(報告出品方/作者:西部證券,雒雅梅)
一、汽車電子電氣架構正向集中式發展
1.1 汽車電子電氣(EE)架構集中化是必然趨勢
分散式 ECU 網路是傳統汽車重要組成部分。1980 年代隨著 IT 技術的起步和興起,汽車 電子化迅猛發展,電控單元(ECU)逐漸成為汽車的重要組成部分。ECU 最早應用控制 發動機工作,之後逐漸佔領了整個汽車,從防抱死制動系統、4 輪驅動系統、電控自動變 速器、主動懸架系統、安全氣囊系統,到現在逐漸延伸到了車身各類安全、網路、娛樂、 感測控制系統等。ECU 大多數是連線至一個或多個系統匯流排的網路節點,最後由控制器 區域網路(CAN)、局域網際網路絡(LIN)和 FlexRay 等與其連線的各種匯流排系統構成了汽車中 的分散式網路。
但急劇增加的 ECU 數量帶來諸多弊端。目前隨著自動駕駛、智慧座艙等功能的發展,汽 車裝載的 ECU 數量急速增加。90 年代初,平均一輛汽車上 ECU 個數不足 10 個,而現在 一輛車上的 ECU 數量可超過 100 個,部分高階汽車的 ECU 數量甚至超過 300 個。大量 的 ECU 帶來諸多弊端:組成的車載網路規模龐大,使線束成為全車第二重部件,匯流排長 度突破 6km,大大增加製造成本與能耗,也造成算力的冗餘浪費;不同的 ECU 採用不同 的嵌入式 OS 和應用程式 Firmware,由不同 Tier1 提供,無論是汽車功能的開發還是後期 的維護升級,車企均需要和這些供應商分別溝通協作,過程繁瑣,汽車開發週期也因此拉 長,人力物力成本隨之增長;軟硬體強耦合,語言和程式設計風格迥異,功能更新需同步升級 軟硬體,導致沒法統一維護和 OTA 升級;另外在愈發複雜的線路中保證資料處理以及網 絡安全將成為難題。
域集中式架構是行業公認的汽車 EE 架構變革方案。為解決 ECU 數量快速增加的弊端, 行業共識是建立以域為單位的整合化架構,將分散的 ECU 整合為運算能力更強的域控制 器(DCU),利用處理能力強大的主控晶片(多核 CPU/GPU)相對集中的控制域內原本 歸屬各個 ECU 的大部分功能。各個域內部的系統互聯仍可使用現如今十分常用的 CAN 和 FlexRay 通訊匯流排。而不同域之間的通訊,則需要由更高傳輸效能的乙太網作為主幹網路 承擔資訊交換任務。
“中央整合+區控制器”架構將是長期趨勢。為進一步提升效能,滿足協同執行又減少成 本,跨域融合集中化方案應運而生,即將兩個或者多個整合型域控制器合併為一個域控制器。 比如動力域和底盤域的合併、車身域與智慧座艙域的合併,座艙域和自動駕駛域再整合至 同一控制器硬體,達到部分程度的中央域控。隨著高級別的自動駕駛的普及,需要更高的 訊號傳輸效率,強大的中央控制器將發揮更大的作用,車中只有一箇中央計算平臺,區域 控制器受中央計算平臺統一管理,汽車將成為一部移動的超級計算機兼資料中心。
遠期形態或為車-雲互通模式。當雲端得到充分發展後,車端與 5G、邊緣計算和雲計算技 術融合,達到真正的軟硬結合、資料驅動,又可形成“車-雲計算”的雲端互通模式。
1.2 目前域集中式架構已形成行業共識
目前大多數整車廠處於分散式向域集中式架構發展的路上。雖然不同整車廠或 Tier1 有自 己的域劃分方法,但基於功能域的劃分理念大同小異,即相同功能屬性的 ECU 歸於同一 個域,充分發揮新技術優勢,同時滿足傳統汽車技術規範和基本安全要求,目前具有較強 的普適性。目前行業普遍認可博世的經典五域劃分:動力域(安全)、底盤域(車輛運動)、座艙域/智慧資訊域(娛樂資訊)、自動駕駛域(輔助駕駛)和車身域(車身電子)。
1.3 “中央整合+區控制器”架構是汽車行業未來5年研發重點
“中央整合+區控制器”架構集中度更高,可以有效減少控制器和線束的數量,促使汽車 的軟硬體進一步解耦,成本持續下降。
