在2025年1月，CES 2025在美國拉斯維加斯隆重舉行。作為一場聚焦前沿電子技術的展覽，眾多汽車行業相關產品紛紛亮相，涵蓋從零部件到整車的各個方面，均圍繞智能化主題展開。在此次展覽中，參展商展示了新一代高算力整車芯片，以及車企官方發布的下一代算力解決方案平臺。此外，人工智能技術也成為了展會的熱點話題，吸引了廣泛關注與討論。

回顧2024年，國內高階自動輔助駕駛系統的普及率迅速提升，采用更具創新、更多計算量的AI技術已成為提升自動輔助駕駛系統的主要趨勢。同時，大語言模型在智能座艙和智能駕駛領域的應用也在車展和發布會上頻頻亮相。此外，智能化不僅體現在智能駕駛和座艙方面，車輛的其他功能系統同樣經歷著變革：底盤系統正朝著線控化方向發展，而動力能源系統則在快速引入綠色高效技術。

在這一發展趨勢下，電子電氣架構的演變將為上述新技術和趨勢提供基礎支持。2023年，博世就發布的白皮書《The Next Step in E/E Architectures》總結了汽車行業電子電氣架構的發展趨勢。未來，基于“軟件定義汽車”（Software Defined Vehicle）概念將軟、硬件解耦研發策略將愈加明顯。在這一策略下，各個系統之間通過更高數據帶寬的數據通信實現直接連接，將成為必不可少的條件。

圖1 未來電子電器架構的趨勢

來源：博世-白皮書“The next step in E/E architectures”

新架構趨勢下的網絡需求演變

在電子電氣架構中，網絡架構設計是其關鍵組成部分。隨著中央集中式架構趨勢的興起，網絡設計也在不斷演變。例如，主干網絡的新數據傳輸需求正逐漸轉移至中央計算平臺內部的片內和片間通信，同時，更多車內末端網絡節點的原始數據利用強大的中央計算單元進行處理。因此，如何確保網絡架構與未來整車功能定位相符，以及在當前競爭激烈的環境中保持系統的持續性和可擴展性，將變得愈發重要。

成本驅動

近年來，汽車行業的發展促使越來越多的車型平臺更加注重性價比。與過去強調架構方案的先進性和創新性不同，當前的趨勢是聚焦于架構設計與優化的最優解，回歸到成本最優化的范疇。同時，隨著更多終端用戶對新技術的接受度提高，最新的技術功能也開始在不同成本區間的車輛中得到應用，例如智能語言交互和高階自駕系統。這些功能正在迅速向成本更低的車型架構平臺滲透。

圖2 中央集成架構和分布式域融合架構中網絡拓撲示意

在架構拓撲設計層面，國內中高端車型越來越多地采用以太網作為主干網絡的中央集成架構。核心計算單元承擔著包括人工智能算力、復雜整車邏輯控制以及功能安全相關的系統功能實現等多重任務。當前，單芯片和多芯片解決方案在控制器中被廣泛采用，這使得數據傳輸更多地發生在芯片內部或芯片之間。同時，為了滿足更高的安全要求，中央計算單元與區域控制器之間采用環形冗余設計，以支持大量數據的傳輸。末端嵌入式系統通常通過CAN網絡與區域控制單元連接。

在中低端車型或那些保留了更多傳統系統的車型架構中，CAN網絡連接了更多的控制器單元。即使在以功能域劃分的系統控制器單元內，CAN通信仍然是主要的通信方式，以滿足系統的互聯互通的功能需求。隨著新智能化功能的普及，中低端車型同樣需要升級其智能系統，例如：智能座艙系統和高階輔助駕駛系統。因此，這些車型也需要更高算力的計算單元來實現這些功能，融合型計算平臺在低成本車型架構中將更受青睞。在這種架構中，大數據量的傳輸需求也同樣存在，以太網在核心控制單元之間使用。然而，從成本優化角度出發，如何在現有方案下集成新功能將是最具吸引力的設計策略。

目前，以太網方案中常見的通信技術為100/1000BaseT1S。盡管更高帶寬的車規級技術不斷推出，但如前文所述，功能的集成與融合正日益受到系統設計者的重視。因此，對更高網絡帶寬的需求逐漸轉移到核心算力平臺上的技術方案，例如共享內存和芯片內聯技術等將成為高數據帶寬的更佳解決方案。同時，Chiplet技術的興起也將使得未來更多芯片內部的技術方案成為軟件應用層網絡通信需要討論的重要議題之一。

在圖2中，兩種架構都將會持續保留CAN總線通信技術，而它也為了軟件定義整車的需要升級下一代技術CAN XL, 其傳輸速率能夠達到20Mbit/s，并支持以太網透傳，和當前車載以太網常用協議，例如：TCP/IP，SOME/IP等.

