Forscher entwickeln Supercomputer für autonomes Fahren

Unter der Leitung von Infineon Technologies haben 28 Forschungspartner aus Industrie und Wissenschaft gemeinsam einen neuen Supercomputer „Made in Germany“ vorgestellt, den Demonstrator einer zentralen Rechenplattform für die Automobilindustrie. Die Plattform entstand in den vergangenen drei Jahren im Rahmen des Forschungsprojekts Mannheim-CeCaS (Central Car Server). Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) gefördert und ist mit einem Projektvolumen von 88,2 Millionen Euro eines der größten nationalen Automotive-Forschungsprojekte des Ministeriums. Der in einem modernen Elektroauto integrierte Demonstrator wurde bei der Projektabschlussveranstaltung in München präsentiert und hat dort Funktionsfähigkeit bewiesen.

Projektziel war die Entwicklung eines leistungsstarken und echtzeitfähigen Supercomputers für das autonome Fahren der Stufe 3 bis 5. Das Projektkonsortium hat an der Gestaltung von Prozessoren, Schnittstellen und Systemarchitekturen gearbeitet. Eine Softwareumgebung wurde speziell auf die Anforderungen neuer Algorithmen im Automobil abgestimmt, insbesondere für den Einsatz Künstlicher Intelligenz (KI).

Zentral gesteuert und für viele Fahrzeugtypen

Die Intelligenz des Fahrzeugs ist in einer zentralen Hardware-Software-Architektur gebündelt statt in vielen separaten Steuergeräten. Dies führt zu weniger Komplexität und mehr Effizienz, während die Plattform selbst flexibel bleibt und sich leicht an neue Anforderungen anpasst. Zukünftige Module lassen sich einfach nachrüsten, ohne das gesamte Fahrzeug neu entwickeln zu müssen. Damit vereinfacht diese zentrale Lösung auch die Anpassungen für unterschiedliche Fahrzeuggrößen, Leistungsklassen und Funktionen.

Die unterschiedlichen Module werden gleichzeitig über einen Rechenknoten reguliert. Das umfasst sicherheitskritische Systeme wie Motor, Getriebe und Bremsen ebenso wie Bordkameras, Einparkhilfen, Temperatur- und Abstandssensoren, Motoren für Fensterheber und Sitzverstellung oder Klimaanlage und Bord-Entertainment. Dank der zonalen Architektur wird das Fahrzeug auch leichter, da weniger Kabel erforderlich sind. Darüber hinaus wirkt sich der reduzierte Energieverbrauch positiv auf die Reichweite von E-Autos aus. Die Kommunikation der Komponenten untereinander erfolgt in Echtzeit. Das Forscherteam setzte dazu auf Ethernet-basierende Netzwerktechnik. Zudem lässt sich das Fahrzeug per WLAN aktualisieren, der Weg in die Werkstatt für Updates entfällt.

In einem Rapid-Prototyping-Ansatz gelang es dem Team, den Demonstrator in nur neun Monaten umzusetzen und die vollständige Automotive-Qualifizierung auf Systemebene vorzubereiten. Die gewonnenen Erkenntnisse können auch in modularen Chiplet-Technologien oder RISC-V-basierenden Applikationsprozessoren Eingang finden, was die Vielseitigkeit und Relevanz für zukünftige Technologien unterstreicht.

Die Rolle der zentralen Speicherung in zonalen Architekturen

Die neueste zonale Architektur verspricht eine Vereinfachung der elektrischen Fahrzeuginfrastrukturen, wodurch Gewicht und Komplexität eingespart und gleichzeitig die Zuverlässigkeit und Sicherheit erhöht werden können.