Lars Reger: Der neue per Software programmierbare Autoradio-Chip integriert sechs ICs auf einem Chip – Tuner für AM, FM und Digitalradio sowie Digitalradio-DSP und Speicher. Die gesamte Decodierung erledigt dieser Chip in der Nähe der Antenne. (Bild: Alfred Vollmer)
Herr Reger, wie läuft das Geschäft?
Lars Reger: Sehr gut, denn wir haben stetig unser Portfolio komplettiert, um die großen Trends der Autoindustrie zu bedienen: autonomes Fahren, vernetzte Mobilität, Cybersecurity im Straßenverkehr und Elektrifizierung. Gleichzeitig sind wir in unterschiedlichen Bereichen mit echten Innovations-Speerspitzen am Start.
Ein gutes Beispiel hierfür ist Infotainment. Hier haben wir gerade unseren neuen per Software programmierbaren Autoradio-Chip vorgestellt, der sechs ICs auf einem Chip integriert – Tuner für AM, FM und Digitalradio sowie Digitalradio-DSP und Speicher. Die gesamte Decodierung erledigt dieser Chip in der Nähe der Antenne, und über eine bis zu 30 m lange Zweidrahtleitung gelangen die empfangenen Daten innerhalb des Fahrzeugs als digitales Signal zum gewünschten Empfänger.
Ein weiteres Beispiel sind unsere smarten Aktoren – zum Beispiel die Mikrocontroller mit integriertem Elektromotortreiber der MagniV-Familie. Hier kann ein Entwickler beim Kunden mit unserem Demo-Kit, der Tool-Chain und dem Demo-Code binnen 10 Minuten eine komplette Motorsteuerung realisieren. Diese Liste könnte ich endlos fortsetzen – mit den smarten Amplifiern, Krypto-Produkten, Radarsensoren, Funkschlüssel-ICs, Netzwerk-ICs, Logik, Powermanagement, LED-Ansteuerung, Sensoren und ähnliches. Die neuen Radarsensoren beispielsweise waren eine der großen Attraktionen auf unserem CES-Stand.
Wie sehen sie die Elektromobilität?
Lars Reger: Ich glaube, dass wir bei der Elektromobilität das Tal der Tränen schon zu einem Teil durchquert haben. Jetzt ist langsam der Level erreicht, 300 bis 600 km Fahrreichweite mit einem Elektrofahrzeug zu erzielen. Bald ist dann nicht mehr das Auto das schwächste Glied in der Kette, sondern dann ist es wieder der Fahrer, weil keiner von uns 800 km am Stück fährt, ohne zwischendurch einmal 45 Minuten Pause zu machen. Wenn wir diesen Punkt erreichen, dann hat ein Fahrzeug mit fossilem Antrieb keine signifikanten Vorteile mehr gegenüber einem E-Fahrzeug. Mit all diesen Faktoren glaube ich, dass die Elektromobilität in den nächsten Jahren verstärkt kommen wird – nicht als großer Knall, wie viele Experten vorausgesagt haben, sondern einfach graduell steigend.
Bei der Elektromobilität sind wir jetzt über die Phase hinaus, dass wir die Funktionstauglichkeit beweisen müssen. Jetzt stellt sich die Frage, wie wirtschaftlich, wie Massenmarkt-tauglich die Technik ist und wie schnell das geht. Das hat ganz viele Facetten: Ladesäulen, Abrechnungs-Infrastruktur, aber auch wie eine Bezahlung per Handy erfolgen kann. Sicheres und barrierefreies Bezahlen bei Energie-Roaming ist nämlich sehr wichtig. Ich denke, das wird wie jede Technologie im Auto, wie ABS und ESP-Systeme auch, einige Jahre dauern, bis hier auch neue Produkte in Volumen sichtbar sind. Mit unseren Batteriemanagement-, Netzwerk-, RFID- und NFC-Lösungen haben wir spannende Technologien für diesen Bereich im Programm.
