隨著高性能多核處理器在汽車電子領域的應用，面對復雜的系統需求，虛擬機能夠更好地發揮芯片性能以及節約成本。汽車座艙虛擬機系統讓駕駛者及汽車成為一體，通過不同的視覺模式來掌控行車環境及車內信息。其中面對中國市場的中檔車，大部分車企的主機采用的核心芯片是瑞薩的R-Car M3。

那什么是虛擬機呢?虛擬機是指通過軟件模擬的具有完整硬件系統功能的、運行在一個完全獨立環境中的完整計算機系統。虛擬系統通過生成現有操作系統的全新虛擬鏡像，所有操作都在這個全新且獨立的虛擬系統里進行，它可以獨立安裝并運行軟件、保存數據，并擁有獨立桌面，不會對真正的系統產生任何影響，是能夠在現有系統與虛擬鏡像之間靈活切換的一類操作系統。

舉個簡單的例子，為了追求性價比，中國國內的手游廠商基本都采用虛擬機技術，將單個服務器分割成30路、50路、60路，甚至上百路操作模塊，這是因為一個人打手游用一臺大型服務器會造成資源浪費，廠商提供服務器的成本也很高。那么如何才能把這個資源分割成多個相互獨立、互不影響的模塊，讓這些打游戲的人在同時使用一個服務器的時候又感覺自己在獨享一個服務器呢?這就要將一個服務器虛擬成好幾個服務器才能實現以上需求。

而創建虛擬機時，需要將實體機的部分硬盤和內存容量作為虛擬機的硬盤和內存容量，并且每個虛擬機都有獨立的CMOS、硬盤和操作系統，這樣就可以像使用實體機一樣對虛擬機進行操作。再進一步，為什么人們要將虛擬機技術引入汽車座艙系統呢?難道在汽車座艙系統中也有和手游場景同樣的需求嗎?

事實上，將虛擬機技術引入汽車座艙系統看重的不是節約成本，而是安全性問題。就目前的發展趨勢，汽車電子電器系統正在從分布式向域集中式控制演進，原來需要很多個ECU(電子控制單元)來實現的功能，現在只需要一個DCU(域控制器)就能實現，功能更強大的同時還能節約大量線束和接插件，大大降低整車重量，從而降低自身功耗，增加行駛里程。但這也會帶來一個問題，在汽車電子電氣系統中，不同的ECU提供的服務是不同的，操作優先級也大不相同。

根據國際標準ISO 26262，汽車儀表系統和娛樂系統的安全等級要求是不一樣的，汽車儀表系統與動力系統的關系更為密切，所以在實時性、可靠性和安全性方面的要求更高，多以QNX操作系統為主。而信息娛樂系統主要是為車內人機交互提供控制平臺，追求多樣化的應用與服務，所以在實時性、可靠性和安全性方面的要求相對較寬，多以Linux和Android操作系統為主。

如何才能讓不同類型的操作系統運行在同一個計算平臺上呢?最優的解決方案就是引入虛擬化技術，如此一來，供應商就不再需要針對每種操作系統設計對應的硬件平臺了，只需要在車載主芯片上進行虛擬化的軟件配置，使之形成多個虛擬機，在每個虛擬機上運行相應的軟件就可以了，同時還能起到不同操作系統和應用程序間的安全隔離作用。

據相關機構預測，到2025年，中國國內智能座艙市場規模將達1,101億元，2021~2025年年復合增長率約為22%，其中中控屏、域控制器和HUD將成為增長重點。而隨著汽車的電子電氣架構往集中式發展，域控制器市場滲透率將大幅提升，運用虛擬機技術的中高端控制器或成為主流，而僅能集成中控和儀表的低端域控制器最終可能將被淘汰。

綜上所述，從市場的角度，我們可以清楚地看到虛擬機技術在汽車座艙領域的前景。但站在技術的角度，汽車座艙等應用場景又對虛擬機主芯片和虛擬機平臺提出了哪些要求呢?據悉，信息安全性、實時性、可靠性和可擴展性是其中重要的幾個方面。此外，對于虛擬機平臺供應商來說，場景定義能力、軟件配套和迭代能力將成為主要的差異化優勢分割點。

而瑞薩作為集成式駕駛艙和聯網汽車設備的主要供應商，兼具滿足以上所有的需求能力。比如瑞薩自2015年12月推出、2018年12月量產的3代R-Car產品線，該產品線在開發過程中就受到了大型汽車生產商的青睞，旗下某中端汽車產品全線采用R-Car H3。此外，其他汽車生產商也在電動車、皮卡等高配車型中搭載了R-Car M3W、R-Car M3N、R-Car H3等。除了整車廠外，在框架車身高性能計算機(HPC)中也采用了瑞薩的高性能系統級芯片R-Car M3。

R-Car for Every Segment

那為什么R-Car系列產品會如此受歡迎呢?這是因為R-Car作為一般用途汽車計算平臺，擁有強大的計算能力，比如R-Car E3擁有7,500 DMIPS的計算性能，而R-Car M3和R-Car H3更甚，分別擁有30,000 DMIP和45,000 DMIPS的計算性能。

此外，R-Car系列的虛擬化功能還可以將連接至外部云服務的軟件和車輛控制軟件進行隔離，實現全獨立運行。基于單芯片的有效隔離使R-Car可以滿足功能安全和信息安全的車輛網關要求。R-Car還集成了多種硬件信息安全功能，如安全啟動等。為了實現快速軟件更新和更高的數據吞吐量，R-Car還提供了高速千兆以太網功能。如果將R-Car和瑞薩RH850/U2A跨域MCU結合使用，還可以支持高達ASIL D等級的功能安全。

值得一提的是，除了硬件資源的強大基石外，從2017年4月起，瑞薩還為R-Car系列提供了完善的虛擬化支持包，幫助選購瑞薩品牌的客戶更輕松地開發用于R-Car汽車片上系統的虛擬機軟件。其中，免費的R-Car虛擬機管理程序開發指南文檔和示例軟件還能給系統研發工程師作為上手參考，依據需要運行的操作系統組合、使用的儀表系統和云服務，選擇最合適的管理程序，從而增加集成座艙和聯網汽車應用開發的靈活性、加快開發速度、降低開發成本。

原文標題：汽車座艙虛擬機平臺市場迎來最佳時期，瑞薩從容布陣

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審核編輯：湯梓紅