Trí tuệ nhân tạo đang thay đổi tương lai buồng lái và “bộ não” của ô tô

Bí mật của các công cụ trên xe ô tô được hỗ trợ bởi AI là các chip máy tính có thể xử lý nhiệm vụ là xử lý và phản hồi hàng loạt dữ liệu trong thời gian thực.

Tất cả công nghệ hào nhoáng mà người tiêu dùng có thể nhìn thấy đều yêu cầu một nền tảng máy tính bao gồm hàng trăm, thậm chí đôi khi hàng nghìn chất bán dẫn. Nhưng hiện nay, một số công ty tiên tiến nhất đang cố gắng dồn phần lớn thứ đó vào một con chip duy nhất.

Intel, Nvidia và Qualcomm đều nhấn mạnh các dạng mới của kiến trúc phương tiện hợp nhất này có thể kết hợp nhiều bộ vi xử lý thành hai hoặc ba hệ thống trên chip.

Việc thúc đẩy hợp nhất kiến trúc phương tiện đã gây ra một cuộc tranh luận về việc liệu bộ não của ô tô nên là công nghệ mới, nhỏ gọn hơn này hay hệ thống hiện có. Có những tác động đối với tình hình tài chính của các nhà cung cấp Cấp 1 dựa vào sự phát triển của các tính năng được xác định bằng phần mềm thông qua những con chip nhỏ bé này. Theo Yole Group, kiến trúc cũ đã sử dụng chất bán dẫn trị giá khoảng 540 USD cho mỗi ô tô vào năm 2022, tổng giá trị lên tới hàng tỷ USD.

Những người ủng hộ hệ thống hiện tại cho biết kiến trúc AI mới chưa sẵn sàng ra mắt.

Alex Oyler, giám đốc SBD Automotive Bắc Mỹ, nói các nhà cung cấp cấp 1 đang “rất lo lắng” khi việc chuyển đổi "đang diễn ra”.

Cấu trúc đơn giản

Trước khi có tiêu chuẩn khí thải, xe cần rất ít năng lượng xử lý. Theo Viện Kỹ sư Điện và Điện tử, bộ điều khiển động cơ máy vi tính ô tô đầu tiên trên các phương tiện sản xuất là bộ điều khiển chức năng đơn trên chiếc Oldsmobile Toronado năm 1977. Nó được sử dụng để điều khiển thời điểm đánh lửa điện tử cho động cơ.

Kể từ đó, các tính năng của xe dựa vào máy tính ngày càng phát triển về số lượng và độ phức tạp. Điều này đã tạo ra nhu cầu về ngày càng nhiều máy tính nhỏ, bao gồm cả bộ vi xử lý, một loại chất bán dẫn. Những con chip này điều khiển một số chức năng nhất định, ví dụ như các nút bấm trên cửa tài xế, xung quanh xe.

Polar Semiconductor ước tính rằng một chiếc ô tô hiện đại chứa từ 1.000 đến 3.000 chất bán dẫn, bao gồm cả bộ vi xử lý.

Jack Weast, phó chủ tịch Intel Automotive cho biết: “Mỗi tính năng là một bộ điều khiển điện tử mới, vì vậy khi mỗi tính năng mới được phát triển, một hộp mới sẽ được bổ sung thêm. Đây là những chức năng cố định. Chúng không thể nâng cấp được và trong nhiều trường hợp, các nhóm xây dựng chúng ban đầu đã không còn hoạt động từ lâu”.

Sắp xếp hợp lý

Intel và các công ty chip lớn khác lập luận rằng thay vì sử dụng nhiều chip cho các chức năng khác nhau của xe, các nhà sản xuất ô tô nên chuyển sang hệ thống trên chip. Họ cho biết điều này không chỉ mang lại hiệu quả cao hơn và tích hợp các tính năng của xe mà còn giúp tiết kiệm chi phí.

Danny Shapiro, phó chủ tịch phụ trách ô tô của Nvidia nói, hệ thống hiện tại yêu cầu “các hộp bổ sung, sự phát triển bổ sung và đôi khi, bạn phải trả tiền cho ba người khác nhau. Thời gian là tiền bạc. Đó là chi phí vật chất cho những chiếc hộp đó. Đó là hệ thống cáp, đầu nối bổ sung và những thứ tương tự, sau đó còn là sự hỗ trợ liên tục cho nó”.

Các nhà sản xuất chip cũng nhấn mạnh rằng hệ thống trên chip có thể hỗ trợ “khối lượng công việc quan trọng hỗn hợp”, bao gồm các chức năng quan trọng về an toàn, chẳng hạn như phanh, cùng với các chức năng liên quan đến thông tin giải trí kỹ thuật số.

Điều đó sẽ cho phép các nhà sản xuất ô tô chạy các hệ điều hành khác nhau cho các chức năng khác nhau, chẳng hạn như công nghệ hỗ trợ người lái hoặc thông tin giải trí, trên cùng một con chip. Trong trường hợp đó, các nhà sản xuất ô tô sẽ dễ dàng hợp tác hơn với các nhà thiết kế phần mềm khác nhau hoặc sử dụng các bộ công cụ phát triển phần mềm khác nhau cho các tính năng và chạy chúng trên cùng một kiến trúc.

