汽车行业:域控制器,汽车电子电气架构演进下的黄金赛道

摘要

域控制器是汽车电子电气架构集成化过程中的产物。智能化功能的日渐增加使得汽车电子架构必将迈向中央集成,特斯拉引领此变革,其它车企正进行整车电子架构的快速迭代,整车架构演进与多核异构大算力芯片催生域控制器这一黄金赛道。

车辆电子架构集成度越来越高,域控制器将从经典的五域走向三域并最终走向整车中央计算平台。在此过程中域控制器的功能集成度、算力需求、软硬件复杂度将呈指数级增长。座舱域与智驾域凸显品牌差异度,是当前车企率先部署的域,2021年行泊一体域控制器不到40万套,1H22座舱域控制器搭载量约34万台,我们预计2025年座舱域/智驾域搭载量为559万套/498万套。据麦肯锡预测,全球域控制器市场规模在2025/2030年有望达1280/1560亿美元,其中自动驾驶+智能座舱域控制器2025/2030年市场规模有望达520/710亿美元。

域控制器主要由主控芯片、操作系统、应用算法等软硬件构成,域控制器Tier1是主控芯片与主机厂的连接枢纽。主控芯片是软件发挥的舞台,车企一般在量产前1.5-2年选定域控制器的主控芯片,OTA需求使得硬件普遍预埋。当前车载大算力芯片全球格局较清晰,本土公司正在崛起,新势力与自主头部汽车品牌积极定点英伟达、高通等的大算力芯片,AI芯片处智能车产业链核心地位,AI芯片产品路线图指向大算力+跨域融合,商业模式愈加开放灵活。

智驾功能增多并集成使得智驾域控制器应运而生,相较于分布式方案,可实现感知、算力共享,节省成本,且软件可持续优化。奥迪A8、特斯拉开启智驾域控先河,国内小鹏P7率先搭载,本土复杂驾驶场景使得行车辅助与泊车辅助需求均强劲,加上新势力车企示范效应,行泊一体域控制器正处高增长通道入口。本土域控tier1具有先发优势,轻量级与大算力域控分别适配不同价格带,均有较大发展空间。

智能座舱是人们体验汽车智能化的首要窗口,历经车载收音机、中控导航、数字座舱后,智能座舱正处于发展初期,正向一芯多屏、多模交互趋势进化。随舱内屏幕与摄像头增多,座舱域控方案较分布式方案具备愈加明显的成本优势,且支持快速开发+功能新增并迭代。我们预计2025年座舱域控制器渗透率将超过20%。当前高通占据中高端车座舱主控芯片大部分份额,伟世通、博世分别为吉利、长城等车企供货,本土Tier1有如德赛西威、诺博科技、博泰车联、华阳集团等。

域控制器以其日趋复杂的软硬集成度抬高Tier1壁垒。整车快速部署意愿强烈及域控制器定制化诉求使得本土Tier1具备相对优势,交钥匙与纯代工等各类商业模式并存。全栈解决方案提供能力、工程能力、域控量产经验、跨域融合能力构筑成域控制器Tier1的护城河。

投资建议:看好智能化布局较早,电子电气架构迭代速度较快的主机厂。域控制器价值凸显,看好具备全栈服务能力+量产经验+较强工程能力的Tier1,域控制器软硬件复杂度大幅提升,软件服务商发展空间广阔。

风险提示:1)搭载域控制器的智能车销量不达预期;2)智能驾驶域控制器由于搭载了大算力芯片及数量较多的传感器,可能降低电动车续航里程;3)整车电子电气架构推进速度不达预期;4)电子物料紧缺拖累域控制器项目进程。


01

前提:整车电子电气架构向中央集中迈进


伴随汽车的智能化快速演进,汽车产品呈现显著的集成化发展趋势。

机械硬件集成化——包括底盘、动力系统、热管理的集成化,各车企的车辆平台将逐渐减少,做减法。

电子硬件集成化——少量高性能计算单元代替大量ECU,减少线束与ECU数量,逐步解耦软件与硬件,以承载日益复杂的车辆软件模型。

软件集成化——随着电子电气架构由分布式向集中式演进,汽车软件由分离的嵌入式变为解耦的分层式。复杂度大幅增加,软件自研与外包均将大幅增长,软件将成为整车差异的主要决定因素。

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域控制器是汽车电子电气架构集成化过程中的产物,因此,域控制器发展的前提是整车电子电气架构迈向中央集成。

汽车电子电气架构把汽车中的各类传感器、ECU(电子控制单元)、线束拓扑和电子电气分配系统整合在一起完成运算、动力和能量的分配,进而实现整车的各项功能。如果将汽车比作人体,汽车的机械结构相当于人的骨骼,动力、转向相当于人的四肢,电子电气架构则相当于人的神经系统和大脑,是汽车实现信息交互和复杂操作的关键。如果没有先进的电子电气架构做支撑,再多表面智能功能的搭载也无法支持车辆的持续更新和持续领先,更无法带来车辆成本降低和生产研发的高效。

