被芯片改變的車門_風聞
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作者簡介：
宮江海 英飛凌科技（中國）有限公司
李壽鵬 半導體行業觀察
過去幾年，汽車產業正在迎來一波新革命。
在電動化和智能化趨勢的推動下，越來越多原本只屬於智能手機的功能開始“平移”汽車上，汽車變得更加“聰明”。與此同時，很多汽車的傳統範式也正在被改變。
以車門為例，在過去近百年的發展歷程裏，車門從機械式走向了現在的遙控式。對於駕駛者而言，這不僅解放了他們的雙手，更提高了用車體驗。近年來，智能手機和汽車智能化的發展，讓開發者對“車門”有了更多的想法，Car Access System也有了更多的選擇。
伴隨着Car Connectivity Consortium(CCC) 的成立，一場圍繞 “車門”的爭奪戰正在徐徐打響。
什麼是CCC？
Car Connectivity Consortium(CCC)，即汽車連接聯盟，是一個由三家知名手機大廠——諾基亞（Nokia）、三星（Samsung）、樂金（LG），六家汽車大廠——戴姆勒（Daimler）、通用汽車（General Motors）、本田（Honda）、現代（Hyundai）、豐田（Toyota）和大眾（Volkswagen），以及兩家系統供應大廠——阿爾派電子（Alpine Electronics）和松下（Panasonic）共同發起成立的，初衷是將汽車和消費技術行業聚集在一起，利用智能設備實現面向未來的車輛訪問。
如CCC所説，聯盟的願景是創建可持續且靈活的生態系統，標準化車輛和智能手機之間的接口，旨在通過提高互操作性和減少市場碎片化，為所有車輛和移動設備提供一致的用户體驗。其使命是代表全球大多數汽車和智能手機行業，將所有相關行業聚集在一起，為未來車輛到智能手機連接的解決方案制定行業標準。這正是促進CCC數字鑰匙誕生的前因。
據題為《CCC 數字鑰匙：進入汽車的未來》白皮書介紹，CCC 數字鑰匙使用近場通信技術（NFC）在智能手機和車輛之間進行非接觸式通信。最新的 CCC 數字鑰匙版本 3.0 增加了免提、位置感知的無鑰匙訪問和位置感知功能，以改善用户友好的體驗。這是通過使用超寬帶 (UWB) 與BLE連接相結合來實現的。它保持對 NFC 技術的支持以確保向後兼容性。
其中，無縫鑰匙配置是 CCC 數字鑰匙整體用户體驗的重要組成部分，因為這可能是車主與 CCC 數字鑰匙系統的第一次交互。任何滿足 CCC 數字鑰匙技術和安全要求的移動設備都可以與配備類似設備的車輛配對。每輛車只能有一個“車主”設備，但也可以在“朋友設備”上擁有與其關聯的多個 CCC 數字鑰匙。
白皮書指出，如上圖所示，CCC 數字鑰匙生態系統由汽車、汽車 OEM 服務器、移動設備和移動設備 OEM 服務器組成，它們之間通過標準化接口及專有接口來實現通信。
當中，位於安全組件內的 CCC 數字鑰匙小程序applet 負責執行所有的安全關鍵型處理 -身份驗證、加密協議以及用於車主配對的密鑰生成、用於“安全測距”（確認鑰匙是否就在汽車附近或車內）、分享、汽車進入和發動機啓動事務的密鑰派生，同時還為CCC 數字鑰匙及其元數據提供防篡改的安全存儲空間。NFC 接口可直接路由到CCC 數字鑰匙小程序，從而開闢一條獨立於移動設備其餘部分，並免受其干擾的通信路徑。
UWB 模塊的安全測距功能則具有與 NFC接口同等的系統安全水平，能夠防止中繼攻擊。“測距密鑰”派生自 CCC 數字鑰匙身份驗證握手，並安全地存儲在安全組件中。使用時，測距密鑰只有短短 12 小時的有效期，可以縮短攻擊者的時間窗口。
CCC 採用 UWB 安全測距技術，並結合BLE 連接技術，實現 CCC 數字鑰匙的全新位置感知功能，能夠以等同或優於現有被動鑰匙的精度進行安全定位。CCC 成員公司優化了 IEEE 802.15.4z 中的高速脈衝重複頻率 (HRP) UWB 標準，從而達到了該特定應用場景下目前的精度水平，同時確保了安全和保全性。
11月中， CCC 和 FiRa 聯盟更是攜手宣佈成立Joint Ultra-Wideband (UWB) MAC PHY 工作組 (JUMPWG) ，共同開發維護 CCC 數字鑰匙中使用的 UWB 技術規範。
在CCC 總裁 Alysia Johnson 看來：“兩個聯盟之間的合作對於 CCC 數字密鑰中 UWB 的成熟至關重要。而隨着 IEEE 802.15.4 標準的發展，這個新工作組將確保為 CCC 數字鑰匙開發的先進 UWB 技術的長期互操作性和可擴展性，鼓勵更廣泛地採用 UWB 技術，以實現車輛訪問的安全和準確測距。”
正因為擁有如此遠大的願景，CCC 現在擁有了 200 多家會員公司，囊括了智能手機和汽車製造商、汽車一級供應商、硅/芯片供應商和安全產品供應商等企業，來自德國的知名半導體企業英飛凌也積極參與到CCC的生態搭建中去。
英飛凌的優勢