Lesen Sie auf der nächsten Seite, wie sich Fahrzeuge mit dem autonomen Fahren verändern.
Was tut sich bei ADAS und beim autonomen Fahren?
Lars Reger: Fahrzeuge fahren heute schon recht gut auf vorgescannten Straßen autonom. Google ist hierfür das beste Beispiel. Die Fahrzeuge fahren besser als ich, einfach weil sie sich nicht ablenken lassen, weil sie immer konzentriert sind und weil sie auch völlig emotionsfrei fahren. Ich rege mich im Stau leichter auf als ein Roboter.
Lars Reger: "Wir forschen an träumenden Autos... So wird die Leerzeit praktisch als Lernzeit genutzt." Alfred Vollmer
Für eingeschränkte Bereiche mit gleichförmigem Verkehr kann man heute schon gute Systeme bauen, die das Fahrzeug autonom steuern. Autobahnen sind solche Bereiche. Alle fahren mit ähnlicher Geschwindigkeit, ohne Querverkehr in die gleiche Richtung. Ich denke, dass wir in den nächsten zwei bis drei Jahren autonome Autobahn-Assistenzsysteme auf der Straße sehen werden.
Wenn die OEMs es schaffen, einen Hybrid zu bauen, der von meiner Garage zuhause bis zu meiner Autobahneinfahrt vorgescannt fährt, und dann auf den Autobahnassistenten umschalten kann, dann bin ich in der Lage, meine etwa 500 km entfernt lebenden Eltern zu besuchen – und zwar quasi autonom fahrend. Ich fahre vorgescannt bis zur Autobahn, das ist die Strecke, die mein Auto sowieso jeden Tag fährt, und ab da dann per Autobahnassistenz bis zur Wunschausfahrt. Die restliche Strecke fahre ich selbst. Für meine Eltern, die ja schon etwas älter sind, ist das noch interessanter: Während fünf Stunden Fahrt müssen sie nur etwa 15 Minuten lang selbst das Steuer in die Hand nehmen; das ist hochattraktiv und viel bequemer, als mit der Bahn zu reisen.
Wie verändern sich Fahrzeuge mit dem autonomen Fahren?
Lars Reger: Anbieter großer Prozessoren haben die Vision kreiert, dass ein Auto in Zukunft nichts anderes sein wird als ein Gehirn auf Rädern. Allerdings sind wir Menschen auch nicht nur ein Gehirn auf zwei Beinen sondern ein komplexer Organismus mit Sensorebene, Gehirn und Aktoren. Wichtig ist es, dass alle Subsysteme und Komponenten hocheffizient miteinander vernetzt sind – mit dem notwendigen Maß an funktionaler Sicherheit und Cybersecurity. Gleichzeitig benötigt das Auto, ebenso wie der menschliche Organismus, auch Reflexe, also eine sehr schnelle Reaktionsebene. Wenn ich über eine Bordsteinkante stolpere, dann benötige ich einen schnellen Reflex, damit sich mein Bein sofort streckt und eine Ausgleichsbewegung macht. Beim Menschen geschieht das über das Rückenmark. Wenn die Info über das Stolpern dagegen zuerst über das Großhirn müsste, läge ich schon auf der Nase, bevor ich das Stolpern wirklich bemerkt habe.
Derartige Reflexe können im Roboter smarte Sensoren abbilden – als eine Art kleiner Dienstweg für ganz speziell vordefinierte Notfallsituationen. Beispiele hierfür sind ein Fußgänger, der auf die Straße läuft oder eine per Car2Car-Kommunikation übermittelte Nachricht, dass von rechts ein Krankenwagen in eine Kreuzung hineinrast. Um hier eine Aktion einzuleiten, genügt es, die Signale weniger Sensoren zu berücksichtigen. Autos werden in Zukunft deutlich mehr Sensoren haben als heute.
