车轮上的数据中心
日期：2025-05-19
与十年前相比，汽车中的芯片数量增加了3-4倍，高端车型中这些芯片的价值已从约350美元增长到2000美元
作者：Marvell汽车营销副总裁Amir Bar-Niv
根据车辆的复杂性，电动汽车可以包含比内燃机（ICE）车辆3倍或更多的芯片。汽车硅足迹的增长为变道传感器、信息娱乐控制台、可下载应用程序等铺平了道路电子产品从根本上改善了驾驶体验。
然而，这一成功也带来了成长的痛苦。大量数据将以更快的速度在刹车、摄像头和其他设备之间传输。安全更新不仅紧急，而且必须以无缝的方式交付。未来学家表示，这些自动驾驶汽车的顶级车辆每天可以生成数GB到数TB的数据。
为了解决这个问题，汽车制造商正在从云端汲取灵感，并采用汽车数据中心设计原则：他们正在投资更强大（有时是定制）的处理器，增加车载存储，并试图以整体方式组织所有这些元素，以降低功耗、成本和能耗。同样重要的是，他们必须适应这些数据中心功能，而不需要服务器机架的好处，也不需要数据中心现场技术人员的外部冷却。汽车必须首先是汽车。
走向区域
与数据中心一样，更好的计算基础设施始于更好的网络。将网络视为决定所有组件的组织和互操作性的蓝图。十五年前，汽车网络实际上是一团电线：它由传感器和警示灯之间的点对点连接组成。制造商会吹嘘他们的一辆车里有70或100个处理器，所以你可以想象它的复杂性。
然后是域架构的兴起，其中传感器和微控制器按功能分组到网络中。例如，信息娱乐领域可能包括收音机、驾驶员控制台和导航系统，而车身领域可能包括刹车和车灯，ADAS领域可能包括摄像头和传感器。
虽然域架构是一种改进，但它们的扩展性并不好。每个域都有自己的处理器或控制器，直接连接到汽车周围该域的所有代理。这需要每个域都有许多并行运行的电缆，从而形成了一个复杂、昂贵的电缆束。
电缆束通常是汽车中第三重的部件；首尾相连，有些可以测量超过1.5公里。电缆束通常也需要手工安装，增加了生产成本。机器人对这项工作不够敏感，无法找到空隙来放置模型之间的电缆变化。
进入区域性架构。在区域架构中，车辆特定物理区域中的所有设备都通过短电缆连接到本地区域聚合交换机。例如，右前区域开关将控制其区域中的所有设备：右前制动器、右前照灯和轮胎传感器等，即使这些设备位于单独的域中。区域聚合交换机——到本十年下半年，汽车将有四到六个区域——然后连接到协调区域间交通流的中央交换机。
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图1：通信故障：右后摄像头（红色）和左后摄像头之间的通信需要在域架构中前往汽车前部，无法连接到右前制动器（黄色）。在区域中，它是通过附近的区域路由器（绿色六边形）的直接连接或短循环
它的优点很多。首先，如图所示，通过消除点对点连接，连接所有东西所需的电缆数量大大减少。更少的电缆意味着更少的重量，这意味着ICE的里程更长，电动汽车的续航里程更长。其次，也可以说是最重要的，通信通常更快，这是驾驶员面临的实时计算问题的一个关键考虑因素。在域网络中，如果连接能够完成，将一个设备链接到另一个单独域上的另一个设备可能需要更多的跳数（hop）。
第三，它提供了一种更有效地使用计算资源的方法。通过区域架构，制造商可以用强大的、集中式的、可编程的CPU或AI加速器替换数十个固定功能的微控制器，这些CPU或加速器可以执行在控制器上不切实际或不可能执行的复杂任务。存储也可以集中。与跨域种植的兆字节大小的Pod不同，可以在CPU或AI加速器附近放置几个GB，以提供实时诊断或自动停车所需的数据。而且，如果计算历史可以作为参考的话，随着芯片和其他设备随着时间的推移变得更加强大和高效，豪华车型中的尖端应用将逐渐普及。
技术转换
