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Das innovative Potenzial softwaredefinierter Fahrzeuge

Die Mobilität befindet sich in einem tiefgreifenden Wandel. Das softwaredefinierte Fahrzeug verspricht eine neue Ära von Flexibilität, Effizienz und Anpassungsfähigkeit. Doch wie lässt sich dieser Wandel gestalten, damit das SDV nicht nur innovativ, sondern auch sicher und zuverlässig ist? Und wie kann das SDV so in unser digitales Leben integriert werden, dass es unseren Erwartungen und Bedürfnissen gerecht wird?

Softwaredefiniertes Fahrzeug
Artikel

Smartphones haben uns gezeigt, dass Produkte auch nach dem Kauf kontinuierlich besser werden können. Nun folgen Fahrzeuge diesem Beispiel. Ein softwaredefiniertes Fahrzeug kann über seine gesamte Lebensdauer hinweg neue Funktionen, Sicherheitsmerkmale und digitale Dienste erhalten. Hinter jedem Update, jeder Verbindung und jeder automatisierten Funktion stehen jedoch Halbleiter, die dafür sorgen, dass das Fahrzeug sicher und zuverlässig funktioniert.

Die Neue Klasse beinhaltet mehr als 200 Infineon‑Produkte, darunter AURIX™‑ und TRAVEO™‑Mikrocontroller, BRIGHTLANE™‑Ethernet‑Konnektivitätslösungen, OPTIREG™‑Power‑Management‑ICs sowie PROFET™‑Smart‑Power‑Schalter und eFuses für softwaredefinierte Fahrzeuge.

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Der Anteil von Elektrofahrzeugen wird voraussichtlich von 25 % im Jahr 2025 auf 45% im Jahr 2030 steigen. Dadurch wächst die Nachfrage nach Leistungshalbleitern, Batteriemanagementsystemen und Lösungen zur Energieverteilung kontinuierlich.

ADAS

Bereits heute verfügen rund 10 % aller neu produzierten Fahrzeuge über eine gemischte Domain-/Zonenarchitektur. Bis 2030 könnte dieser Anteil auf etwa 40 % steigen.

Ein softwaredefiniertes Fahrzeug kann die Marktdurchdringung des automatisierten Fahrens erheblich beschleunigen. Derzeit sind rund 30 % aller Neufahrzeuge mit Fahrerassistenz- und automatisierten Fahrfunktionen ausgestattet. Bis 2030 könnte dieser Anteil auf ungefähr 55 % anwachsen.

Das softwaredefinierte Fahrzeug ermöglicht schnellere Innovationen und neue digitale Dienstleistungen. Um diese Potenziale sicher und skalierbar umzusetzen, sind moderne E/E-Architekturen, abgesicherte Konnektivität, effiziente Energieverteilung und Automotive-Halbleiter unerlässlich.

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Herausforderung
Traditionelle E/E-Architekturen basieren auf 70 bis 110 Steuergeräten (ECUs), bis zu 5 km Kabelbaum und 10 bis 15 Fahrzeugmodellen. Mit zunehmender Zahl softwaredefinierter Funktionen werden Integration, Software-Updates und Systemvalidierung immer komplexer. Das erschwert die Skalierung, erhöht den Entwicklungsaufwand und verlangsamt Innovationen.

Lösung
Zonenarchitekturen reduzieren die Anzahl der Steuergeräte, indem Funktionen in Fahrzeugzonen zusammengefasst und mit zentralen Rechenplattformen verbunden werden. Dies vereinfacht das Softwaremanagement, beschleunigt Updates und schafft eine skalierbare Grundlage für das softwaredefinierte Fahrzeug.

Herausforderung
Ein softwaredefiniertes Fahrzeug ist auf Cloud-Konnektivität, Fahrzeugvernetzung und Over-the-Air-Updates angewiesen. Jede zusätzliche Verbindung erhöht die Anforderungen an den Schutz von Daten, Software und sicherheitskritischen Fahrzeugfunktionen über den gesamten Lebenszyklus hinweg.