Die spannende Frage ist, wie der Fahr-Roboter am Ende wirklich aussieht. Wir haben die unterschiedlichen Bausteine, um solch ein System zusammenzusetzen, und wir haben die verschiedenen Vernetzungsebenen. NXP ist der einzige Halbleiterhersteller weltweit, der in der Lage ist, den selbst fahrenden Roboter komplett aus NXP-Elektronik zusammenzubauen.
Schon jetzt?
Lars Reger: Schon jetzt. Was noch fehlt, ist die Vernetzung zur Cloud. Wir forschen an träumenden Autos. Wir bezeichnen damit den Vorgang, dass Autos die gesammelten Daten in die Cloud laden und quasi in der Zeit, in der sie inaktiv sind und somit quasi schlafen, die Erfahrungen des Tages nachbereiten können – ähnlich wie Menschen das beim Träumen tun. So wird die Leerzeit praktisch als Lernzeit genutzt.
Lars Reger: "Ich glaube, dass wir bei der Elektromobilität das Tal der Tränen schon zu einem Teil durchquert haben." Alfred Vollmer
Das möchte ich noch einmal genauer erklären: Wenn ein Auto fährt, nutzt es die Sensorik und ganz normale Detektionsalgorithmen inklusive Car2Car-Kommunikation. Wenn es so den ganzen Tag durch Hamburg fährt, hat es bis zum Abend viel gelernt, zum Beispiel, wo eine Ampel ist, wo sich eine große Umleitung befindet, wo Schnee auf den Verkehrsschildern liegt oder sich eine Öllache auf der Straße oder andere Gefährdungssituationen befindet und so weiter. Idealerweise sendet das Auto diese Daten in die Cloud und legt sich schlafen. In der Cloud wird quasi geträumt, denn dort kommt das Wissen aller Fahrzeuge zusammen, die dann gemeinsam lernen und in der Cloud einen verbesserten Detektionsalgorithmus erarbeiten lassen. Noch bevor das Fahrzeug am nächsten Morgen aufwacht und wieder losfährt, erhält es per Download das quasi im Traum erworbene Wissen. Dafür benötige ich eine hohe Übertragungsbandbreite, aber auch einen hohen Security-Standard, um meine Privatsphäre zu schützen und Datenmissbrauch zu verhindern.
Auf der nächsten Seite geht es um Datensicherheit und Zukunftspläne.
Das ist eine wunderbare Überleitung zum Thema Datensicherheit …
Lars Reger: Ja, es geht neben dem klassischen Datenschutz auch darum, ganz bewusste Manipulationen durch Hacker zu verhindern. Ohne die passenden Security-Mechanismen könnte man nämlich das Verkehrsverhalten in einer Stadt zum eigenen Vorteil beeinflussen. Wenn ich eine Baustelle vor meiner Haustüre vortäusche, kann ich eine ansonsten stark befahrene Straße in eine rein datentechnisch verkehrsberuhigte Zone verwandeln. Security-Maßnahmen können sicherstellen, dass nur Autorisierte an den Daten arbeiten können.
Wir haben hierfür alles im Programm: die erforderlichen Kryptochips, sichere Gateways, Mikrocontroller und sehr leistungsstarke Mikroprozessoren, die Gehirne der Fahrzeuge. Dazu kommen smarte Sensoren sowie Aktoren, die ein Höchstmaß an funktionaler Sicherheit und an Datensicherheit bieten. Bei den Aktoren bieten wir zum Beispiel die Gate-Treiber für IGBTs, aber auch komplette SBCs und Mikrocontroller zum direkten Betrieb kleinerer Elektromotoren an; hinzu kommen intelligente LED-Treiber, Audio-Verstärker und die Basisstationen für die Funkschlüssel. Auch durch die Fusion mit Freescale haben wir ein sehr breites Portfolio von Automotive-tauglichen SBCs und Mikrocontrollern. Diese Produkte sind speziell für die Anforderungen der Automobilindustrie entwickelt worden; das können ursprünglich aus der Consumerwelt stammende Lösungen nicht so ohne weiteres bieten.
Wie sieht dann das automatisierte Fahrzeug der Zukunft aus?