特斯拉引領基於車身區域整合的架構。特斯拉 Model S 的電子電氣架構是按明顯的功能域 進行整合,到 2017 年 Model 3 釋出時則根據車身區域分為了三大部分:中央計算模組 (CCM)、左車身控制模組(BCM LH)和右車身控制模組(BCM RH) ,其中中央計算模 塊整合了自動駕駛域、資訊娛樂系統域和通訊系統域,左車身和右車身控制模組分別整合 了車身與便利域、底盤與安全域和動力總成域。目前這一思路有安波福、豐田等企業跟進, 如安波福的 SVA 架構及豐田的中央+區域解決方案也採用類似的區域劃分思路。
其他企業則更多采用功能域整合的架構。如大眾 MEB 平臺推出的 E3 電子電氣架構,不 像是特斯拉那樣根據左中右位置劃分,而是根據功能集中劃分為三域,即車輛控制域 (ICAS1)、智慧駕駛域(ICAS2)和智慧座艙域(ICAS3)。其中中央計算平臺整合車身、 閘道器、空調、EV、動力底盤、ADAS 功能。華為也推出了類似的 CCA 架構,包括 MDC 智慧駕駛平臺、CDC智慧座艙平臺和VDC整車控制平臺。長城將於2022年推出GEEP 4.0, 也將達到準中央式架構,包括三個計算平臺:中央計算、智慧座艙、自動駕駛平臺,計劃 在 2022 年推出。
二、EE架構變革推動域控制器市場快速增長
域控制器是集中式架構的核心。集中式 EE 架構將分散的 ECU 整合為運算能力更強的域 控制器(DCU),域內大部分功能將由域控制器控制實現。域控制器利用處理能力強大的 主控晶片(多核 CPU/GPU)計算,透過系統軟體(作業系統、中介軟體)和應用演算法實現 對域內功能的集中控制。
2.1 域控制器技術關鍵是硬體強大的計算能力與軟體的標準化支援
1)主控晶片提供強大的硬體計算能力。透過多核 CPU/GPU,可獲得強大的硬體計算能 力,使得更多核心功能集中在域控制器內,系統功能整合度大大提高,這樣對於功能感知 與執行硬體要求降低。2)系統軟體(作業系統、中介軟體)提供標準化開發平臺。操作系 統主要負責對硬體資源進行合理調配,以保證各項功能的有序進行,並提供豐富的標準化 軟體介面支援,支撐上層的應用演算法。3)大量的應用演算法提供更多功能體驗。更靈活的 整車 OTA 可帶來應用演算法的不斷增加更新,使車企有能力為使用者提供不斷迭代升級的功 能體驗。
2.2 硬體:SoC晶片代替MCU晶片實現強大算力
SoC 晶片可更好提供汽車智慧化所需的算力。在 ECU 時代核心是 MCU 晶片,進入 DCU 時代汽車智慧化程度大幅增加,運算處理複雜度呈指數級增加,如 L4 級以上自動駕駛所 需算力或將超過 700TOPS,且整車廠在智慧化功能開發過程中,往往先預埋高效能硬體, 透過演算法軟體實現功能更新,需要 DCU 主控晶片有更強的多核、更大的計算能力。不同 於以 CPU 為主的 MCU 晶片,SoC 晶片集成了 CPU、AI 晶片(GPU、FPGA、ASIC)、 深度學習加速單元(NPU)等多個模組,SoC 晶片算力主要來自於 AI 晶片。其中以影象 運算為主的 GPU 相比 CPU 擁有明顯更多的計算單元,幫助 SoC 晶片獲得比 MCU 明顯 更強的算力優勢,因此 DCU 採用 SoC 晶片成為主流趨勢。
