Bên trong tầm nhìn của Arm về 'phương tiện được định nghĩa bởi phần mềm' trong tương lai

Sự số hóa của ô tô đã khiến so sánh với “trung tâm dữ liệu di động” trở nên quá phổ biến đến nỗi chúng đã trở thành một lời cụt. Nó cũng tạo ra một thị trường sôi động cho các công ty công nghệ — và hiếm có ai khai thác tốt như Arm.

Thường được mô tả là công ty IT hàng đầu của Anh, thuộc sở hữu của SoftBank, Arm thiết kế chip máy tính hiệu quả năng lượng. Các kiến trúc của công ty được sử dụng trong vô số ứng dụng, từ thành phố thông minh đến laptop, nhưng nó nổi tiếng nhất với việc cung cấp năng lượng cho các thiết bị di động. Khoảng 95% điện thoại thông minh trên thế giới sử dụng công nghệ của Arm.

Trong những năm gần đây, tuy nhiên, bộ phận tăng trưởng nhanh nhất của công ty là bộ phận ô tô. Arm được cho là đã gấp đôi doanh thu từ ngành này kể từ năm 2020.

Dennis Laudick, Phó Chủ tịch thị trường ô tô của Arm, đặt sự tăng trưởng này vào sự hội tụ của ba xu hướng: điện hóa, tự động hóa và trải nghiệm người dùng trong phương tiện (UX).

“Tất cả đều đang đẩy nhiều tính toán hơn vào phương tiện,” ông nói — và nhiều tính toán có nghĩa là nhiều kinh doanh hơn cho Arm.

Khi công ty chuẩn bị cho một cuộc niêm yết công khai được chờ đợi từ lâu, Laudick đã cho TNW nhìn nhận về chiến lược ô tô của mình.

Những con đường điện

Dần dần, xe điện đang bao trùm thị trường ô tô. Năm ngoái, các phương tiện hoàn toàn điện chiếm hơn 10% doanh số bán xe ô tô tại châu Âu lần đầu tiên. Toàn cầu, doanh số bán tổng cộng đạt khoảng 7,8 triệu đơn vị — nhiều hơn khoảng 68% so với năm 2022. Để phục vụ thị trường ngày càng phát triển này, các nhà sản xuất ô tô phải tích hợp một bộ sưu tập mới phức tạp của các thiết bị điện tử.

“Khi bạn làm điều đó, nó trở thành một hệ thống phức tạp hơn nhiều,” Laudick nói. “Bạn cần xem xét thêm các thiết bị điện tử để quản lý nó, và điều đó khiến mọi người phải suy nghĩ lại kiến trúc của họ.”

Kết quả là nền tảng vững chắc hơn cho nhiều tính năng kỹ thuật số hơn. Hãy xem chiếc Nissan Leaf hoàn toàn điện, chạy bộ vi xử lý Cortex-R4 của Arm cùng với hệ truyền động điện.

Để kiểm soát bộ biến áp điện, một nhân máy tính cơ bản phải lặp lại một loạt quy trình một cách chính xác — chẳng hạn như cảm nhận, tính toán và điều khiển đầu ra — cho các sự kiện xảy ra trong chu kỳ 1/10.000 giây. Trong cửa sổ tính toán nhỏ này, hệ thống phải cung cấp điều khiển hiệu quả, linh hoạt và chính xác.

Leaf cũng có hệ thống bàn đạp điện tử mới, mà tài xế sử dụng để kiểm soát tốc độ của xe bằng cách áp dụng áp lực lên pedal ga.

Khi pedal ga được nhả hoàn toàn, hệ thống phanh tái tạo và ma sát sẽ tự động kích hoạt, đưa xe dừng hoàn toàn — thậm chí trên địa hình dốc — cho đến khi pedal ga được nhấn lại. Và nếu tài xế mệt mỏi, một hệ thống điều khiển hòa tốc thông minh có thể tự động điều chỉnh tốc độ của xe phù hợp với luồng giao thông, trong khi tính năng hỗ trợ làn đường thực hiện sự sửa đổi lái tinh tế để giữ cho phương tiện ở giữa đường.

Đó là một gói tính năng thuận tiện, nhưng lại tưởng tượng lại toàn bộ nền tảng của một chiếc xe. Những hãng như Nissan đã dành hàng thập kỷ để xây dựng các điều khiển và kiến trúc chạy động cơ đốt trong (ICEs). Bây giờ, họ đang nhanh chóng thay thế phần cứng của họ bằng các hoạt động số. Sự chuyển đổi này đã tạo nên một khái niệm gọi là “phương tiện được định nghĩa bởi phần mềm.”