Lars Reger: Wir gehen davon aus, dass das Auto eine Architektur aus fünf Domänen haben wird. Wir nennen diese Domänen „Powertrain und Vehicle-Dynamics“, „Body und Chassis“, „Infotainment & HMI“, „Driver-Replacement“ sowie „Connectivity“. Die Connectivity-Domäne versorgt die anderen vier Domänen, und die Infotainment & HMI-Domäne umfasst sowohl den Fahrerarbeitsplatz als auch das ganze Infotainment für die Passagiere. Die fünf Domänen sind über ein leistungsfähiges In-Vehicle- Netzwerk mit sicheren Gateways verbunden, und damit über Firewalls voneinander getrennt.
Lars Reger (links) im Gespräch mit AUTOMOBIL-ELEKTRONIK-Redakteur Alfred Vollmer: "NXP ist der einzige Halbleiterhersteller weltweit, der in der Lage ist, den selbst fahrenden Roboter komplett aus NXP-Elektronik zusammenzubauen." Alfred Vollmer
Es gilt, jede dieser Domänen skalierbar zu machen und vom Low-End bis zum High-End passend auszurüsten. Wie bei Lego-Bausteinen können die OEMs dann unter verschiedenen Bausteinen wählen und sie an der entsprechenden Stelle einbauen. Die Software der einzelnen Bausteine soll möglichst kompatibel und flexibel einsetzbar sein. Für jede Domäne gelten andere Randbedingungen. So muss die Connectivity-Domäne kryptologisch sehr gut gegenüber der Außenwelt abgesichert sein, während die Powertrain-Domäne unter allen Umständen und Temperaturen funktionieren muss. Wir haben auf der CES Systeme gezeigt, bei denen die gesamte Connectivity-Domäne in einer einzigen intelligenten Universalantenne realisiert ist. Diese ist dann über Ethernet mit dem Gateway verbunden und nach außen über Secure-Element – das sind Kryptochips wie in Pässen oder Bankenkarten – gegen Hackerangriffe gesichert.
Diese fünf Domänen sind idealerweise über gesicherte Router, also über ein großes Gateway miteinander verbunden, das die entsprechenden Security-Anforderungen berücksichtigt. Je nachdem, um welche Domäne es geht, sind die Anforderungen unterschiedlich. Wenn es um breitbandige Übertragung geht, ist Ethernet sicher die erste Wahl, aber für Anwendungen wie zum Beispiel die Ansteuerung von Aktoren im Powertrain-Bereich sind nicht immer 100 Mbit/s erforderlich, denn da ist die zeitsynchrone Übertragung viel wichtiger. Eine Flexray-Lösung kann da die preisgünstigere Variante sein. Auch LIN und CAN haben ihre großen Stärken, sodass wir wohl die meisten Steuerungsfunktionen auch in den nächsten 15 Jahren noch per LIN und CAN vornehmen werden.
Was heißt das für die Security im automatisierten Fahrzeug?
Lars Reger: Moderne Fahrzeugarchitekturen werden eine Domänenarchitektur haben, in der die verschiedenen Cluster gegeneinander abgesichert sind. Ein Auto ist wie ein Schloss mit 200 Zimmern/Steuergeräten. Nachdem man durch das Hauptportal – die Connectivity-Domäne – ins Schloss gelangt ist, geht man durch die Eingangshalle (Gateway) weiter in die einzelnen Gebäude-Flügel: Powertrain-Flügel, Infotainment-Flügel und so weiter. Je nach Sicherheitsbedarf sind die einzelnen Flügel/Domänen, ja auch Zimmer/ECUs und einzelne Bereiche, unterschiedlich mit Schlössern, Alarmanlagen und Wachhunden (Watchdogs) zusätzlich abgesichert.