目前 SoC 晶片中 GPU 為主力,ASIC 有望在軟體演算法成熟穩定後成為主流。GPU 運算 優勢明顯,且在消費電子領域多年應用,通用性強,開發難度相對較低,因此在目前及未 來一段時間都將佔據主流地位。為彌補GPU成本高、功耗大的劣勢,又引入定製化的FPGA 晶片和 ASIC 晶片。FPGA 是半定製型晶片,相比 GPU 有明顯的效能和能耗優勢,但量 產成本高;ASIC 是定製化晶片,需要定製化的研發,設計研發週期較長、資金需求較大, 在當前技術路線尚不明確情況下大規模流片的價效比不高,因此目前二者在 AI 晶片中均 是補充作用。未來當軟體演算法技術路線大部分標準化後,高效能、功耗低、量產成本低的 ASIC 將對 GPU 形成替代作用,成為主流 AI 晶片。FPGA 結合能耗和功能可修改優勢, 對 GPU 和 ASIC 將形成長期補充作用,保持一定市場份額。(報告來源:未來智庫)
2.3 軟體:SOA軟體架構實現軟硬體解耦及軟體標準化
透過 SOA 架構促進軟硬體解耦和軟體介面標準化。早期的車內嵌入式軟體沒有統一標準, 基礎軟體和應用軟體強耦合,不具可移植性。AUTOSAR Classic 的應用,對嵌入式基礎 軟體的介面進行標準化,讓應用開發者基於統一的基礎軟體介面進行應用開發。目前採用 SOA(Service Oriented Architecture)軟體服務架構的應用打通了車內的電子電氣架構的 壁壘,進一步對嵌入式應用軟體的介面(即服務介面)進行了標準化,讓 APP 開發者基於統 一基礎服務介面進行應用的迭代開發,隱藏了不同車型配置下應用軟體的差異,真正做到 了整車級軟體介面的"標準"和"開放"。汽車行業未來有望複製 PC 和智慧手機的“底層硬 件、中間層作業系統、上層應用程式”的軟體分工模式,上層應用開發者可專注於應用開 發,無須關注底層硬體架構。
整車企業將系統軟體作為發展重點。目前汽車軟硬體解耦處於發展初期,而系統軟體(操 作系統和中介軟體)是實現 SOA 架構的底層軟體元件,整車企業紛紛將操作軟體和中介軟體 作為發展重點,致力於定義更統一的中介軟體通訊和服務,以降低開發成本和系統複雜度。 主機廠大多在 Linux、QNX 和其他 RTOS 等核心基礎上形成支援應用開發的作業系統,如 Tesla.OS、大眾 VW.OS、戴姆勒 MB.OS、 BMW-OS、豐田 Arene 等。而系統軟體操作協 議從 Autosar Classic 向 Adaptive Autosar 轉變。
2.4 預計域控制器市場規模2030年達1500億美元
域控制器的快速發展首先取決於整車 EE 架構的更新速度,其次受益於智慧汽車的快速發 展。整車 EE 架構升級可以推動所有域控制器滲透率提升,而高級別自動駕駛功能和智慧 座艙功能的需求提升,可以推動主機廠對部分割槽域電子電氣架構進行升級從而適應自動駕 駛域控制器和智慧座艙域控制器的需求。
整車企業加速佈局新一代 EE 架構。不論是功能域整合還是區域整合,“中央整合+區控制 器”架構已成趨勢,國內外主流整車企業都在積極進行架構佈局,新一代架構的量產車型 集中在 2021-2022 年推出。
智慧電動汽車在快速發展。近年來智慧電動車表現強勁,逐漸重塑整個汽車產業鏈,2020 年智慧汽車市場的產業規模達到 2556 億元,同比增長 223%。
域控制器市場規模將持續增長,其中自動駕駛+智慧座艙域是發展主力。動力域控制器、 底盤域控制器基本繼承了原來車輛的動力控制、底盤控制功能,與整車的駕駛安全直接相 關,對模組功能安全要求等級高,且無明顯新增功能,發展較為平穩。車身域功能有望融 合進智慧座艙域,成為人車互動的一部分。新技術的滲透在智慧座艙域和自動駕駛域體現 得最為明顯,集中了經濟價值和附加功能,可以帶給使用者更優質的體驗,無論是主機廠還 是 Tier1 都將率先圍繞這兩個市場展開佈局。根據麥肯錫預測,全球域控制器(ECU/DCU) 市場規模在 2025/2030 年有望達到 1290/1560 億美元,其中自動駕駛+智慧座艙域控制器, 2025/2030 年市場規模有望達到 520/710 億美元,約佔汽車域控制器總市場的40%/46%。
