Sau đây là bài phỏng vấn ông Matthias Kaestner, Phó chủ tịch phụ trách bộ phận kinh doanh giải pháp ô tô của Microchip về công nghệ Ethernet trong ngành công nghiệp ô tô.
- “Ethernet ô tô” không phải là một khái niệm mới vì đã có rất nhiều giải pháp ra mắt từ đầu những năm 2015 hoặc thậm chí sớm hơn. Công nghệ Ethernet trong ngành công nghiệp ô tô khác với công nghệ Ethernet thông thường như thế nào?
Động lực chính thúc đẩy các công ty ô tô áp dụng công nghệ Ethernet là khả năng giảm số lượng kết nối (chỉ cần một cặp dây duy nhất) và độ tin cậy cao. Các sản phẩm bán dẫn Ethernet ô tô được chế tạo để có thể đáp ứng được các yêu cầu môi trường khắt khe trong ngành công nghiệp ô tô đồng thời bao gồm cả các tài liệu cần thiết cho các nhà phát triển hệ thống tuân thủ An toàn chức năng theo tiêu chuẩn ISO 26262.
Dựa trên các kết nối ở lớp vật lý, Ethernet ô tô sử dụng cấu trúc khung tín hiệu và cơ chế giao tiếp giống như Ethernet thông thường, bao gồm tất cả các tính năng bảo mật mà công nghệ đã chín muồi này cung cấp. Đó là những gì làm cho Ethernet ô tô trở nên hấp dẫn.
- Theo quan điểm của ông, Công nghệ Ethernet ô tô hiện đang ở cấp độ / giai đoạn phát triển nào?
Cũng giống như hầu hết các công nghệ ô tô khác, ban đầu, Ethernet ô tô được triển khai trên các mẫu xe cao cấp, nhiều tính năng hơn. Công nghệ này hiện đang được triển khai trên các model xe phổ thông và đang được nhanh chóng phổ biến trong ngành. Vì công nghệ Ethernet đã rất chín muồi và chỉ có lớp vật lý cần được điều chỉnh để sử dụng trên phương tiện giao thông, các nhà sản xuất ô tô có thể dựa vào kiến thức đã tích lũy được trong 50 năm qua trong đó Ethernet đã được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau.
- Lập trường hiện tại của các công ty ô tô đối với công nghệ Ethernet là gì? Sự khác nhau về quan điểm / triển vọng và sự sẵn sàng áp dụng công nghệ Ethernet ô tô giữa các công ty xe điện (EV) và các nhà sản xuất ô tô truyền thống là gì?
Hầu hết các nhà sản xuất ô tô đều đang triển khai Ethernet hoặc đang đánh giá công nghệ này để sử dụng trong các phương tiện thế hệ tiếp theo của họ. Ethernet hình thành nên đường trục giao tiếp cơ bản của xe và không liên quan nhiều đến việc chiếc xe sử dụng động cơ điện hay động cơ đốt trong. Ethernet cho phép các nhà sản xuất ô tô chuyển từ kiến trúc tập trung, dựa vào phần cứng trong đó yêu cầu phải sử dụng thiết bị cổng (gatewway) và chuyển đổi dữ liệu giữa các phân hệ khác nhau của xe, sang một kiến trúc phân vùng phân tán hơn. Kiến trúc này làm cho dữ liệu từ tất cả các bộ phận của xe có thể truy cập được bởi các nền tảng điện toán khác nhau trong các khung giao tiếp Ethernet được tiêu chuẩn hóa để các chức năng có thể được định nghĩa bởi phần mềm. Kiến trúc này hỗ trợ các hệ thống tinh vi và cho phép chẩn đoán, bảo trì cũng như khắc phục sự cố dễ dàng hơn. Nó cũng tăng cường bảo mật vì cho phép sử dụng các hệ thống xác thực và mật mã được sử dụng cho Ethernet, thay vì phải phát triển các hệ thống mới từ đầu.
- Công nghệ Ethernet ô tô thường đắt đỏ và trước đây được coi là một tính năng trên xe hơi hạng sang. Ông có cho rằng quan điểm đó đã thay đổi đáng kể? Nếu đúng như vậy, việc giảm chi phí là do chi phí chip hay chi phí hệ thống (bao gồm camera, màn hình, v.v.) hiện nay thấp hơn? Vai trò của Microchip trong quá trình này là gì?
Ethernet ô tô không thực sự đắt đỏ hơn so với các công nghệ băng thông rộng khác. Chúng ta chỉ phải dành thời gian để chuyển đổi từ các hệ thống được tối ưu hóa cho các chức năng cụ thể, độc lập, sang các kiến trúc hướng phần mềm linh hoạt hơn trong đó đòi hỏi một cơ chế giao tiếp chung. Việc chuyển đổi này là cần thiết để khai thác lợi thế của việc có sẵn thông tin ở khắp nơi và sử dụng mô hình điện toán phân tán để triển khai các hệ thống khác nhau. Trước đây, mỗi phân hệ trên xe phát triển độc lập với các phân hệ khác và sử dụng phần cứng được tối ưu hóa cho một chức năng cụ thể. Ngày nay, chiếc xe được phân chia thành các phân vùng giao tiếp, phối hợp với nhau để thực hiện các hoạt động của xe. Phần mềm đã đảm nhận việc thực hiện nhiều chức năng và phần cứng cũng trở nên ít mang tính đặc thù, chuyên dụng hơn.