Lösung
Ein mehrschichtiger Cybersecurity-Ansatz kombiniert hardwarebasierte Schutzmechanismen, sichere Kommunikation, Verschlüsselung und Echtzeitüberwachung. Infineon ermöglicht vertrauenswürdige Fahrzeugplattformen mit OPTIGA™ Sicherheitslösungen, sicherheitsfähigen Mikrocontrollern und sicheren Konnektivitätstechnologien.

Herausforderung
OTA-Updates ermöglichen neue Funktionen, Leistungsverbesserungen und Sicherheitsupdates auch nach der Fahrzeugproduktion. Um Sicherheit und Zuverlässigkeit zu gewährleisten, benötigen Fahrzeuge sichere Update-Mechanismen, zuverlässige Rechenleistung und geschützte Kommunikationskanäle.

Lösung
Infineon bietet die Halbleiterbasis für updatefähige Fahrzeugplattformen mit Mikrocontrollern, Speicher-, Konnektivitäts- und Sicherheitslösungen. Gemeinsam ermöglichen diese Technologien sichere, zuverlässige und skalierbare OTA-Implementierungen.

Herausforderung
Fahrerassistenzsysteme, zentrales Computing und softwarebasierte Dienste erzeugen enorme Datenmengen. Herkömmliche Fahrzeugnetzwerke stoßen dabei hinsichtlich Bandbreite und Skalierbarkeit zunehmend an ihre Grenzen.

Lösung
Automotive Ethernet ermöglicht eine skalierbare Hochgeschwindigkeitskommunikation zwischen Zonen, Sensoren und zentralen Recheneinheiten. Die BRIGHTLANE™ Ethernet-Lösungen von Infineon bilden das Kommunikationsrückgrat moderner SDV-Architekturen.

Herausforderung
Mehr Softwarefunktionen erhöhen die Komplexität von Verkabelung, Energiebedarf und Systeminteraktionen. Ohne eine optimierte Architektur können Fahrzeuggewicht, Energieeffizienz und die Gesamtrobustheit des Systems beeinträchtigt werden.

Lösung
Zonenarchitekturen reduzieren den Verkabelungsaufwand und unterstützen eine effizientere Energieverteilung. Die Power-Management-ICs, intelligenten Leistungsschalter, eFuses und MOSFETs von Infineon tragen dazu bei, Effizienz, Zuverlässigkeit und Systemschutz zu verbessern.

Herausforderung
Mit der zunehmenden Steuerung von Fahrzeugfunktionen durch Software steigen auch die Sicherheitsanforderungen. Kritische Systeme wie ADAS, Karosserieelektronik und Energiemanagement erfordern hochzuverlässige Rechenplattformen und fehlertolerante Betriebsabläufe.

Lösung
Die Mikrocontrollerfamilien AURIX™ und TRAVEO™ kombinieren hohe Leistungsfähigkeit mit Automotive-Sicherheitsfunktionen. Sie unterstützen Fahrzeughersteller dabei, zuverlässige SDV-Plattformen zu entwickeln, die anspruchsvolle Anforderungen an die funktionale Sicherheit erfüllen.

Für Automobilhersteller eröffnen softwaredefinierte Fahrzeuge neue Geschäftsmöglichkeiten. Anstatt sich ausschließlich auf einmalige Verkäufe zu konzentrieren, können OEMs durch softwaregestützte Dienste und Abonnements weitere Einnahmequellen generieren. Funktionen wie fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme, Premium-Infotainment-Optionen oder sogar Leistungssteigerungen können als On-Demand-Käufe angeboten werden.