三、自動駕駛域控制器是智慧汽車核心部件
自動駕駛域是智慧汽車發展的首要功能,其中域控制器是核心部件。自動駕駛域作為最復 雜的架構,如果做好了也更利於推動其他域控制單元的發展。自動駕駛域控制器能夠使車 輛具備多感測器融合、定位、路徑規劃、決策控制的能力,通常需要外接多個攝像頭、毫 米波雷達、鐳射雷達等裝置,完成的功能包含影象識別、資料處理等。
自動駕駛域控制器 2025 年國內市場空間有望達 400 億元。現階段自動駕駛域控制器主要 受特斯拉、蔚來、小鵬等新勢力車型拉動,受供需及政策推動,未來主流車企均將大規模 搭載。綜合佐思汽研、蓋世汽車的測算,預計到 2025 年,中國乘用車自動駕駛域控制器 年出貨量將達到 400 萬套,乘用車前裝自動駕駛域控制器滲透率將超過 14%。若每輛車 適配的自動駕駛域控制器售價在 1 萬元,則市場空間將有 400 億元。
3.1 AI晶片量產是自動駕駛域控制器實現功能的關鍵
目前自動駕駛AI晶片市場能實現大規模量產的廠商主力有英偉達、Mobileye和特斯拉(自 研 FSD)等,高通正在加速推進,國內華為、地平線和黑芝麻等公司尚在起步階段。
英偉達佔據先發優勢,目前是車企主要晶片供應商。英偉達進入自動駕駛市場較早,且技 術路徑激進,Xavier 晶片、Orin 晶片都是同時期市場上算力最高的量產晶片。2021 年 4 月英偉達又釋出了下一代晶片 Atlan,單晶片算力達 1000TOPS,預計 2023 年向開發者 提供樣品,2025 年大量裝車,高算力助力英偉達在 L3 及以上等級的自動駕駛具備明顯優 勢。另外此前英偉達的低能效比被認為是短板,2022 年即將量產推出的 DRIVE AGX Orin 解決方案能效比已經達到了 2.7,我們預計 Orin 晶片的推出和 Drive AGX Orin 軟體平臺 的配合,將奠定英偉達在 L3 級以上市場的先發優勢。
高通有望藉助座艙領導地位異軍突起。2020 年 CES 大會上釋出自動駕駛平臺“驍龍 Ride”, 入局智慧汽車領域,驍龍 Ride SoC 搭載第六代高通 Kryo CPU 與第六代 Adreno GPU, 算力達 700-760TOPS,支援 L1/L2 級 ADAS 及 L2+功能,如自動公路駕駛,自助停車等; L4/L5 全自動駕駛,用於城市自動駕駛,計程車和機器人物流等。高通是智慧座艙域的領 導者,透過座艙域和眾多主機廠形成了合作關係,有助於自動駕駛方案的推廣。
Mobileye EyeQ 封閉式方案弊端顯露,轉向開放。Mobileye 對外提供攝像頭+晶片+基礎 軟體+應用演算法的一體式解決方案,多是黑盒子模式,對於剛起步或技術能力不足的車企 來說可以縮減成本,加速車型成型並實現量產。但軟體演算法是車企自動駕駛的核心能力, 主流車企需要掌握軟體開發能力,黑盒子模式不再是優選,為此 Mobileye 自 2020 年提供 開放版 EyeQ5 晶片,可執行第三方的程式程式碼,支援車企自行編譯程式。同時,英特爾 目前正全力支援 EyeQ5 新晶片的工具鏈開發。
華為具備軟硬體整合能力,是自動駕駛域控重要力量。華為具備 MDC 計算平臺+AOS 智 能駕駛作業系統,MDC 計算平臺全棧佈局單車智慧所有軟硬體,且 AI 晶片全部自研,平 臺包括 MDC210、MDC300、MDC600 和 MDC610,算力範圍從 48TOPS 到 160TOPS, 可以實現 L2-L4 的全場景覆蓋。
地平線征程晶片與多家車企合作。2021 年地平線釋出面向 L3 級以上自動駕駛的征程 5 晶片,採用 16nm 工藝,單顆晶片最高算力可達 128TOPS,且功耗只有 30W,延遲僅有 60ms,可支援 16 路攝像頭影片輸入。目前已知將搭載征程 5 晶片的車型有全新哈弗 H9、 榮威新款 RX5 以及一汽紅旗、理想汽車的多款車型。