“Toàn bộ ngành công nghiệp đều nhận thức được sự chấn động này đang biến họ từ tư duy cơ khí thành tư duy phần mềm — và tất cả họ đều đang cố tự tái tạo,” Laudick nói.

“Điều đó tương đương với việc có nhiều điện tử mạnh mẽ hơn,”

Không thể phủ nhận rằng sự chuyển đổi đã mở ra cơ hội kinh doanh mới cho các Nhà sản xuất thiết bị gốc (OEMs), nhà cung cấp linh kiện, các công ty khởi nghiệp và các công ty bán dẫn. Nhưng tất cả các tính năng và nguồn doanh thu mới đều phải vừa với các ràng buộc chặt chẽ về tiêu thụ năng lượng, tản nhiệt và không gian vật lý.

Đó là nơi mà Arm muốn tham gia. Bộ xử lý IP, công cụ và giải pháp phần mềm của công ty hứa hẹn mang lại cho ngành ô tô khả năng tối đa hóa sự đổi mới.

“Từ góc độ của chúng tôi, điều đó về cơ bản tương đương với việc có nhiều điện tử hơn — và mạnh mẽ hơn,” Laudick nói.

Quy tắc tự động

Chuyển đổi sang xe điện đã trùng với sự mở rộng của các tính năng tự động. Trong khi xe cấp độ 5 chưa đến nhanh chóng như quảng cáo, các hệ thống hỗ trợ lái xe tiên tiến (ADAS), từ phát hiện làn đường đến hỗ trợ đậu xe, đã trở nên phổ biến. Do đó, các ứng dụng cho kiến trúc của Arm đang ngày càng phát triển.

“Càng nhiều chức năng tự động chúng ta tích hợp vào ô tô, càng lớn nhanh chóng là yêu cầu về tính toán,” Laudick nói. “Và nếu bạn xem xét một số hệ thống dữ liệu mà mọi người đang xem xét để đặt trong ô tô trong năm tới, chúng thực sự là cao cấp.”

Hiện tại, Arm cung cấp từ bộ xử lý mà Dream Chip Technologies áp dụng vào radar đến các chốt điện tử thông minh mà Elmos sử dụng để cung cấp nguồn điện ổn định. Khi các trường hợp sử dụng mở rộng, nhu cầu về chip cũng tăng — và các quy tắc xung quanh chúng cũng thay đổi.

Cả xe điện (EVs) và các tính năng tự động đều đang được thúc đẩy bởi các cơ quan quy định. Chính phủ khuyến khích việc chuyển đổi sang xe điện vì lý do môi trường, và tự động hóa để ngăn chặn tai nạn.

Ở Liên minh châu Âu (EU), một số tính năng an toàn sẽ sớm trở thành bắt buộc. Quốc hội châu Âu đã đưa ra các biện pháp bao gồm hỗ trợ tốc độ thông minh (ISA), phanh khẩn cấp tiên tiến và công nghệ giữ làn đường bắt buộc trong các phương tiện mới từ tháng 5 năm 2022.

“Điều này sẽ làm cho tất cả chúng ta an toàn hơn.”

Những người làm luật đã đưa ra một lý do thuyết phục cho sự can thiệp của họ. Năm 2018, khoảng 25.100 người chết trên đường trong Liên minh châu Âu, trong khi có 135.000 người bị thương nặng. Theo ước tính của EU, ISA một mình có thể giảm số người chết đi 20%.

“ISA sẽ cung cấp phản hồi cho tài xế, dựa trên bản đồ và quan sát biển báo giao thông, mỗi khi vượt quá giới hạn tốc độ,” nói MEP Róża Thun, người đưa ra luật lệ. “Chúng tôi không giới hạn tốc độ, mà là một hệ thống thông minh sẽ làm cho tài xế hoàn toàn nhận thức khi họ đang vượt quá tốc độ. Điều này không chỉ làm cho tất cả chúng ta an toàn hơn, mà còn giúp tài xế tránh được các biên bản vi phạm tốc độ.”

Điều tương tự cũng xảy ra với xe điện. Theo Ấn tượng châu Âu, ô tô đóng góp 12% tổng lượng khí CO2 phát thải ở Liên minh châu Âu. Để giảm thiểu tác động, liên minh gần đây chấp thuận một luật yêu cầu tất cả các ô tô mới bán từ năm 2035 phải có khí thải CO2 bằng không. Ngoài ra, từ năm 2030, khí thải của chúng phải thấp hơn 55% so với năm 2021. 

Những mục tiêu nhằm thúc đẩy quá trình điện hóa. Lý thuyết, điều này nên mang lại lợi ích cho tài xế, hành khách, người đi bộ — và Arm.