区域网络的默认选择是以太网，这是50多年来IT网络的网络标准。未来几年，每年运往汽车行业的以太网端口数量可能会超过10亿个，是目前速度的两倍多，是2018年出货量的10倍；到本世纪末，运往汽车的以太网端口数量甚至可能超过运往数据中心的数量，图2。
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图2：自动以太网端口的速度不会那么快，但年出货量可能很快就会超过10亿。（Marvell Technology和行业分析师估计。）
此外，以太网将使网络扩展更容易。当前的域交换机能够以每秒1-10千兆位的速度传输数据。2028年后，区域交换机将攀升至25 Gbps，中央交换机将达到90 Gbps，如果历史有任何迹象表明，带宽将继续每三到四年翻一番。
为什么有人需要在汽车上安装90 Gbps的交换机？一方面，相机，1080p分辨率的行车记录仪记录每小时将有效产生6GB。这意味着每周每天开车一个半小时每周会产生63GB的数据。现在，将其乘以汽车未来可能配备的摄像头数量。
然后记住，这些数据中的很大一部分必须实时交付和分析：安全系统只有很短的时间来确定它是奶牛还是路上的奇怪阴影。传统摄像头还将辅以激光雷达和热成像仪，以补充汽车的感知能力，并在照明或传统能见度不佳的情况下提高对障碍物的检测能力。
无论你以何种方式研究这个问题，数据量都是巨大的，分析它所需的计算能力也是巨大的。相机桥可以简化管理相机生成的大量实时数据的过程，在确保像这样的实时处理系统既功能齐全又准确方面将发挥关键作用。这些设备的早期版本已经开发出来，并可能在本世纪下半叶开始出现在汽车上。
当然，汽车以太网网络不会与数据中心中的网络完全相同。在某些方面，它们将更加老练。例如，大多数汽车处理器和以太网设备都包含冗余的并行内核。如果一个失效了，另一个接管。这是汽车功能安全的基本概念。
数据中心不需要这种弹性。事实上，汽车以太网的进步可能会渗透到其他市场，如机器人、医疗和工业物联网，这些市场的网络也在不断发展。
我们不知道这条路会走到哪里，但我们有很好的判断力。通过利用数据中心的技术和经验教训，我们可以更快地实现这一目标。
www.marvell.com
作者：Marvell汽车营销副总裁Amir Bar-Niv
根据车辆的复杂性，电动汽车可以包含比内燃机（ICE）车辆3倍或更多的芯片。汽车硅足迹的增长为变道传感器、信息娱乐控制台、可下载应用程序等铺平了道路电子产品从根本上改善了驾驶体验。
然而，这一成功也带来了成长的痛苦。大量数据将以更快的速度在刹车、摄像头和其他设备之间传输。安全更新不仅紧急，而且必须以无缝的方式交付。未来学家表示，这些自动驾驶汽车的顶级车辆每天可以生成数GB到数TB的数据。
为了解决这个问题，汽车制造商正在从云端汲取灵感，并采用汽车数据中心设计原则：他们正在投资更强大（有时是定制）的处理器，增加车载存储，并试图以整体方式组织所有这些元素，以降低功耗、成本和能耗。同样重要的是，他们必须适应这些数据中心功能，而不需要服务器机架的好处，也不需要数据中心现场技术人员的外部冷却。汽车必须首先是汽车。
走向区域
与数据中心一样，更好的计算基础设施始于更好的网络。将网络视为决定所有组件的组织和互操作性的蓝图。十五年前，汽车网络实际上是一团电线：它由传感器和警示灯之间的点对点连接组成。制造商会吹嘘他们的一辆车里有70或100个处理器，所以你可以想象它的复杂性。
然后是域架构的兴起，其中传感器和微控制器按功能分组到网络中。例如，信息娱乐领域可能包括收音机、驾驶员控制台和导航系统，而车身领域可能包括刹车和车灯，ADAS领域可能包括摄像头和传感器。
虽然域架构是一种改进，但它们的扩展性并不好。每个域都有自己的处理器或控制器，直接连接到汽车周围该域的所有代理。这需要每个域都有许多并行运行的电缆，从而形成了一个复杂、昂贵的电缆束。