黑芝麻也實現晶片突破。黑芝麻目前最先進的晶片是華山二號 A1000 Pro,採用 16nm 工 藝,基於 16 核 Arm v8 CPU 構建異構多核架構,支援 16 路高畫質攝像頭輸入,且功耗只有 25W。預計在 2021 年底提供工程樣片和開發平臺。
3.2 競爭格局:整車企業、科技公司、Tier1三方玩家各顯身手
目前自動駕駛域控制器玩家大致分為三類:整車企業、科技公司、Tier1。
一、少數領先車企實現自動駕駛域控制器自研。域控制器集中式 EE 架構的核心部件,整 車企業掌握主導權的動機強烈。如特斯拉自研中央計算機 CCM+區域車身控制模組(BCM)的架構,至少領先傳統車企 5 年。但短期內能夠實現全部自研仍是少數,如大眾 ID.3 軟 件系統問題導致多次遲延交付。大多數整車企業仍將依賴 Tier1 廠商及科技公司。
二、具備域控制器軟硬體全棧能力的 Tier1 有望取得領先。對於傳統 Tier1 來說,部分域 控制器軟體功能開發權被主機廠收回是大勢所趨,因此傳統 Tier1 迫切需要轉型尋求新的 出路,避免淪為硬體代工商。目前來看,具備“硬體+底層軟體+中介軟體+應用軟體演算法+ 系統整合”的軟硬體全棧技術能力,是搶佔下一個市場份額制高點的關鍵所在,典型 Tier1 代表有博世、安波福、華為、德賽西威、東軟睿馳、均勝電子等。
1. 外資主流 Tier1 自動駕駛域控制器方案佈局多年。目前外資 Tier1 巨頭基本都已佈局 自動駕駛域控制器,代表產品包括偉世通 DriveCore、博世 DASy、大陸集團 ADCU、 採埃孚 ProAI、Veoneer Zeus、麥格納 MAX4、安波福 CSLP 等。其中博世與英偉達 合作開發的 DASy 2.0,支援 L2 級高速公路輔助(HWA)及 L3 級交通擁堵引導(TJP) 功能;安波福逐漸將域控制器升級為融合了道路規劃、定位、認知等演算法的軟體平臺, 也就是被外界所熟知的 CSLP 平臺。
2. 國內 Tier1 以晶片大算力尋求差異化突破。1)德賽西威繫結英偉達,為小鵬 P7 提供 自動駕駛域控制器 IPU03,其 2020 年出貨量超過一萬臺,已實現規模化量產。基於 英偉達 ORIN 計算平臺的 IPU04 也已量產,算力達 254TOPS,計劃 2022 年在理想 汽車車型搭載,作為英偉達全球六大合作伙伴之一,德賽西威已佔據了核心卡位優勢。 2)東軟睿馳於 2021 年 7 月釋出新一代自動駕駛中央計算平臺,採用 4 顆地平線徵 程 5 晶片,算力預計可超 500TOPS,支援多路鐳射雷達、16 路高畫質攝像頭、毫米波 雷達、超聲波雷達接入,可實現整車 360°的感知冗餘,支援 L3/L4 級別自動駕駛功 能。3)均勝電子旗下均聯智行與黑芝麻科技簽署了自動駕駛域控制器開發協議,計 劃於 2023 年量產自動駕駛域控制器。4)經緯恆潤則基於 Mobileye EyeQ4 視覺感知 方案以及英飛凌 AURIX 計算平臺研發自動駕駛域控制器,可實現在高速公路及城市 快速路場景自動行駛,2020 年為一汽紅旗 E-HS9 配套。
科技公司以軟體開發優勢切入域控制器供應鏈。科技公司及自動駕駛初創企業大多在自動 駕駛軟體領域研發多年,應用演算法開發、晶片適配應用是其強項。基於自動駕駛功能開發 及商業化落地的需求,優秀的初創公司正尋求進入傳統 Tier1 把持的硬體設計、製造環節, 直接打造域控制器成品,與整車企業接觸合作。其中百度自動駕駛域控制器已發展到第三 代“三鮮”平臺,算力升級至 508TOPS,支援停車場自主泊車(PAVP)以及領航輔助駕 駛功能(ANP)。創時智駕脫胎於 TTTech 與聯創汽車電子,結合二者硬體設計、生產的 優勢,基於英偉達 Orin 將推出 iECU 3.0 域控制器,算力達 500TOPS。福瑞泰克則基於 成熟的 L2 系統,設計了模組化、可裁剪、可擴充套件的軟硬體一體化技術架構,包括 ADC20、 ADC25、ADC30 域控制器,為主機廠提供靈活配置的自動駕駛系統。其他如大疆、智行 者、布穀鳥、宏景智駕、超星未來、踏歌智行、大軒科技等初創企業也都積極參與自動駕 駛域控制器的研發和推廣應用。