Trở nên linh hoạt

Khi tính toán ô tô chuyển từ phần cứng sang phần mềm, nhu cầu đối với tính năng giải trí và buồng lái đang tăng. Theo Arm, hơn 90% hệ thống giải trí trong xe (IVI) sử dụng các thiết kế chip của công ty. Các kiến trúc cũng được tìm thấy trong các ứng dụng dưới nắp capo, bao gồm cụm đồng hồ đo, gương chiếu hậu điện tử và điều khiển hệ thống sưởi, thông hơi và điều hòa không khí (HVAC).

Chuyển đổi sang xe có định nghĩa phần mềm cũng kích thích một tính năng IT khác: cập nhật. Lịch sử, phần mềm xe không chỉ đơn giản mà còn khá tĩnh lặng. Ngày nay, điều đó không còn là sự thật nữa. 

“Có cơ hội để tiếp tục thêm vào chức năng của xe qua suốt cuộc đời của nó,” Laudick nói.

Một loạt các tính năng mở rộng, từ thuật toán cảm biến đến giao diện người dùng, hiện có thể được cải thiện qua sóng (OTA). Khi ô tô bắt đầu giống như các thiết bị cá nhân, người tiêu dùng có thể mong đợi một dịch vụ cập nhật tương tự. Như Simon Humphries, giám đốc thương hiệu của Toyota, nói: “Mọi người muốn kiểm soát trải nghiệm của chính mình.”

Laudick so sánh những chiếc xe hiện đại với các nền tảng, nơi mà phần mềm và chức năng có thể tiến triển. Điều đó là một cái nam châm rõ ràng cho Arm, sản phẩm và quy trình của họ tập trung vào việc chạy phần mềm. 

Các nhà sản xuất ô tô cũng đang trở nên thông minh hơn về phần mềm. Ví dụ, đơn vị lái xe tự động của General Motors, Cruise, hiện đang phát triển chip máy tính của riêng mình cho các phương tiện tự động. Công ty trước đây đã sử dụng các thiết kế của Arm, nhưng hiện đang nghiên cứu một kiến trúc mã nguồn mở được biết đến là RISC-V — một lựa chọn phổ biến ngày nay. Chi phí thấp và linh hoạt của bộ chỉ thị đã tạo ra một mối đe dọa đối với những hoài bão ô tô của Arm. 

“Một giám đốc điều hành mà tôi nói chuyện nói: ‘Chiến lược đàm phán tốt nhất khi Arm đến là để có một cuốn brochure RISC-V đặt trên bàn làm việc của tôi’,” Jim Feldhan, chủ tịch của công ty tư vấn bán dẫn Semico Research, nói vào năm ngoái. “Đó là một đe dọa. Trong tương lai, Arm sẽ không còn vị thế siêu độc tôn của mình nữa.”

“Có sự chuyển đến tạo ra thêm tính linh hoạt.

Tuy nhiên, hiện tại, RISC-V có thể được coi là một rủi ro hơn so với các tiêu chuẩn đã được thiết lập của Arm. Để thách thức thêm vào RISC-V, Arm đang dần trở nên mở rộng hơn. Dòng bộ xử lý Cortex-M, ví dụ, hiện cho phép khách hàng thêm vào các chỉ thị của riêng họ, trong khi tính linh hoạt đã được thêm vào phần mềm và công cụ của Arm.

“Đương nhiên, chúng tôi cố gắng kiểm soát sản phẩm một cách hợp lý, nếu không chúng tôi sẽ kết thúc với một vùng đất hoang dã. Nhưng trong vài năm qua, có sự chuyển động trong công ty để tạo ra thêm tính linh hoạt ở một số lĩnh vực,” Laudick nói. 

RISC-V không phải là đối thủ duy nhất của Arm. Các đối thủ lâu năm như Intel và Synopsys cũng đang cạnh tranh để giành một phần thị trường ngày càng mở rộ cho chip ô tô.

Tuy nhiên, Laudick rất lạc quan về tương lai. Anh lưu ý rằng các chiếc xe hiện đại chạy khoảng 100 triệu dòng mã phần mềm, trong khi một chiếc Boeing 787 được ước tính chỉ có “chỉ” 14 triệu. Đến năm 2030, McKinsey dự đoán rằng số dòng mã của các phương tiện sẽ mở rộ lên khoảng 300 triệu. 

“Tôi nhìn thấy chiếc xe sẽ, không nghi ngờ gì, là thiết bị phần mềm phức tạp nhất mà bạn sẽ sở hữu — nếu không phải là tồn tại,” Laudick nói.