未来中央计算架构的关键：NXP的S32N79

目前中央计算架构已成为主流，十多万的零跑、小鹏和比亚迪都是中央计算架构。目前中央计算架构可以分为两大类，一类是智能驾驶和座舱域都是单芯片，典型如零跑B10的高通SA8295加SA8650。另一类是智能驾驶和座舱域是双芯片联合，典型代表如极氪9X的智能驾驶采用双Thor-U，座舱采用双高通SA8295或单高通SA8295。无论哪一种，其关键芯片都是以太网交换机，将两片智能驾驶芯片连接和将智能驾驶和座舱芯片连接。

汽车E/E架构演进趋势

图片来源：NXP

目前的中央计算架构就是分布式Zonal，其核心通信枢纽是以太网交换机，汽车以太网交换机主要被四家厂商垄断，分别是中国台湾瑞昱、英飞凌（收购了Marvell的汽车以太网业务）、博通和恩智浦，其中博通在国内市场比较罕见，瑞昱主打中低端市场，英飞凌主攻中高端市场。

AI覆盖汽车的各个领域

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以太网交换机的角色类似AI服务器领域的NVLink，将多张显卡与CPU连接，但汽车以太网的带宽远低于NVLink，汽车以太网目前最顶级的带宽不过10Gbps，即1.25GBps，而最新一代（第5代 NVLink，用于 Blackwell 架构）单 GPU 双向带宽高达 1.8 TB/s，NVLink带宽是汽车以太网的1000多倍，NVLink是英伟达成功的关键，它打破了传统 PCIe 总线的带宽瓶颈，通过点对点直接通信以及统一内存地址空间，允许数千颗 GPU 协同如同一颗“逻辑巨型 GPU”般运行。而汽车以太网的带宽太低，两颗Thor-U通过汽车以太网交换机联合实际发挥的效能最多是单颗的1.1-1.2倍。改用PCIe交换机会好很多，不过目前车规级PCIe交换机比较罕见，只有Microchip和索喜有。

中央计算平台要覆盖的领域

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中央计算平台目前也从简单的智能驾驶与座舱合二为一演变为将底盘、网关、车身、动力系统全面合一，因此简单的PCIe交换机不能完全胜任，以太网交换机更不能胜任。

NXP为未来中央计算平台推出了集PCIe交换机、以太网交换机和强大计算性能的S32N7系列MPU，其中首款产品即S32N79。

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NXP的MCU/MPU演进之路，目前不少中央计算平台都采用S32G，如蔚来ES8/ES9，极氪9X和上汽智己LS6/8/9。S32N79是采用5nm工艺（台积电打造）的NXP旗舰级车载中央计算芯片。

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S32N7是车辆核心的概念，承载车辆动态控制、数据中心、车辆安全监控、状态与能量控制等，不仅是座舱+智能驾驶。

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中央计算平台的演进之路，S32N79就是终极解决方案。

S32N7实现五域合一

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S32N79是真正的软件定义汽车

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S32N79也是AI汽车的基石

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S32N79的内部框架图

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CPU，8个split-lock Arm Cortex-A78AE内核，运行频率1.8 GHz，12个split-lock Arm Cortex-R52 内核，运行频率1.4 GHz，基于RISC-V的网络、算术和数据密集型负载加速器， eIQ 边缘NPU。支持 2x LPDDR4X/5/5X DRAM界面，最高36MB的SRAM。支持双通道非易失性存储器（NVM）接口，兼容串行、四通道（Quad）和八通道（Octal）NOR闪存；支持UFS 3.1接口；支持eMMC 5.1 NAND闪存；支持SD卡/SDIO闪存。

集成10Mbps至10Gbps的时间敏感网络（TSN）以太网交换功能，支持PCI Express Gen 4（Root Complex，根复合体），PCIe引擎支持多项服务，包括不透明桥（NTB）。

全芯片支持硬件隔离和虚拟化隔离，满足混合安全等级应用，内核对pin的虚拟硬件隔离，基于Arm Cortex-M7系统分区管理，ISO 26262 ASIL-D等级标准，集成HSE2安全引擎，网络安全满足 ISO/SAE 21434, UN R155; targeted for SESIP Level 2 认证。内置两个非对称虚拟货币加速，支持安全无感OTA升级，多种低功率模式包括始终在线（Always-ON）、超低功耗（Ultra-Low-Power）及AI低功耗运行模式，采用FBGA1312封装，工作温度范围 -40°C至105°C; 符合AEC-Q100 Grade 2车规认证。

S32N79内置了7端口的以太网交换机，最高支持到10Gb/s，PCIe是4代PCIe，目前车规级以太网交换机也有支持PCIe的，但全部都是比较低的PCIe 3代，且最多是2 Lane，S32N79支持4 Lane的PCIe，每Lane有16Gb/s带宽。

PCIe里的Root Complex

PCIe 根复合体（Root Complex，简称 RC）是整个 PCIe 树状拓扑结构的“根节点”。它负责连接 CPU、内存子系统与所有 PCIe 设备，代表处理器生成传输事务，并管理数据通信、地址映射与设备配置。

PCIe的另一个特色是NTB，即非透明桥，非透明桥允许一个SoC系统直接访问另一个SoC系统的内存和外设，通常这需要交换机系统中转，而NTB交换机允许直接访问，尤其适合两个不同芯片或chiplet间的互联。当某个 SoC 系统内存不足时，可通过 NTB 直接调用另一 SoC 系统的内存资源，从而实现多个芯片如同一个芯片运作的效果。

NTB功能特别适合做自动驾驶的冗余系统，正常情况下，HOST1访问、管理下面的设备EP。域控制器1不参与，处于Standby状态。当HOST1出现异常时，HOST2接管系统，HOST2重新配置Switch，把原来的NT口配置成Upstream Port，并且重新分配、枚举PCIe设备资源。然后HOST2接管下面EP设备的访问、管理。

PCIe的另一大优势在于对NVMe SSD存储的支持。NVMe SSD最早用于苹果手机和笔记本电脑，速度要比传统PC的SATA接口要快不少，车载目前主要还是UFS或eMMC，它的设计初衷主要是考虑到功耗和速度，汽车领域对功耗敏感程度要低于手机，但随着模型越来越大，对带宽要求越来越高，每次运算时，CPU发出指令，权重模型从UFS中被取出暂存在DRAM中，通过CPU中转到AI并行计算单元，如果采用NVMe SSD，其采用了DMA技术，无需CPU中转，效率大大提高。而NVMe SSD必须配合PCIe交换机。