Dieser Ansatz fördert nicht nur die Kundenbindung, sondern liefert den Autoherstellern auch wertvolle Erkenntnisse zur Verbesserung von Produkten und Dienstleistungen und macht Fahrzeuge zu kundenorientierten Plattformen.

software defined vehicles

Die Umstellung auf softwaredefinierte Fahrzeuge führt zu einer erheblichen Komplexität, die herkömmliche elektrische und elektronische (E/E) Architekturen mit einer großen Anzahl verteilter Steuergeräte (ECUs) im Fahrzeug nicht mehr bewältigen können. Aus diesem Grund geht die Automobilindustrie zu einem zentraleren Ansatz über, der auf zonalen Architekturen basiert. Diese unterteilen das Fahrzeug in physische Zonen – beispielsweise Front, Heck, links und rechts –, die jeweils von einem leistungsfähigen lokalen Controller gesteuert werden. Darüber hinaus bilden ein oder mehrere zentrale Hochleistungscomputer das Herzstück der Architektur. Dieser Ansatz verringert die Komplexität der Verkabelung, verbessert die Kommunikationseffizienz und vereinfacht die Aktualisierungsmöglichkeiten. Zudem bietet er die Skalierbarkeit und Modularität, die für softwaredefinierte Fahrzeuge erforderlich sind.

Die wichtigsten Merkmale einer zonalen E/E-Architektur:

  • Modularität: Zonale Architekturen erlauben eine höhere Modularität, da unterschiedliche Zonen unabhängig voneinander entwickelt und optimiert werden können. Dies erleichtert die Integration neuer Funktionen und Technologien.
  • Flexibilität: Mit der neuen Architektur lassen sich die elektrischen Systeme eines Fahrzeugs flexibel gestalten und anpassen. Neue Komponenten und Funktionen können hinzugefügt oder verändert werden, ohne dass die gesamte Fahrzeugarchitektur davon betroffen ist.
  • Skalierbarkeit: Angesichts der immer größeren Anzahl elektronischer Systeme werden Fahrzeuge immer komplexer. Dank der hohen Skalierbarkeit des zonalen Ansatzes lässt sich diese wachsende Komplexität effizienter bewältigen.
  • Vereinfachung des Kabelbaums: Durch eine lokale Bündelung von Komponenten und Steuergeräten in ihren jeweiligen Zonen reduziert die zonale Architektur die Menge an Kabeln, die in einem Fahrzeug verbaut werden. Das Ergebnis ist ein leichteres, effizienteres Fahrzeugdesign. 
  • Schnellere Entwicklung und Updates: Eine zonale Architektur ermöglicht kürzere Entwicklungszyklen und einfachere Software-Updates, da Änderungen in einer Zone nicht zwangsläufig Anpassungen am gesamten System erfordern.
  • Höhere Zuverlässigkeit und Redundanz: Kritische Funktionen können auf verschiedene Zonen verteilt werden. Dies reduziert nicht nur die Auswirkungen eines Single Point of Failure, sondern verbessert auch die Zuverlässigkeit und Redundanz des Systems.

Zonale Architekturen sind auf moderne Halbleiter angewiesen, um SDVs zum Leben zu erwecken. Sie benötigen leistungsstarke Mikrocontroller (MCUs) oder System-on-Chips (SoCs), um die gleichzeitige Verarbeitung mehrerer Fahrzeugfunktionen zu bewältigen und eine nahtlose Hochgeschwindigkeitskommunikation über Ethernet zu ermöglichen.

Während Software-definierte Fahrzeuge immer größere Datenmengen zwischen Sensoren, Zonencontrollern und zentralen Hochleistungsrechnern verarbeiten und austauschen, schaffen Weiterentwicklungen von Automotive Ethernet und IEEE-Netzwerkstandards die Grundlage für höhere Bandbreiten, bessere Skalierbarkeit und robustere Kommunikationsarchitekturen im Fahrzeug.

