微控制器（也稱為控制器、MCU 和其他名稱變體）是構建現代車輛的支柱。無論汽車是由汽油、柴油、電力、氫氣、PDG 還是其他任何動力驅動的，其功能都將在很大程度上依賴于控制器。

人們還看到，當這些控制器供不應求時，汽車行業是如何被收買的。IDTechEx的最新研究報告發現，目前汽車控制器內有很多類型，提供更多的計算能力和新的車輛架構選項。特斯拉是一家一直在使用控制器逆勢而上的公司。

配備 2 級 ADAS 的類特斯拉電動汽車中的半導體晶圓價值分布。

特斯拉早在 Model S 就開始設計控制器，但只有 20% 的 Model S 控制器是內部設計的。多年來，這一比例一直在上升，Model Y 有 61% 是內部設計的控制器，而 Cybertruck 上升到 85%。特斯拉在 2023 年投資者日的演講中表示，下一代汽車將擁有 100% 內部設計的控制器。將控制器設計完全內部化的好處之一是，它使特斯拉能夠完全自主地設計線束。這就是為什么這比最初想象的更重要。

特斯拉在減少線束方面處于行業領先地位。由于現代汽車中的電子設備數量眾多，因此它們包含近乎無限的布線迷宮，因此每個組件都可以相互通信也就不足為奇了。然而，大線束會導致許多問題，首先是重量。盡管汽車只有幾米長，但當不得不為不同的線路運行數百次時，它很快就會加起來，現代車輛的線束總長度可達數英里。五英里的絕緣銅纜很重！IDTechEx 的研究發現，一根線束的重量可能超過 60 公斤，這讓特斯拉的 17 公斤減重效果令人印象深刻。

大型線束不受歡迎的另一個原因是構建線束所需的人工成本。單個線束有數百個，有時是數千個端接。每一根線都需要被切割、剝皮、壓接，然后裝入連接器的正確插針中，而這一切都是手工完成的！這些都是需要高度靈巧性、對細節的關注、經驗和技能的繁瑣任務，因此它不可能很快被機器復制。

將控制器設計引入內部使特斯拉能夠從集中式控制架構轉變為本地化架構。在集中式架構中，一個或一小組控制器需要與車輛周圍的設備進行通信。比如說，在車輛的另一端有一組五個設備，可能需要 4m 的電纜敷設。例如，假設每個設備至少有四個連接，一個用于電源，一個用于接地，兩個用于 CAN；有些設備更少，有些設備更多。所以現在有 20 根電線和 80m 的電纜，僅用于一小部分設備。本地化架構意味著較小的控制器充當這些設備中間的集線器。它有一個以太網連接到車輛的中央控制器，并且只有非常小的運行到各個設備。

除了改變控制器架構外，特斯拉還為低壓設備過渡到 48V 架構，從而帶來更多好處。48V 系統或低壓系統用于為傳感器、燈、信息娛樂系統以及除動力傳動系統以外的幾乎所有電子元件供電。大多數車輛使用由引擎蓋下方的鉛酸塊供電的 12V 系統，這項技術已有 150 多年的歷史。根據特斯拉的說法，一個 12V 系統，加上車輛周圍的所有輔助負載，需要能夠為現代車輛提供超過 200 安培的電流。但是由于功率是電壓乘以電流，如果一個是四倍，另一個可以是四分之一。這意味著特斯拉的 48V 系統只需要車輛周圍四分之一的電流，這讓他們可以使用更細的電纜。

特斯拉因不懈地優化車輛設計和生產的各個方面而享有盛譽。IDTechEx 認為這些轉向完全內部設計的控制器，以及 48V 低壓系統的采用將標志著特斯拉在車輛優化方面取得更令人印象深刻的成就的開始。

對整個車輛的控制器的完全控制不僅讓特斯拉有更多的自由來改進其架構，還讓他們在供應鏈上有更多的議價能力。在 COVID 大流行期間，汽車行業突然意識到其對半導體供應的敏感性。當車輛控制器未能出現時，許多生產線都陷入停頓。通過將控制器設計引入內部，特斯拉不太容易受到這些干擾的影響；它可以快速重新設計芯片以改善供應或尋找其他半導體代工廠的產能以保持流動。在過去的幾年里，其他原始設備制造商也提出了將一些半導體芯片設計引入內部的聲音，但特斯拉是將門檻提高到 100% 內部設計的先驅。

特斯拉此前在從硬件版本 2.5（HW2.5）升級到 HW3 時就展示了這種實力。在HW2.5中，中央自主大腦包含四顆芯片，兩顆Nvidia Parker SoC（片上系統），一顆Nvidia Pascal GPU（圖形處理單元），一顆英飛凌MCU（微控制器單元）。另一方面，HW 3 只有兩個芯片，都是 Tesla SoC，并且都是由三星使用其 14 納米工藝制造的。這給了特斯拉更大的議價能力，因為臺積電和 GlobalFoundries 也有 14nm 工藝，這意味著更多的選擇和更多的潛在供應。它還縮短了供應鏈，因為 Nvidia 是無晶圓廠的，這意味著它設計了芯片，但隨后需要在大型代工廠之一生產，就像特斯拉一樣；這可能會為特斯拉節省成本。

特斯拉還表示，在內部引入更多設計可以讓他們指定二級供應商提供的功能和特性。當 OEM 購買現成的產品時，無疑會做出妥協。來自第 二級供應商的芯片架構將盡可能適銷對路并滿足許多人的需求。這通常意味著它不適合個人的需求。將設計過程引入內部并非易事，但既然他們已經做到了，特斯拉就可以制造專為特斯拉設計的芯片。

編輯：黃飛

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