當然現在基于以太網協議也推出了低速率的通信技術即10Base-T1s，通過共享物理總線的與其他多節點進行通信, 能夠有效的把基于以太網軟件協議擴展到更多控制器，然而硬件成本相對較高。

做到智能化、多樣化的“千人千面”

在整車的動力域和底盤域，智能化升級正在不斷推進。例如，在動力域中，隨著車輛內部數據與外部環境數據的持續采集，云端算力平臺能夠幫助用戶更精準地預測和判斷系統策略。這在行駛能量管理分配和電池安全預測等方面帶來了新的價值，顯著提升了用戶體驗。

在智能化底盤與動力系統的升級迭代浪潮中，消費者的偏好各不相同，有些人更注重舒適性體驗，而另一些人則希望獲得運動性體驗。過去的設計主要采用開環設計思路：車廠提供可選的調節設置選項，用戶通過手動輸入來改變配置。

然而，隨著車輛數字化和智能化的推進，個性化需求將在獨立用戶賬戶體系下得到有效管理。不同用戶（賬戶）下的駕駛習慣與功能設置等信息將被車輛記錄和學習，并通過車內通信傳輸至車外用戶云端系統。用戶數據將被有效管理與反饋，通過用戶自定義和AI算法的介入，能夠在多場景和復雜條件下提前預測和判斷用戶的需求與想法。

因此，越來越多的車內系統需要通過面向服務的架構（SOA）延伸至車輛系統的每個角落，不僅限于主干網絡中的系統服務，末端執行機構和傳感器系統也可能需要提供原子信號服務數據。在當前多模態大語言模型（LLM）的應用場景中，更多原始數據將作為訓練學習的輸入信息，以產生更為精準的模型輸出。

整車網絡架構不僅需要考慮新功能的通信需求，還需關注新功能（如底盤線控化和更高階無人駕駛）所涉及的安全性要求。這意味著對系統冗余設計的思考需要重新審視。在網絡通信設計方面也同樣如此，如何在滿足新架構網絡需求的同時保持系統成本的可控性。

升級加密技術、提升整車數據安全

隨著車輛智能化和網絡化的不斷發展，行業對數據安全和網絡通信安全的關注日益增強。2024年，國家將出臺強制標準GB44495《汽車整車信息安全技術要求》，該標準對車外通信提出了明確的網絡安全要求，并對未來車輛的網絡安全提出了更高的期望。在該標準的7.2.9條款中，明確要求對車內網絡區域的邊界采取保護措施，包括物理隔離和邏輯隔離等手段。因此，隨著車輛功能和技術的不斷提升，確保全車網絡的安全性在新設計中顯得尤為重要，相關技術升級也亟需引起重視。

另一方面，量子計算的出現對汽車系統中常用的傳統加密算法構成了重大威脅。量子計算研究的進步表明，它在并行計算和量子傅立葉變換 (QFT) 到比特纏繞和疊加方面具有強大的功能。但是，威脅級別因算法不同而不同。理論上， Shor 的算法有可能在量子計算機的多項式時間內完全打破非對稱密鑰加密，而 Grover 的量子算法在攻擊對稱密鑰加密方面提供了相當快的速度。

NIST 于 2016 年啟動了后量子算法競賽后以找到量子安全算法來替代傳統的非對稱算法 (如 RSA ECC 和 DSA) ，而在 CNSA 2.0 中對國家安全系統的建議時間表如下：

到 2025 年，軟件和固件簽名立即開始過渡：支持并更傾向CNSA 2.0(XMS/LMS)。

到 2030 年，受限設備：支持并更傾向CNSA 2.0 (Kyber1024/Dilithium5)。

在全球高科技行業，蘋果公司已經推出了 PQ3 ，這是一項尖端技術，通過采用基于點陣的加密技術來抵抗量子，確保未來的量子計算機對 iOS/iPad OS 17.4 和 Mac OS14.4 的潛在威脅，從而確保 iMessages 安全，確保未來安全。NVIDIA 在 H100 產品中引入了 CupQC SDK ，用于加速 后量子加密工作流程。

隨著新加密算法的廣泛引入，車內加密算法也將會采用更加安全的后量子加密算法，當前已經標準確認的后量子加密算法又將需要更多數據量交互的需求，這樣對于在車內的不同層級的重要控制器單元都需要提高加密協議數據量，因而在設計加密協議時更高帶寬總線方案也考慮因素之一。

在國內市場，汽車正經歷從電動化向智能化的快速轉型，整車電子電氣架構也在不斷優化以適應這一趨勢。新技術和功能的引入要求解決方案不僅具備向下兼容性，還需具備持續的可擴展性，以滿足未來發展的需求。在這一背景下，基于新型高算力芯片的解決方案變得愈發重要。同時，基于異構計算核心的軟件與整車嵌入式系統通過先進的網絡技術進行連接。更靈活的網絡通信協議和更高的物理帶寬能力將支持日益多樣化的整車解決方案，進一步推動智能駕駛、車網聯和人工智能等新興應用的發展，從而顯著提升車輛的智能化水平。