Funktionale Sicherheit und Cybersicherheit sind ebenfalls wichtige Aspekte. Da SDVs stark auf vernetzte Systeme und Cloud-Interaktionen angewiesen sind, haben der Schutz sensibler Daten und die Verhinderung von Cyberangriffen höchste Priorität. Zonale Architekturen erfordern Halbleiter mit integrierten Sicherheitsfunktionen, die Anomalien erkennen, vor Bedrohungen schützen und Fahrer/innen bei potenziellen Verstößen warnen können. Ein skalierbarer, mehrschichtiger Sicherheitsrahmen - einschließlich Verschlüsselung, Echtzeitüberwachung und Einhaltung globaler Cybersicherheitsstandards im Automobilbereich - ist unerlässlich, um zu gewährleisten, dass Fahrzeuge sicher bleiben, auch wenn sich die Software im Laufe der Zeit weiterentwickelt.

Scalable cybersecurity framework

Darüber hinaus spielen zonale Architekturen eine wichtige Rolle bei der Optimierung der Energieeffizienz und der Stromverteilung. Durch die Konsolidierung lokaler Funktionen in jeder Zone reduzieren diese Systeme die Komplexität der Verdrahtung und sparen Gewicht und Energie. Die Halbleiter müssen diese Effizienz unterstützen, indem sie intelligente Power-Management-Funktionen integrieren, die eine präzise Steuerung der Energieverteilung auf die verschiedenen Komponenten ermöglichen. Da SDVs die Grenzen der Innovation immer weiter verschieben, sind Halbleiter von Infineon entscheidend für die Leistung, Sicherheit und Effizienz, die für diese neue Ära der Mobilität erforderlich sind.

Das softwaredefinierte Fahrzeug verwandelt das Auto in eine vernetzte und kontinuierlich erweiterbare Plattform. Der nächste Entwicklungsschritt ist Physical AI. Sie ermöglicht Fahrzeugen, ihre Umgebung wahrzunehmen, Situationen zu verstehen, Entscheidungen zu treffen und in Echtzeit zu handeln.

Stellen Sie sich ein Fahrzeug vor, das automatisierte Fahrfunktionen kontinuierlich verbessert, Verkehrssituationen vorausschauend erkennt, den Energieverbrauch optimiert und Fahrzeugfunktionen für mehr Sicherheit und Komfort intelligent koordiniert. Dies erfordert leistungsfähige Halbleitertechnologien.

Infineon vereint Hochleistungsrechnen, Sensorik, Konnektivität, Leistungselektronik und Cybersicherheit, um aus Daten intelligente Entscheidungen zu machen und Physical AI Wirklichkeit werden zu lassen.

Was ist ein softwaredefiniertes Fahrzeug?

Software steht im Mittelpunkt unseres modernen Lebens und prägt, wie wir arbeiten, kommunizieren und die Welt erleben. Von Smartphones bis zu intelligenten Haushaltsgeräten hat sie alltägliche Produkte in vernetzte Plattformen verwandelt, die sich per Over-the-Air-Updates kontinuierlich erweitern lassen. Diese Entwicklung verändert nun auch die Automobilindustrie. Fahrzeuge sind nicht länger nur mechanische Maschinen, sondern entwickeln sich zu intelligenten, vernetzten Plattformen – zu softwaredefinierten Fahrzeugen. Mit Software als zentralem Bestandteil versprechen diese Fahrzeuge eine neue Ära von Komfort, Personalisierung und Leistung. Stellen Sie sich vor, Ihr Auto wird über Nacht intelligenter: Neue Fahrfunktionen oder erweiterte Sicherheitsmerkmale können direkt auf das Fahrzeug aufgespielt werden, ohne dass ein Werkstatbesuch erforderlich ist. Genau das ermöglicht ein softwaredefiniertes Fahrzeug. Es macht aus Autos „Computer auf Rädern“. Zum Video

Ist das SDV wirklich eine Software-Revolution oder letztlich eine Halbleiter-Revolution?

Während die Software das Nutzungserlebnis und die Funktionen eines Fahrzeugs definiert, bilden Halbleiter die technologische Grundlage, die ein SDV überhaupt erst ermöglicht. Hochleistungsrechnen, Vernetzung, Cybersicherheit, Energieverteilung und Echtzeitsteuerung basieren auf modernen Halbleitertechnologien. Ohne die passende Hardware-Architektur kann Software allein nicht die Leistungsfähigkeit, Sicherheit und Skalierbarkeit bereitstellen, die zukünftige Fahrzeuge erfordern.