Ngành công nghiệp cần một con đường mới bao gồm "sự phân tách được thực thi bằng silicon cho khối lượng công việc có mức độ quan trọng hỗn hợp”.

Có những hạn chế trong việc hợp nhất kiến trúc xe. Ví dụ: chỉ có rất nhiều không gian vật lý trên hệ thống trên chip. Cũng không rõ khi nào tiết kiệm hiệu quả bắt đầu ổn định.

"Bạn vẫn sẽ cần cửa sổ điện và bộ nhớ trên ghế. Điều đó sẽ thắng”, Kevin Cassidy, nhà phân tích chất bán dẫn tại Rosenblatt Securities, cho biết: “Nó không được điều khiển bởi một hệ thống trên chip. Nó chỉ là một con chip nhớ nhỏ”.

Nhà cung cấp Cấp 1

Jack Weast trình bày đề xuất thay đổi kiến trúc của Intel cho ngành ô tô tại CES 2024.

Việc hợp nhất cấu trúc xe tạo ra tình thế khó khăn cho các nhà cung cấp Cấp 1 như Panasonic, Denso, Bosch và Harman, cùng nhiều nhà cung cấp khác.

Cho đến thời điểm này, các nhà cung cấp Cấp 1 đã thu được lợi nhuận từ sự phát triển của bộ vi xử lý trên ô tô gắn liền với danh sách các tính năng và tiện ích mới trên ô tô.

“Mỗi năm họ nhận được thêm 4 con chip trị giá 2 USD trong đó”, Cassidy nói. "Không có vấn đề gì nếu số lượng xe bán ra không thay đổi. Họ đang "tăng trưởng 5% vì chúng tôi đang bổ sung ngày càng nhiều thành phần."

Hiện các nhà sản xuất chip đang thúc đẩy quá trình chuyển đổi hệ thống trên chip có ý định giảm số lượng chip nhỏ hơn trong xe, điều này làm giảm khối lượng thiết bị điện tử của các nhà cung cấp Cấp 1. Các nhà sản xuất ô tô cũng đang tạo ra vốn trí tuệ của riêng mình bằng cách xây dựng phần mềm của riêng họ.

Oyler cho biết, các nhà cung cấp cấp 1 đang “bán 5 mô-đun với rất ít tài sản trí tuệ trên đó”, vì vậy “bạn đang giảm số lượng và đang mất giá trị”. Làm thế nào các công ty Cấp 1 lớn có thể "tồn tại trong môi trường đó? Thành thật mà nói, đây là một câu hỏi mà tôi không nghĩ ngành này đã có câu trả lời”.

An toàn

Cassidy nhận định việc hợp nhất kiến trúc phương tiện vào hai hoặc ba hệ thống trên chip đặt ra một số câu hỏi phức tạp về an toàn. Nếu hoạt động của phương tiện được hợp nhất trên ít chip hơn, điều đó sẽ khiến các hệ thống đó dễ bị virus hoặc các xâm phạm khác tấn công hơn. Đó có thể không phải là vấn đề lớn đối với hệ thống thông tin giải trí, nhưng nó có thể là thảm họa đối với các chức năng được ưu tiên cao như phanh và lái.

Thomas Coughlin, chủ tịch Viện Kỹ sư Điện và Điện tử 2024 đồng thời là chủ tịch của công ty tư vấn lưu trữ dữ liệu, Coughlin Associates, cho rằng việc đưa thêm thông tin vào chip có thể dẫn đến các vấn đề về độ tin cậy. Vì chúng được hợp nhất nên một số loại kiến trúc mới yêu cầu các phiên bản nhỏ hơn của các mẫu xác định bố cục của chip. Những mẫu đó được gọi là in thạch bản.

Coughlin nói: “Có những vấn đề về độ tin cậy xuất hiện ở các tính năng in thạch bản nhỏ hơn”.

Ít nhất, các công ty như Infineon Technologies, nhà sản xuất chất bán dẫn lớn nhất của Đức, tự tin rằng bộ vi xử lý sẽ vẫn là nguồn dự phòng quan trọng.

Bill Stewart, phó chủ tịch Tiếp thị ô tô tại Châu Mỹ của Infineon, cho biết: “Một số hệ thống này chịu trách nhiệm điều khiển phương tiện và sẽ yêu cầu hệ thống điện toán, nguồn điện và cảm biến dự phòng để đảm bảo an toàn”. Ngay cả “các nhu cầu điện toán trung tâm bao gồm các tính năng an toàn và bảo mật cũng sẽ tiếp tục cần có các tính năng giám sát dự phòng”.

Tuy nhiên, hệ thống trên chip "là tương lai", Harald Wimmer, lãnh đạo của PwC Global Automotive nhấn mạnh. "Tôi nghĩ mọi người đều hiểu rất rõ ràng về điều đó”.