3.3 行業趨勢:多方合作研發是必然趨勢
未來在自動駕駛域控制器領域,我們認為主機廠、晶片供應商、科技公司或 Tier1 三方合作研發是必然趨勢,目前形成三種開發模式:
1) 實力強的主機廠或科技公司軟硬體全棧自研。晶片、作業系統、中介軟體、域控制器系 統整合全部自己完成,例如特斯拉、華為。
2) 三方發揮自身優勢,各司其職。晶片供應商提供晶片方案,Tier1 或科技公司負責中 間層以及硬體生產,整車廠負責自動駕駛軟體部分,例如德賽西威 IPU04。對主機廠 而言,晶片公司提供的方案大部分是黑匣子件,需要透過 Tier1 來逐步分層開啟,才 能在應用演算法層做出差異化。晶片供應商需要找到有中間層開發經驗,並且在自動駕 駛領域有佈局的 Tier 1。Tier 1 優勢在於以合理的成本將產品生產出來並且加速產品 落地,在負責中間層開發和設計的時候也可瞭解自動駕駛晶片的硬體架構、軟體工具 等資源,一些軟體介面在其他專案上也可以複用。
3) 佈局滯後的主機廠更傾向選擇 Tier1 的打包方案。Tier1 基於多年整車 ECU 開發經驗, 與晶片商有良好的合作,對晶片方案有更強的 Know-how,研發的域控制器可快速上 車適配,如德國大陸集團 ADCU、採埃孚 ProAI、麥格納 MAX4 等。(報告來源:未來智庫)
四、智慧座艙域控制器提供座艙的軟硬體支援
當前,智慧座艙已經成為全球汽車產業的重要錨點,隨著 5G 車聯網、OTA、語音識別、 DMS 等各類功能的加速滲透,座艙正朝向移動出行“第三生活空間”進階。
汽車座艙在逐步變得更智慧、更主動。汽車在從交通工具向第三生活空間進化過程中,智 能座艙作為銜接兩大階段的核心使用者介面,是未來車企產品競爭力的核心差異化體現。座 艙最初只是按鍵、觸控式螢幕的簡單組合,而當下國內主流車型座艙發展到以4G網路、SOTA、 智慧語音互動為標誌的 2.0 時代。未來的智慧化 3.0 時代則以人工智慧和大資料驅動,基 於語音、觸覺、手勢、視線追蹤、情緒追蹤等多模互動技術為標配,多模態互動融合、多 屏聯動等將成為新趨勢。
座艙功能的智慧化、主動化,依賴座艙域控制器的硬體普及和算力支撐。智慧座艙域控制器最初的作用為管理車內日益增多的顯示屏及其資訊排布展示,從車機觸控屏,到液晶儀 表+觸控屏,再到如今高階車中前後排 7-8 塊不同的顯示屏。未來則不再侷限於實現多屏 互聯,將逐步整合空調控制、HUD(抬頭顯示器)、後視鏡、人機互動、DMS(駕駛員監 測系統)、OMS(乘員監測系統),以及 T-BOX(車載監控系統)和 OBU(車載單元), 在統一的軟硬體平臺上實現座艙電子功能。
智慧座艙域控制器 2025 年國內滲透率有望超 18%。智慧座艙域控制器與手機開發及生態 相似,產業鏈相對成熟,且成本相對可控,容易實現快速落地,且全球範圍內 5G 網路的 應用也將加快推動智慧座艙功能進化,亟需域控制器的軟硬體支援。我們認為智慧座艙域 控制器出貨量增速將快於自動駕駛域控制器,據蓋世汽車資料,預計到 2025 年智慧座艙 域控制器出貨量超過 500 萬套,乘用車前裝智慧座艙域控制器滲透率將超過 18%,五年 年均複合增長率達 52%。
4.1 “一芯多屏”是目前智慧座艙域控制器發展共識
