前言
本文主要对汽车整车区域控制器（ZCU）功能进行介绍，以加深理解，及方便后续查阅。
概述
随着汽车电子电气架构（EEA），由分布式架构向域集中式架构，再向"中央计算+区域控制"架构进化和发展，区域控制器ZCU（Zone Control Unit）必将成为车辆域控制器新的技术发展方向。
电子电气架构（EEA）相关知识，可参考：汽车电子电气架构(EEA)介绍
简单来说，ZCU是按照物理位置整合了汽车上ECU，以减少ECU使用量。传统分布式EEA中，汽车上拥有数百个ECU，并通过CAN/LIN连接，使得结构非常复杂，软件升级也很困难。为推进汽车智能化升级，车企推出"中央计算 + 区域控制" 架构，即中央计算大脑集中处理高算力任务；区域控制器负责传感器、执行器的就近接入与本地控制。
虽然ZCU也是按照区域分类，不过与常规域控制器DCU（Domain Control Unit）不同，ZCU是按照物理位置的方式去归类。例如，特斯拉Model 3的Zonal架构分为前车身、左车身、右车身三个物理的区域，对应布置三个区域控制器ZCU，所有端侧执行器就近接入ZCU中，变成典型的IT计算架构，线束也更加简洁。
ZCU架构
在"中央计算+区域控制"架构中，顶层是中央计算单元（HPC），实现整车控制、智能座舱，以及ADAS自动驾驶等功能；中间层是区域控制器（ZCU），起到承上启下的作用，是中央计算单元和边缘ECU节点之间的桥梁；下层是传感器执行器节点，各节点通过区域控制器就近连接。
ZCU架构优点
| ZCU架构优点 | 描述 |
|---|---|
| 优化架构，降低成本 | 将分散的ECU功能集成至少数区域控制器ZCU，降低物料与装配成本； 减少线束和ECU数量，实现车身轻量化，释放车内空间，提升设计灵活性 |
| 模块化设计，支持扩展复用 | 采用模块化架构，可跨车型平台复用，缩短研发周期与成本； 统一接口，支持传感器、执行器即插即用，便于后续新增自动驾驶传感器、5G模块等功能 |
| 赋能智能化与OTA升级 | 作为软件定义汽车的基础，集中式数据处理能力可支撑自动驾驶决策等复杂算法，区域式架构同时带来软件架构的变化，把应用层逻辑与底层硬件部分解耦； 通过统一入口实现OTA升级、集中采集车辆数据，为智能诊断、预测性维护和用户行为分析提供支撑 |
| 提升可靠性与功能安全 | 作为本地数据枢纽，缩短与传感器、执行器的通信距离，提升刹车等系统的响应实时性； 支持电源、通信冗余设计（如以太网环网），符合ISO 26262标准，降低单点故障风险 |
| 优化能源管理，提升能效 | 通过e-Fuse智能配电，可动态分配电能（如电动车低温下优先为电池加热），相比传统配电，智能配电可以实现更精细化的控制，提升车辆的安全性和环保节能性能； 支持休眠唤醒策略，降低静态功耗（如特斯拉"深睡模式"可将待机功耗控制在极低水平） |
ZCU产品方案
NXP：S32K系列
对于ZCU的主控MCU，NXP主推S32K系列，主要包括S32K3、S32K5。其中，S32K5是NXP最新的高性能、灵活的汽车MCU系列，专为加速向区域SDV架构转型而设计。
S32K5，采用单核、多核或锁步内核配置的Cortex-M7内核和Cortex R52内核，运行频率为200~800MHz，还有一个DSP和NPU，保证了足够的计算能力和实时处理能力；集成41MB的MRAM，提供了足够的NVM空间，并且拥有比Flash更快的速度；集成以太网（2.5G/1G/100M/10 BaseT1S）交换机、CAN FD/XL、串行音频接口、QSPI，满足各种接口需求。
在MPU方面，NXP的产品也是主流选择，比如NXP的S32G2、S32G3。
当然，ZCU采用MCU当作主控，还是选择MPU+MCU融合，要看车企的具体选择。
英飞凌：TC4x系列
英飞凌在ZCU方面主推TC4x系列。TC4x采用TriCore 1.8内核，以及可扩展的、增强性能的加速器套件，内核全锁步高达500MHz。其中，包括新的并行处理单元 (PPU)，这是一种SIMD矢量DSP，可满足各种人工智能拓扑结构的需求，包括实时控制、雷达后处理等各种用例。另外，新的AURIX TC4x 系列MCU支持5 Gbit以太网和PCIe等高速通信接口，以及CAN-XL和10BASE T1S以太网等新的通讯接口。网络吞吐量和连接性的提高为客户提供了实施新E/E架构所需的性能和灵活性。
ST：Stellar G系列
ST推出的方案主要是Stellar G系列MCU。比如，Stellar SR6 G7系列32位Cortex-R52+汽车集成MCU，配备6个Cortex-R52+内核，20.5MB NVM（2x 19.5 MB"OTA X2"），8.9 MB RAM，内置虚拟化、安全和加密功能。
此外，通过在ZCU解决方案中引入DDS协议，以实现SOA。其优势包括：支持DDS协议，实现动态服务发现与订阅；基于AUTOSAR标准；支持Hypervisor硬件虚拟化；支持OTA（PCM技术，高效利用NVM）；提供意法半导体产品的复杂驱动软件（如OLED驱动、e-Fuse、OTA等）；实现更完整的区域控制器功能。
瑞萨：RH850 U2x
瑞萨的RH850/U2x高性能微控制器产品可以用于下一代区域/集成ECU。RH850/U2A MCU基28nm工艺技术，与片上系统 （SoC） 相比，可以提供成本敏感的单片MCU解决方案。
在软件解决方案方面，ETAS的虚拟机管理程序RTA-HVR为瑞萨电子 RH850/U2x 硬件提供免费软件，以满足严格的汽车安全和安保要求。
在Zone-ECU虚拟化解决方案平台方面，ETAS和瑞萨电子已经实现了Zone-ECU虚拟化解决方案平台。该平台将瑞萨电子的 RH850/U2x 硬件功能与ETAS的RTA-HVR相结合，后者是一组虚拟机，每个虚拟机都使用ETAS的RTA-CAR AUTOSAR和PC托管的交互工具托管ECU映像。
总结
目前，部分国产汽车已开始全面搭载新一代"中央计算 + 区域控制"架构。比如，小米YU7、乐道L90、零跑C10/C11/C16、吉利银河A7、小鹏G9等。在国产汽车转型过程中，国产芯片厂商也在不断加码，布局国产ZCU的主控MCU。