汽车网关研究：Zonal架构下的网关，集成化成为重要趋势

汽车网关是整车电子电气架构中的核心部件，是车内网络的枢纽，承担着数据传输、安全防控、远程诊断等功能。随着电子电气架构从分布式向集中式域架构演进，网关也随之变化，网关的演进路线为：

第一阶段：分布式架构下的传统CAN网关

第二阶段：域集中架构下的集中式网关

第三阶段：Zonal架构下的分布式网关

1、分布式架构下的传统CAN网关

第一阶段的分布式ECU架构，是指各个功能由很多单一的ECU提供硬件/软件解决方案。这些功能性 ECU 集群组合在一起（如动力、底盘、车身、安全和信息娱乐系统），通过 CAN、LIN 或 FlexRay™ 等传统总线系统连接。传感器和执行器直接连接到ECU，域之间的交互通过CAN网关实现。

2、域集中架构下的集中式网关

第二阶段：域控制器的“域”一般是指功能域，可分为动力总成、底盘控制、车身控制、娱乐系统（座舱域）、ADAS这五个主要的域。各个域内部的系统互联仍使用CAN和FlexRay通信总线。而不同域之间的通讯，由更高传输性能的以太网作为主干网络承担信息交换任务。在这种架构中，域之间的交互需要一个集中式网关。该网关包含与 OEM 汽车云进行数据交换的功能，因此被认为是“服务型网关”。

3、Zonal架构下的分布式网关

第三阶段：在Zonal架构中，中央网关将演变为HPC或中央计算机，域网关（Domain Gateway ）将演变为区域网关（Zonal Gateway）。网关承担的功能，不仅是车内网络通讯总线的路由功能，通过MCU+SoC的计算平台，开始承担更多复杂功能，如安全和功能域（如动力传动、底盘与安全、车身控制、信息娱乐和ADAS等）之间数据的互联、处理等。该架构最显著的优势是可大大减少线束，约可降低30%的重量和成本。

第三阶段：Zonal架构下的分布式网关

来源：ST

目前，网关正处于从域集中架构下的集中式网关向Zonal架构下的分布式网关的过渡阶段。

为应对跨域集成的主要趋势，许多网关芯片供应商提出相应的解决方案。如，恩智浦2021年底发布S32G3系列网络处理器芯片，具有实时处理能力、面向服务高性能计算的算力、跨域集成以及高性能安全处理，并提供完备的软件开发工具支持，能够满足服务型网关、车载计算机、域控制器、区域处理器、安全处理器等各类新型汽车电子电气架构的开发需求。

S32G3系列网络处理器芯片于2023年2月量产，2023年4月首搭广汽昊铂Hyper GT落地。

S32G3 系列芯片框图

来源：NXP

芯驰科技2022年7月发布的G9H芯片，主要应用于下一代高性能中央网关、车载计算单元、跨域控制器等场景。除车身网络接口之外，G9H还支持视频输入和输出接口，包括一路MIPI DSI和两路MIPI CSI，配合高性能PowerVR 3D GPU，可以将3D仪表、DMS等功能融合到中央网关中，进一步降低系统BOM成本。

G9H跨域融合

来源：芯驰科技

网关供应商的产品也逐渐从独立网关向集成网关发展，集成的方式主要为网关与车身域集成、网关与区域控制器集成、网关与中央计算机集成等。2023年，较多供应商发布集成网关解决方案。

如联合电子2023年4月发布面向下一代电子电气架构的跨域中央计算平台产品，融合中央网关、车身控制、动力等多个功能域，由东软睿驰进行底软和中间件研发支持。

联合电子跨域中央计算平台产品

来源：联合电子

如经纬恒润2023年5月，发布物理区域控制单元ZCU和中央计算平台产品CCP:

ZCU：集成整车的配电功能、区域网关路由功能（百兆以太网，CANFD， LIN等）、车身舒适域、新能源动力域、部分底盘域以及空调热管理的输入输出信号采集控制。

CCP：集成中央网关、车身及舒适控制、新能源整车动力控制、空调与热管理、车辆管理、全量数据采集、OTA升级、SOA服务等众多功能。

目前两种产品已完成研发、试验和小批量生产，将于2023年底实现量产交付。其中CCP已与4家国内主流车厂建立量产配套合作。

经纬恒润CCP、ZCU产品

来源：经纬恒润

随着网关芯片和集成网关的技术成熟，主机厂的“准中央集中式”架构方案也纷纷开始落地，量产车型集中在2022-2024年推出。

来源：公开资料整理