一芯多屏為智慧座艙功能拓展的基礎。同一晶片模組支援中控大屏、數字儀表、後座娛樂 屏等裝置,可減少 ECU 數量,避免多個晶片間的通訊傳輸問題,同時降低成本。實現一 芯多屏的難點在於晶片需要強大的處理能力以及複雜的軟體作業系統,目前晶片廠商加速 技術迭代,如高通 8155/8195 晶片最多支援 8 個感測器輸出和 5 路顯示屏;2021 年芯馳 科技最新發布的智慧座艙晶片 X9U,能夠支援 10 個獨立高畫質顯示屏。
目前智慧座艙晶片市場能實現大規模量產的主要包括高通、英偉達,國內華為、地平線、 芯馳科技等公司尚在起步階段。
高通率先採用 5nm 汽車晶片,是座艙域晶片領導者。高通第三代數字座艙平臺搭載全球 首款 7nm 工藝的 8155 晶片,是目前量產車可以選用的效能最強的座艙晶片,因此已有十 多個品牌的車型宣佈搭載。第四代驍龍汽車數字座艙平臺於 2021 年 1 月釋出,將採用全 球第一款 5nm 汽車晶片及第 6 代高通 Kryo CPU、高通 Hexagon 處理器、多核高通 AI 引擎、第 6 代高通 Adreno GPU 以及高通 Spectra ISP,效能媲美旗艦手機晶片驍龍 888, 預計於 2022 年實現量產,已與 20 家主流車企達成合作意向,高通在座艙域的地位已經 確立。
英偉達藉助自動駕駛開發經驗異軍突起。英偉達之前只是單純地出售晶片,但目前除了針 對自動駕駛的 DRIVE AV 全套協議棧,還有針對座艙的 DRIVE IX 全套協議棧,支援儀表 顯示、座艙娛樂、乘客互動和監控領域功能。英偉達一芯多屏產品實現上車,搭載於現代 汽車 GV60 車型,實現一套計算硬體拖動儀表、中控、HUD 和兩個電子倒車鏡。英偉達 另外也與賓士、奧迪合作開發座艙域。
地平線基於征程系列晶片提出座艙解決方案。2021 年上海車展,地平線提出基於征程 5 晶片的車載智慧互動解決方案,在統一晶片架構的基礎上,能夠基於車外路況和車內駕駛 員狀態融合判斷主動介入,如疲勞提醒、高速匝道警示、吸菸模式等,實現車內場景感知 和理解動態調整駕駛策略。
華為主推麒麟晶片和鴻蒙 OS。華為座艙方案主要包括三部分鴻蒙 OS、鴻蒙車域生態和 基於華為麒麟晶片平臺的 CDC 智慧硬體平臺。現階段華為座艙業務的重心是推廣麒麟芯 片和發展鴻蒙 OS 生態,由 Tier1 負責智慧座艙中與作業系統適配的演算法、軟硬體架構設 計、系統整合開發。
芯馳科技晶片可支援 10 屏。2021 年上海車展,芯馳科技釋出智慧座艙晶片 X9U,CPU算力 100KDMIPS,AI 算力 1.2TOPS。可以支援語音、導航、娛樂、環視、DMS、OMS 等座艙功能,支援多達 10 個獨立全高畫質顯示屏。
4.2 競爭格局:核心Tier1起到關鍵橋樑作用
Tier1 將扮演主機廠與科技公司中間商角色。相較於主機廠主導的傳統座艙產業鏈,智慧 座艙產業鏈中主機廠、Tier1、科技/晶片公司跨界融合趨勢明顯。站在主機廠角度,一方 面軟體和系統開發能力欠缺,相比科技公司處於弱勢地位,另一方面不希望將使用者和車輛 資訊完全開放給科技公司(比如寶馬放棄對車輛資訊要求過多的 Android auto),而對於 科技/晶片公司而言,車規級應用和硬體整合經驗不足。因此雙方需要 Tier1 作為中間商, 根據主機廠需求提供定製作業系統、中介軟體,適配域控制器晶片、電子元器件等硬體,從 而提供域控制器全套解決方案。