作為一家全球領先的芯片廠商，英飛凌在MCU、BLE和安全芯片等多方面都有着深厚的積累，公司也加入了相應的組織。這就讓公司對Car Access System的產品和技術有了獨到的見解。例如在他們看來，近年來火熱的CCC數字鑰匙就面臨着如下多方面的挑戰。
首先，要想確保系統安全並防止黑客攻擊和未經授權的訪問，就需要強大的加密方法和針對網絡攻擊的保護；
其次，要確保該系統對用户來説方便易用，同時也是安全的，就生物識別等安全措施的需求與易用性的需求方面取得平衡；
再者，Car Access System可能會很昂貴，但我們要確保最終的成本可控，才能吸引到更多用户；
第四，Car Access System必須尊重駕駛員的隱私並保護個人敏感信息，例如生物識別數據；
第五，Car access system需要在各種極端條件下都能保持高可靠性和穩定性，例如極端温度、濕度或其他極端環境因素；
最後，在車輛關閉狀態時也要保證其功能可用，以避免因某些負載而耗盡電池。
基於過往在控制、安全和通信芯片上的經驗與積累，英飛凌提供了領先的汽車門禁系統解決方案，讓你只需使用智能手機、鑰匙扣甚至面部識別就能輕鬆解鎖車輛。英飛凌表示，因為使用了最先進的加密和身份驗證協議，他們能確保只有授權用户才能訪問車輛，從而提供安心和無與倫比的安全性。
據英飛凌介紹，他們的智能數字汽車門禁解決方案的高級功能包括：
智能門禁控制器：作為主模塊，與汽車門禁系統中的其他子模塊進行協調和通信。它根據從錨點收集的BLE信號計算鑰匙扣/智能手機的位置，進行身份驗證，並根據鑰匙扣/智能手機的位置和身份驗證結果打開或關閉門。
Anchors：作為 BLE 從模塊工作，BLE 鏈路用於與密鑰卡/智能手機進行通信。BLE 信號用於測量密鑰卡/智能手機與Anchors之間的距離。
門把手：用於觸發BLE通信、定位和認證。電容式觸摸門把手可以在拉動把手之前檢測到手，從而提供更快的觸發和更精美的設計。
用户（鑰匙）設備：鑰匙扣和智能手機具有用於通信和定位的 BLE 無線電。
生物識別進入：對此類系統的需求不斷增長，例如通過 B 柱中的 3D 飛行時間 (ToF) 攝像頭或門把手上的指紋傳感器進行面部識別。
之所以能打造具備如此競爭力的Car Access System，與英飛凌在多個領域擁有深厚的積累有着莫大的關係。如下圖所示，英飛凌面向“車門”應用提供了多種解決方案。當中尤以MCU和BLE值得一提。
首先看MCU方面，面向汽車車身電子應用，英飛凌所提供的TRAVEO T2G能提供尖端的性能和安全性。英飛凌表示，TRAVEO T2G 系列MCU 專為智能世界而設計。該系列提供廣泛的可擴展性和網絡連接，內核基於單個 Arm Cortex-M4 或兩個 Cortex-M7。性能從 TRAVEO T1G 中的 400 DMIPS 增強到 TRAVEO T2G 中的 1500 DMIPS。
當中，適用於車身電子應用的 TRAVEO™T2G 還提供內存大小和引腳數的可擴展性。IP兼容性使客户能夠使用單平台MCU設計和開發系統方案。同時，TRAVEO T2G 設備還引入了 HSM（硬件安全模塊）、用於安全處理的專用Cortex-M0+內核，以及滿足 FOTA 要求的雙組模式嵌入式閃存，因此具有先進的安全功能。該車身系列還具有六種電源模式，使 ECU 能夠最大限度地降低總體功耗。
“我們的 MCU 配備了優化的軟件平台，可用於 AUTOSAR MCAL（微控制器抽象層）、自測試庫、閃存 EEPROM 仿真以及安全底層驅動程序，並與第三方固件相結合。ModusToolbox軟件為 TRAVEO=T2G 設備提供靈活且全面的開發體驗。”英飛凌方面表示。
藍牙則是英飛凌的另一優勢產品。
據瞭解，英飛凌提供的、名為AIROC的汽車級藍牙®設備可實現汽車與最新移動設備和可穿戴設備之間的連接。對藍牙增強數據速率 (EDR) 的支持可實現一流的無線音頻，以實現免提通話以及移動設備和車輛信息娛樂無線電系統之間的高級音頻分發配置文件 (A2DP) 音樂流。該產品組合通過各種 SmartAudio算法支持窄帶和更新的寬帶語音功能，包括丟包隱藏和誤碼糾正。此外，該藍牙技術還可以讓駕駛員能夠使用智能手機調整座椅、温度和信息娛樂設置，同時提供有關汽車性能和診斷的重要數據。
英飛凌表示，所有符合汽車標準的藍牙®設備均提供行業標準的主機控制器接口 (HCI)，並且可與幾乎所有藍牙堆棧、操作系統和主機處理器一起使用。
其實除了上述領先產品以外，英飛凌還在積極擴充公司的產品線。例如藉助對 France Brevets 和 Verimatrix NFC 專利組合的收購，增強了公司NFC的實力。通過收購UWB先驅 3db Access，進一步完善了公司的產品組合。
可以預見的是，在不久的將來，英飛凌將憑藉這些產品組合，進一步鞏固其在Car Access System領域的實力。這也有助於他們加速推動汽車智能化的發展。