare nu este performanța de vârf, ci modul în care AI poate evolua în condiții de siguranță și predictibilitate pe parcursul unui ciclu de viață îndelungat al vehiculului.
Figura 4: Renesas combină puterea de calcul eterogenă, eficiența energetică, siguranța și scalabilitatea pentru vehiculele SDV bazate pe AI. (Sursă: Renesas)
Această evoluție are loc în trei etape. Mai întâi apar funcții AI individuale, precum percepția. În etapa următoare, mai mulți agenți AI specializați rulează simultan pentru percepție, planificare, interacțiunea cu șoferul și alte funcții. În cea de-a treia etapă, cea mai importantă, intervine orchestrarea la nivel de sistem, în care acești agenți trebuie coordonați cu garanții stricte privind latența, siguranța, izolarea și consumul de energie.
Din acest motiv, vehiculele SDV bazate pe AI trebuie să ofere mai mult decât simpla putere brută de calcul. Sunt necesare arhitecturi eterogene, în care CPU-urile, GPU-urile și NPU-urile funcționează împreună respectând cerințele de siguranță specifice industriei auto și constrângerile de timp real.
O arhitectură scalabilă, proiectată pentru evoluția AI pe termen lung, trebuie să combine puterea de calcul eterogenă, siguranța integrată, virtualizarea și alimentarea eficientă, astfel încât producătorii OEM să poată extinde în timp capabilitățile AI fără a reproiecta platforma.
Pe scurt, SoC-urile nu ar trebui optimizate pentru un singur criteriu de performanță, ci trebuie să ofere o bază de sistem care să permită AI să evolueze de la modele la agenți și apoi la o inteligență coordonată la nivelul întregului vehicul — în condiții de siguranță și eficiență, pe întreaga durată de viață a vehiculului.
Concluzie
Industria auto trece fundamental de la vehicule statice la platforme tehnologice dinamice și actualizabile. Pe măsură ce vehiculele devin definite de software, noile funcționalități vor fi îmbunătățite continuu, ceea ce va conduce la arhitecturi cu un conținut tot mai mare de semiconductori per vehicul.
Figura 5: Inteligența artificială în industria auto evoluează de la funcții individuale la o inteligență coordonată la nivelul întregului vehicul. (Sursă: Renesas)
În acest context, industria semiconductorilor trebuie să furnizeze nu doar “creierul” vehiculului, reprezentat de SoC, ci și “gândirea” distribuită și “sistemul nervos” al alimentării, necesare pentru a răspunde provocărilor la nivel de sistem și cerințelor clienților specifice erei SDV bazate pe AI.
Producătorii OEM urmăresc să depășească limitele ecosistemelor SDV închise și proprietare și caută în mod activ mai mulți parteneri credibili, pentru a reduce riscurile și a-și păstra controlul. Aceasta reprezintă o oportunitate clară pentru Renesas de a se impune ca furnizor de top de soluții SDV, oferind platforme deschise, colaborative și flexibile în parteneriat cu principalii producători OEM.
Autor
Cyril Clocher,
Senior Director of the High-Performance Computing SoC Business Division
Renesas Electronics Europe
Glosar de termeni
- SDV (Software-Defined Vehicle) – Vehicul definit de software, în care funcțiile, comportamentul și evoluția sistemelor sunt determinate într-o măsură tot mai mare prin software.
- E/E (Electrical/Electronic Architecture) – Arhitectura electrică/electronică a vehiculului, care integrează și coordonează sistemele electrice și electronice.
- ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) – Sisteme avansate de asistență pentru șofer, care includ funcții de percepție, avertizare și conducere asistată sau automatizată.
- SoC (System-on-Chip) – Circuit integrat care reunește într-un singur cip mai multe funcții de procesare și control.
- MCU (Microcontroller Unit) – Microcontroler utilizat pentru controlul în timp real al diferitelor funcții ale vehiculului.
- CPU / GPU / NPU – Unități de procesare generală, grafică și neuronală utilizate împreună în arhitecturi de calcul eterogene.
- LLM (Large Language Model) – Model lingvistic de mari dimensiuni, utilizat în aplicații de inteligență artificială generativă.
- VLM (Vision-Language Model) – Model vizual-lingvistic capabil să proceseze și să coreleze informații vizuale și textuale.
- MLOps – Ansamblu de practici și instrumente pentru dezvoltarea, implementarea și gestionarea modelelor de învățare automată.
- HIL / SIL – Metode de validare Hardware-in-the-Loop și Software-in-the-Loop utilizate pentru testarea sistemelor în condiții controlate.
- TOPS (Tera Operations Per Second) – Unitate utilizată pentru exprimarea performanței de procesare AI.
- Chiplet – Bloc funcțional semiconductor care poate fi integrat împreună cu alte chiplet-uri într-un sistem complex.
- SOTA (Software Over-the-Air) – Actualizare software realizată de la distanță, fără intervenție fizică asupra vehiculului.