外資 Tier1 均有智慧座艙域控制器佈局。外資 Tier1 代表產品包括偉世通 SmartCore、佛 吉亞歌爾座艙域控制器、哈曼 Digital Cockpit 等。1)偉世通 2018 年就在賓士 A 級上推 出了 SmartCore 域控制器,2021 年第三代 SmartCore 域控制器搭載在吉利星越 L 上,首 次採用第 3 代高通驍龍汽車數字座艙平臺,整合車內多屏顯示環境,實現了涵蓋儀表資訊、 資訊互動、後排娛樂、資訊保安以及車載資訊系統的艙內聯動。2)佛吉亞歌樂為紅旗 H9 配備了整合多個系統的座艙域控制器,將前後排硬體獨立的各個子系統在軟體層面進行統 一,實現“五屏聯動”(液晶儀表、中控屏、HUD、後排雙屏)。3)三星哈曼則為北汽極 狐 Arcfox αT 車型提供了相關產品。
自主 Tier1 在智慧座艙域控制器領域快速滲透:
德賽西威率先量產座艙域控制器。在智慧座艙領域,德賽西威產品線佈局完整,且率先量 產域控制器。公司和 BlackBerry 合作推出一機雙屏虛擬智慧座艙域控制器。該域控制器 採用了 QNX Hypervisor 和 QNX Neutrino 實時作業系統(RTOS),已應用於奇瑞和廣汽 的車型。
諾博科技的座艙域控制器也投入量產。諾博基於高通 8155 晶片和 BlackBerry 實時操作 系統打造的智慧座艙域控制器 IN9.0 現已投入量產,軟體採用虛擬化技術,單顆晶片支援 多作業系統,可整合多個電子部件模組如儀表、中控娛樂、副駕屏、抬頭顯示器、座椅空 調控制、DMS、360 環視等,最大可支援 6 塊螢幕顯示。IN9.0 已被應用於 10 月底上市 的哈弗 H6S。
華陽集團已定點多個座艙域控制器專案。華陽集團在 21 年上海車展推出“一芯多屏”座 艙域控制器,透過虛擬化技術將不同作業系統和安全級別的功能融合到一個平臺上,實現儀表、資訊娛樂、副駕屏、AR-HUD 等多屏互聯及跨屏顯示。公司公告已定點多個車企的 座艙域控制器專案。
博泰、東軟睿馳將推出基於高通晶片的座艙域控制器。2021 年博泰基於恩智浦晶片的智 能座艙方案量產搭載東風嵐圖 FREE 已上市,一機三屏(儀表、中控、副駕),支援多屏 互動、多模互動(手勢+語音)等多種生態閉環服務,且博泰正在研發基於高通 8155 芯 片的智慧座艙域控制器方案。2019 年東軟睿馳基於英特爾車載計算方案以及 hypervisor 虛擬化技術,已實現一機雙系統多屏功能配置,在紅旗多款車型實現量產。目前,東軟主 推智慧座艙平臺化產品線,高階平臺基於高通 8155/6155 高效能晶片座艙域控制器,即將 進入量產階段。
中科創達推出座艙域方案可相容多個晶片供應商。2021 年公司推出 E-Cockpit 4.5 座艙域 控制器,可適配高通、瑞薩、恩智浦三個主流晶片平臺,支援一芯多屏(儀表、中控、副 屏、空調座椅屏)多系統(Android、Linux、QNX、INTEGRITY)。中科創達還可提供定 制的包括汽車娛樂系統、智慧儀表盤、整合駕駛艙、ADAS 和音訊產品在內的整體智慧駕 駛艙軟體解決方案。
均勝電子繫結華為生態。公司旗下均聯智行與華為在智慧座艙領域達成合作,華為提供座 艙晶片核心模組、鴻蒙作業系統以及應用生態,均勝智行主要負責智慧座艙中與作業系統 適配的演算法、軟硬體架構設計、系統整合開發。
4.3 行業趨勢:提供全套座艙方案的Tier1有望獲得優勢地位
Tier1 如果在智慧座艙領域產品線佈局較為完整,則不僅可提供域控制器,還可自主開發 車載娛樂系統、顯示屏、車載通訊等座艙終端硬體,從而進一步提供智慧座艙全套解決方 案,為整車企業提供更多差異化的增值服務,實現與整車企業更深入的繫結。目前具備座 艙全套解決方案能力的 Tier1 主要有博世、大陸、安波福、偉世通等外資企業,國內包括 德賽西威、均勝電子、華陽集團、諾博科技、博泰等。
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精選報告來源:【未來智庫】「連結」。