据S&P Global Mobility预测，到2034年，区域架构的全球渗透率将从2022年的仅2%大幅飙升至38%左右 。这一趋势标志着汽车电气/电子 (E/E) 架构正从传统的分布式电子控制单元 (ECU) 设计向集中式和区域化设计根本性转变，从而赋能软件定义汽车 (SDV)。此转型由三大核心需求驱动：日益增长的汽车复杂性、日益严格的安全与安保要求，以及以更低成本实现更高性能的需求。它催生了新一代汽车架构，奠定了数字化和电动化的技术基础，显著提升车辆性能、安全性及用户体验。

意法半导体 (STMicroelectronics) 凭借其覆盖智能电源分配、区域控制和软件定义汽车赋能这三大关键领域的半导体解决方案，积极应对这一行业变革。

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新型汽车E/E架构解析

传统的汽车架构将专用电子控制单元 (ECU) 分散部署在车辆各处，每个ECU负责单一功能。新型E/E架构则将其整合为数量更少、功能更强大的节点，这些节点可按功能（域）或物理位置（区域）进行组织。

S&P Global Mobility预测，到2034年，将有近40%的新车采用区域架构 。

新型E/E架构的核心优势包括：

• 线束优化： 显著降低线束的尺寸、重量及成本。
• 可扩展性增强： 提高系统可扩展性，减少MCU总用量。
• OTA软件更新： 支持零停机时间的空中下载 (OTA) 软件更新。
• AI边缘智能： 在区域层面实现AI边缘智能处理能力。
• 功能安全与安保： 确保系统更安全可靠，符合ISO 26262 ASIL标准。

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意法半导体应对E/E架构的三大支柱策略

1. 智能电源分配

新型E/E电源网络中，两块不同电压等级的电池为车辆各处的分布式负载供电，必须支持高达 ISO 26262 ASIL D 的高安全标准。

意法半导体通过其 STi²Fuse 系列智能熔断器解决智能电源分配挑战，该系列专为替代传统汽车电源分配系统中的熔断丝而设计。STi²Fuse实现元器件和生产成本的节约，同时提升电动汽车 (EV) 续航里程并减少碳足迹 。这些器件的监测、控制和数字接口功能确保汽车系统符合ISO 26262及相关安全完整性等级 (SIL) 要求。

意法半导体最新的智能电源分配架构将STi²Fuse智能开关与 Stellar 32位汽车MCU 相结合，构建安全灵活的电源网络，有效降低线束重量、长度和成本 ，同时提升电动汽车性能和续航能力 。

2. 区域控制架构

区域控制单元 (ZCU) 是新型汽车E/E架构的核心要素。ZCU作为智能电源分配的枢纽，并充当域间通信的本地网关。它尤其适用于拓扑对称的域，例如车身、动力总成、底盘和智能电源分配系统。

值得注意的是，ZCU可作为 AI边缘终端 ，部署于距离传感器和执行器足够近的位置，以实现实时本地协调和智能处理。

意法半导体通过其 Stellar汽车MCU 支持区域架构，这些MCU专为实时虚拟化和多ASIL ECU整合而设计。这些器件还提供具备选择性唤醒功能的高速CAN (HS-CAN) 接口 (符合 ISO 11898-6 标准) 和 LIN 2.2a 接口 (符合 SAE J 2602 标准)，并集成保护与监控功能。

3. 软件定义汽车 (SDV) 赋能

软件定义汽车将车辆软件与硬件解耦，使汽车能够作为一个软件平台运行。应用程序被整合到硬件框架中，使汽车制造商能够在车辆整个生命周期内持续改进功能、更新安全特性并提供新服务。

对于SDV而言，两项关键能力至关重要：通过安全OTA更新实现的 软件可升级性 ，以及整合多个ECU的 硬件集成 。所有Stellar器件均支持安全OTA软件更新。

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Stellar平台：意法半导体面向SDV的汽车MCU架构

Stellar平台是意法半导体基于多功能 Arm®架构 的汽车微控制器 (MCU) 系列。它是业内首个覆盖从低端到高端整个汽车MCU应用频谱的Arm®基产品组合。

该平台包含三个系列，各具独特作用：

系列	主要作用	关键能力
Stellar P	集成与车辆控制	实时虚拟化，多ASIL ECU整合
Stellar G	车身应用	实时虚拟化，广泛的I/O接口
Stellar E	电气化应用	针对SiC功率半导体的高速控制环路处理

xMemory技术 (Stellar P和G系列)：Stellar P和G系列集成了基于意法半导体 PCM (相变存储器) 技术的xMemory，其存储密度比其他eNVM技术高出 2倍以上 。这一额外的存储空间满足当前及未来应用需求，并解决了传统嵌入式闪存 (flash) 在更小工艺节点下的可扩展性限制。

集成NPU的Stellar P3E ：Stellar P3E集成了嵌入式 NPU (神经网络处理单元) 加速器，用于在执行层面直接进行AI推理。它支持将多个ECU（包括逆变器、数字电源、发动机和变速箱控制单元）整合到单一解决方案中。

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新型E/E架构的通信协议

CAN-FD

CAN-FD (CAN with Flexible Data-Rate) 是经典 CAN 2.0 协议的扩展和直接继承者。它高效支持分布式实时控制，并提供高等级的安全性。

汽车以太网 (Automotive Ethernet) 与OPEN Alliance TC18

OPEN Alliance TC18 标准规定了一种 远程控制协议 (RCP) ，这是一种轻量级的客户端-服务器通信技术，使主机上的应用软件能够通过以太网链路远程控制外设。在区域架构背景下，这实现了ZCU（作为客户端）与远程端点（作为服务器）之间的通信。

用于PMIC和SBC的SPI接口

意法半导体产品组合中的 PMIC (电源管理IC) 和 SBC (系统基础芯片) 均包含 SPI接口 ，用于器件控制和诊断，从而实现与基于MCU的软件开发的无缝集成。这些器件旨在符合包括ASIL要求在内的功能安全标准。

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常见问题 (FAQ)

域架构与区域架构在汽车领域有何区别？

域架构根据功能（例如，动力总成域、底盘域）对ECU进行分组。区域架构则根据ECU在车辆中的物理位置进行组织。区域架构利用新一代高性能ECU（区域控制单元ZCU）和中央高性能计算单元 (HPCU)，支持如以太网等高速通信协议。区域架构能够显著缩短线束长度和线规，简化平台设计，并在区域层面实现AI边缘处理。

意法半导体为软件定义汽车提供哪些解决方案？

意法半导体提供Stellar系列Arm®基汽车MCU，专为满足SDV需求而设计，包括：用于多ASIL ECU整合的实时硬件虚拟化、零停机时间的安全OTA软件更新、基于PCM的xMemory技术以实现可扩展的嵌入式存储器，以及集成AI能力的NPU（Stellar P3E）。

什么是xMemory，它为何对SDV至关重要？

xMemory是意法半导体基于相变存储器 (PCM) 的嵌入式存储技术，集成于Stellar P和G系列MCU中。它比其他eNVM技术提供超过 2倍 的存储密度。对于SDV而言，xMemory解决了传统嵌入式闪存在可扩展性和成本方面的限制，从而支持更复杂的软件功能。