- Những ưu điểm chính của Ethernet ô tô bao gồm khả năng truyền dữ liệu tốc độ cao và băng thông rộng trong khi trọng lượng và chi phí đã giảm đáng kể. Với sự phát triển / xu hướng lái xe thông minh / tự động, theo ông thì đâu là lý do chính để thúc đẩy hơn nữa sự phát triển công nghệ Ethernet ô tô trong tương lai?
Trên thực tế, ưu điểm chính của Ethernet không nằm ở tốc độ cao, mà ở khả năng mở rộng của nó để cung cấp băng thông cần thiết cho các chức năng cụ thể. Một số cảm biến và cơ cấu chấp hành chỉ cần băng thông vài kbit/s trong khi các hệ thống thị giác máy tính tinh vi hơn có thể đòi hỏi tới nhiều Gbits/s. Ưu điểm của Ethernet là định dạng dữ liệu và khung tín hiệu Ethernet luôn giống nhau cho dù ở tốc độ nào đi nữa. Ví dụ: bạn có thể sử dụng kết nối 10Mbit/s cho các cảm biến, kết nối với một thiết bị chuyển mạch đơn giản để gộp nhiều luồng 10 Mbit/s thành băng thông rộng hơn và sử dụng cùng một thiết bị chuyển mạch đó cho các luồng video hoặc dữ liệu thông tin giải trí đòi hỏi tốc độ cao hơn. Mới đây, Microchip đã ra mắt dòng thiết bị Ethernet 10BASE-T1S thỏa mãn tiêu chuẩn ô tô LAN8670/1/2, cho phép kết nối các thiết bị tốc độ thấp trước đây đòi hỏi hệ thống giao tiếp riêng thành hệ thống Ethernet tiêu chuẩn trong các ứng dụng ô tô. Microchip hợp tác với IEEE và có nhiều đóng góp quan trọng trong việc xây dựng các tiêu chuẩn cho công nghệ 10BASE-T1S dùng trên ô tô. Công nghệ này đơn giản hóa thiết kế hệ thống bằng cách mở rộng phạm vi của Ethernet đến các thiết bị nằm ở biên mạng.
Một lợi ích quan trọng khác của Ethernet là khả năng xác thực những người tham gia trong mạng và mã hóa thông tin đang được truyền tải. Từ lâu công nghệ Ethernet đã được sử dụng cho tất cả các phương thức truyền thông, giao tiếp với các hệ thống an toàn, đã được hiểu rõ và kiểm chứng. Các công nghệ khác sẽ đòi hỏi phát triển một cơ sở hạ tầng bảo mật riêng và có thể không có một hệ sinh thái trên toàn thế giới đang liên tục phát hiện và giải quyết các mối đe dọa mới nhất.
- Mặc dù xác suất xảy ra các mối nguy hiểm tiềm ẩn về an toàn trong mạng trên xe hơi là tương đối thấp, nhưng khả năng đó vẫn tồn tại. Do đó, điều quan trọng là phải quan tâm đến bảo mật giao diện phần cứng Ethernet, phần mềm, an ninh mạng, v.v. Microchip góp phần đảm bảo an ninh trong các lĩnh vực đó như thế nào?
Bộ phận kinh doanh giải pháp bảo mật của Microchip phát triển và triển khai các sản phẩm bảo mật được gọi là IC CryptoAutomotive để sử dụng trong các ứng dụng ô tô và trong các lĩnh vực khác. Từ phương diện đó, việc triển khai bảo mật cũng khó như việc thiết kế các thiết bị điện tử thực hiện chức năng bảo mật đó. Microchip có chuyên môn trong cả hai lĩnh vực này. Công ty đã phát triển các sản phẩm bán dẫn chống giả mạo để áp dụng các giao thức bảo mật dựa trên nhiều tiêu chuẩn khác nhau. Chúng có thể được sử dụng để xác thực các thiết bị giao tiếp với nhau nhằm đảm bảo rằng đó là các thiết bị thuộc về chiếc xe. Chúng cũng có thể mã hóa thông tin truyền tải giữa những người tham gia trong mạng. Microchip cũng có hệ thống logistics an toàn để chèn khóa mã hóa và chứng chỉ tin cậy cho khách hàng của mình để đảm bảo sự an toàn của toàn bộ quy trình sản xuất các thiết bị mật mã này. Những hoạt động logistics này phòng tránh việc lộ lọt bất kỳ thông tin bí mật nào của khách hàng trước khi các thiết bị đó được đưa vào sử dụng trên xe.
- Microchip không chỉ cung cấp Ethernet trong mạng ô tô, công ty còn kết hợp công nghệ đó với PCIe và ASA trong phát triển giải pháp. Cơ sở lý luận đằng sau cách tiếp cận này là gì và danh mục giải pháp kết hợp này mang lại lợi ích gì cho khách hàng / người dùng?
PCIe và các thiết bị tuần tự hóa/phi tuần tự hóa (serializers / deserializers) (các chủ đề của của Liên minh SERDES ô tô) cung cấp các kết nối có tốc độ thậm chí còn cao hơn tốc độ của Ethernet. Tất cả các công nghệ này hỗ trợ cho nhau. Microchip có chuyên môn trong các lĩnh vực này và có thể giúp khách hàng tối ưu hóa hệ thống và kết hợp chúng thành các giải pháp nhiều tính năng và hiệu quả nhất về chi phí.