电缆束通常是汽车中第三重的部件；首尾相连，有些可以测量超过1.5公里。电缆束通常也需要手工安装，增加了生产成本。机器人对这项工作不够敏感，无法找到空隙来放置模型之间的电缆变化。
进入区域性架构。在区域架构中，车辆特定物理区域中的所有设备都通过短电缆连接到本地区域聚合交换机。例如，右前区域开关将控制其区域中的所有设备：右前制动器、右前照灯和轮胎传感器等，即使这些设备位于单独的域中。区域聚合交换机——到本十年下半年，汽车将有四到六个区域——然后连接到协调区域间交通流的中央交换机。
图1：通信故障：右后摄像头（红色）和左后摄像头之间的通信需要在域架构中前往汽车前部，无法连接到右前制动器（黄色）。在区域中，它是通过附近的区域路由器（绿色六边形）的直接连接或短循环
它的优点很多。首先，如图所示，通过消除点对点连接，连接所有东西所需的电缆数量大大减少。更少的电缆意味着更少的重量，这意味着ICE的里程更长，电动汽车的续航里程更长。其次，也可以说是最重要的，通信通常更快，这是驾驶员面临的实时计算问题的一个关键考虑因素。在域网络中，如果连接能够完成，将一个设备链接到另一个单独域上的另一个设备可能需要更多的跳数（hop）。
第三，它提供了一种更有效地使用计算资源的方法。通过区域架构，制造商可以用强大的、集中式的、可编程的CPU或AI加速器替换数十个固定功能的微控制器，这些CPU或加速器可以执行在控制器上不切实际或不可能执行的复杂任务。存储也可以集中。与跨域种植的兆字节大小的Pod不同，可以在CPU或AI加速器附近放置几个GB，以提供实时诊断或自动停车所需的数据。而且，如果计算历史可以作为参考的话，随着芯片和其他设备随着时间的推移变得更加强大和高效，豪华车型中的尖端应用将逐渐普及。
技术转换
区域网络的默认选择是以太网，这是50多年来IT网络的网络标准。未来几年，每年运往汽车行业的以太网端口数量可能会超过10亿个，是目前速度的两倍多，是2018年出货量的10倍；到本世纪末，运往汽车的以太网端口数量甚至可能超过运往数据中心的数量，图2。
图2：自动以太网端口的速度不会那么快，但年出货量可能很快就会超过10亿。（Marvell Technology和行业分析师估计。）
此外，以太网将使网络扩展更容易。当前的域交换机能够以每秒1-10千兆位的速度传输数据。2028年后，区域交换机将攀升至25 Gbps，中央交换机将达到90 Gbps，如果历史有任何迹象表明，带宽将继续每三到四年翻一番。
为什么有人需要在汽车上安装90 Gbps的交换机？一方面，相机，1080p分辨率的行车记录仪记录每小时将有效产生6GB。这意味着每周每天开车一个半小时每周会产生63GB的数据。现在，将其乘以汽车未来可能配备的摄像头数量。
然后记住，这些数据中的很大一部分必须实时交付和分析：安全系统只有很短的时间来确定它是奶牛还是路上的奇怪阴影。传统摄像头还将辅以激光雷达和热成像仪，以补充汽车的感知能力，并在照明或传统能见度不佳的情况下提高对障碍物的检测能力。
无论你以何种方式研究这个问题，数据量都是巨大的，分析它所需的计算能力也是巨大的。相机桥可以简化管理相机生成的大量实时数据的过程，在确保像这样的实时处理系统既功能齐全又准确方面将发挥关键作用。这些设备的早期版本已经开发出来，并可能在本世纪下半叶开始出现在汽车上。
当然，汽车以太网网络不会与数据中心中的网络完全相同。在某些方面，它们将更加老练。例如，大多数汽车处理器和以太网设备都包含冗余的并行内核。如果一个失效了，另一个接管。这是汽车功能安全的基本概念。
数据中心不需要这种弹性。事实上，汽车以太网的进步可能会渗透到其他市场，如机器人、医疗和工业物联网，这些市场的网络也在不断发展。
我们不知道这条路会走到哪里，但我们有很好的判断力。通过利用数据中心的技术和经验教训，我们可以更快地实现这一目标。
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