Das muss alles zusammenpassen, denn eine Alarmanlage alleine macht noch kein Haus sicher. Es kommt auf die robuste Installation und das Gesamtsystem an. Ich muss zum Beispiel die Kabel der Alarmanlage so verlegen, dass Einbrecher sie nicht einfach durchschneiden können. Wenn ich den Schlüssel unter die Fußmatte lege, dann nutzt mir eine massiv gesicherte Türe gar nichts, aber man kann auch heillos übertreiben und zwischen Küche, Wohnzimmer und Bad jeweils drei Superschlösser installieren – dann ist es zwar bestens gegen Einbruch gesichert, aber in solch einem Haus will niemand leben, denn man möchte ja auch eine bestimmte Lebensqualität haben. Daher ist es wichtig, gemeinsam über die richtige Security zu sprechen. Bei einem anderen Sicherheitsaspekt, der funktionalen Sicherheit, Safety genannt, ist die Branche schon sehr gut unterwegs. Analog zu ISO 26262 wird auch der Markt für eine entsprechende Security-Zertifizierung entstehen, um ein Secure-by-Design zu ermöglichen. Auch für die OTA-Updates, OTA steht ja für Over-The-Air und damit für Aktualisierungen über die Luftschnittstellen, ist die Security ein systemkritischer Faktor.
Auf der nächsten Seite: die Folgen der Urbanisierung für die Automobilelektronik.
Was heißt das konkret für OTA-Updates?
Lars Reger: Ohne OTA-Updates wird automatisiertes Fahren nicht sinnvoll möglich sein, und ohne die entsprechenden Security-Maßnahmen werden keine OTA-Aktivitäten dauerhaft möglich sein. Ein solches Update darf nur zu einem geeigneten Zeitpunkt erfolgen, und es muss auch ein Roll-Back-Mechanismus vorhanden sein, falls ein Firmware-Update nicht funktioniert hat.
Je schneller die OEMs ihre Flotte OTA-fähig machen, umso besser ist es für sie, denn über die Luftschnittstelle lassen sich nicht nur Funktionen überwachen und Daten auslesen. Wenn dann ein Update erforderlich ist, startet man keinen teuren und für das Renommee ungünstigen Rückruf, sondern man kündigt eine Produktverbesserung an und schickt die neue Software in die Fahrzeuge. Ein OEM, der dies beherrscht, wird seine Rückrufstatistik deutlich verbessern; Elon Musk von Tesla hat es uns vorgemacht, indem er den Endkunden gar nicht erst die Schmerzen eines Rückrufs bereitet. Wenn mein Fahrzeug mir am Morgen mitteilt, dass es im Hintergrund ein Update durchgeführt hat, dann ist das ok für mich, denn ich kenne es ja schon von Smartphone, Tablet und PC. Aber OTA funktioniert nur, wenn es kryptologisch entsprechend abgesichert ist.
Je mehr Menschen in große Städte ziehen, umso unattraktiver wird für viele, vor allem junge Leute ein eigenes Fahrzeug. Welche Konsequenz ergibt sich dadurch für die Elektronik im Auto?
Lars Reger: Der Trend hin zu Fahrdiensten ist da, und die dabei benutzten Fahrzeuge werden permanent im Einsatz sein, sodass sie eine ähnlich hohe Qualität aufweisen müssen wie Nutzfahrzeuge. Je stärker diese Fahrzeuge automatisiert und ohne Fahrer sein werden, umso besser werden sie auch in punkto Elektronik ausgestattet sein. Je nach gebuchtem Service schaltet das Fahrzeug die Funktionen frei: Der Ultra-Premium-Sound, die Massagefunktion im Sitz oder die Nutzung des Kofferraums sind eben genauso wie eine Möglichkeit zum Arbeiten oder Film-Schauen nur bei Buchung eines höherwertigen Service-Pakets aktiviert. Die Fluggesellschaften machen es uns schon vor: Wer den Basic-Tarif bucht, bekommt oft nicht einmal mehr ein Wasser und muss für den Koffertransport separat zahlen, wer Business Class bucht, erhält erheblich mehr. Der Automotive-Elektronik-Markt wird daher in den nächsten zehn Jahren noch mehr Spaß machen als jetzt schon.