Welche Rolle spielen Speicherlösungen im softwaredefinierten Fahrzeug?

Speicherlösungen sind ein zentraler Baustein des SDV. Sie speichern Betriebssysteme, Fahrzeugsoftware, Sicherheitsfunktionen und Daten für Over-the-Air-Updates. Gleichzeitig müssen sie schnellen Datenzugriff, hohe Zuverlässigkeit und langfristige Datenintegrität gewährleisten. Ohne leistungsfähige Speichertechnologien könnten softwaredefinierte Fahrzeuge nicht kontinuierlich erweitert, aktualisiert und sicher betrieben werden. Ein softwaredefiniertes Fahrzeug ist nur so zuverlässig wie die Speichertechnologien, die seine Software und Daten speichern und schützen.

Ist das softwaredefinierte Fahrzeug die Grundlage für autonomes Fahren?

Autonomes Fahren erfordert die Echtzeitverarbeitung enormer Datenmengen, leistungsfähige KI-Algorithmen sowie die Fähigkeit, Fahrzeugfunktionen kontinuierlich weiterzuentwickeln. Ein softwaredefiniertes Fahrzeug (SDV) schafft dafür die technologische Basis durch zentralisierte Rechenarchitekturen, Hochgeschwindigkeits-Konnektivität und Over-the-Air-Updates. Diese Fähigkeiten ermöglichen es, automatisierte Fahrfunktionen über den gesamten Fahrzeuglebenszyklus hinweg bereitzustellen, kontinuierlich zu verbessern und sicher zu aktualisieren. Gleichzeitig ebnen sie den Weg für zukünftige KI-gestützte Mobilitätsanwendungen bis hin zum autonomen Fahren.

Warum ermöglichen softwaredefinierte Fahrzeuge abonnementbasierte Funktionen und Dienste?

Software erlaubt es, neue Funktionen und Dienste über die gesamte Lebensdauer eines Fahrzeugs hinweg bereitzustellen. Ein Abonnementmodell ermöglicht es Kunden, nur für die Funktionen zu bezahlen, die sie tatsächlich benötigen. Gleichzeitig können Automobilhersteller ihre Angebote kontinuierlich verbessern, aktualisieren und durch Software-Updates erweitern.

Warum gewinnt RISC-V im softwaredefinierten Fahrzeug an Bedeutung?

RISC-V ist eine offene und skalierbare Prozessorarchitektur, die flexible und zukunftssichere Plattformen für softwaredefinierte Fahrzeuge ermöglicht. Durch die Unterstützung offener Standards und die enge Zusammenarbeit innerhalb eines breiten Ökosystems erhalten Automobilhersteller mehr Gestaltungsfreiheit und Kontrolle über ihre Systeme. Gleichzeitig können die hohen Anforderungen an Sicherheit, Schutz und Zuverlässigkeit der nächsten Fahrzeuggeneration erfüllt werden. Infineon betrachtet RISC-V als einen zentralen Wegbereiter für die SDV-Ära.

Ein softwaredefiniertes Fahrzeug basiert auf Halbleitern.
Mit der zunehmenden Verbreitung softwaredefinierter Fahrzeuge wird die zugrunde liegende Hardware mehr denn je zum entscheidenden Erfolgsfaktor. Infineon vereint führende Technologien für Rechenleistung, Konnektivität, Sicherheit und Energieversorgung, um skalierbare, sichere und zuverlässige Fahrzeugarchitekturen zu ermöglichen. Von Automotive Ethernet und zonalen Architekturen über funktionale Sicherheit bis hin zur Cybersicherheit liefern wir die Bausteine, die Softwarepotenzial in reale Fahrzeugleistung verwandeln.