当前汽车电子电气架构正从分布式走向中央计算,这个过程就如同从“诸侯割据”走向“天下归一”,由于多重历史包袱的存在,刚开始控制权收拢于多个权力中心(即域控制器DCU),同是也还存在若干地方政权(同时保留若干分布式模块),但最终将走到中央集权(跨域融合成高性能计算中心HPC),地方只负责执行统一的政令。伴随电子架构集成化的还有软件分层解耦,如同一个政府组织有中央政府、省级、县级,各级变动互不影响,可分层迭代。同时汽车的通信架构也进行升级,如同修建覆盖全国的高速公路网。

1.1整车电子电气架构为何必须要走向中央集成

随着整车电子电气产品应用的增加,单车ECU数量激增,分布式电子电气架构由于算力分散、布线复杂、软硬件耦合深、通信带宽瓶颈等缺点而无法适应汽车智能化的进一步发展,正向中央计算迈进。

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汽车电子电气架构的升级主要体现在硬件架构、软件架构、通信架构三方面:硬件架构从分布式向域控制/中央集中式方向发展。汽车将以少量高性能计算单元替代大量ECU,为日益复杂的汽车软件提供算力基础。软件架构从软硬件高度耦合向分层解耦方向发展。软硬件解耦+软件分层解耦,使得汽车软件可经OTA实现快速迭代。通信架构由LIN/CAN总线向以太网方向发展,大带宽通信架构以适应车辆日益激增的数据量和低时延要求。

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1.2特斯拉引领电子电气架构变革,自主品牌正处加速迭代期

电子电气架构演进路径:分布式架构——功能域——跨域融合——中央计算平台。

Model 3开启电子架构全面变革,实现了中央集中式架构的雏形,基于此特斯拉实现了辅助驾驶软硬件高度垂直整合,保有车辆亦可实现相关功能的常用常新和持续领先。传统车企电子架构仍多处功能域早期,呈“分布式ECU+域控制器”的过渡形态,向“中央计算单元+区域控制器”迈进的过程可能将耗时3-10年。2022年内小鹏将于G9落地的新一代架构以及长城汽车将落地的第四代架构GEEP4.0迈向跨域融合。到2024/2025年“中央计算+区域控制器”将开始落地。

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2017年特斯拉推出的Model3突破了功能域的框架,实现了中央计算+区域控制器框架,通过搭建异域融合架构+自主软件平台,不仅实现软件定义汽车,还有效降低整车成本,提高效率。

特斯拉三代车的电子电气架构演进背后的实质是不断把车辆功能从供应商手中拿回来自主开发的过程。Model3的自动驾驶模块、娱乐控制模块、其它区域控制器、热管理均为自主设计开发。通过三款车型的演进,特斯拉的新型电子电气架构不仅实现了ECU数量的大幅减少、线束大幅缩短,更打破了汽车产业旧有的零部件供应体系(即软硬件深度耦合打包出售给主机厂,主机厂议价能力差,后续功能调整困难),真正实现了软件定义汽车,特斯拉的OTA可以改变制动距离、开通座椅加热,提供个性化的用户体验,由于突破了功能域,特斯拉的域控制器横跨车身、座舱、底盘及动力域,这使得车辆的功能迭代更为灵活,用户可以体验到车是常用常新的,与之形成鲜明对比的是,大部分传统车厂的OTA仅限于车载信息娱乐等功能。

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2021年Munro & Associates工程公司比较了特斯拉Model Y、福特Mach-E和大众ID.4电气架构之间的差异。特斯拉Model Y集成度明显更高,其ECU数量是ID4的一半,福特和大众还保留了较多的现成的分布式ECU。特斯拉从Model 3开始车辆的低压电气部分不采用任何保险丝盒继电器。

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其它车企也正处架构的快速迭代期,整体看,自主品牌迭代速度较快,多代架构同步开发,此过程伴随高研发投入、软件人才扩张,研发组织变革、整零关系重塑等,车企从过去的硬件集成者到软件集成者+硬件集成者,将软件从过去供应商的“黑盒”中提取出来收归融合于自身的过程是全新和曲折的历程,通过几轮迭代,电子电气架构迈向中央计算是必然趋势,未来车辆软件所有权将主要属于车企,车企将把控汽车进化的命脉,由此基于智能车衍生的利润池将大幅拓宽。

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中央集中式的电子电器架构将车辆的控制程序集中在中央计算平台中。可实现:

1)算力按需灵活分配。通过虚拟化按照实际需求分配算力给不同的操作系统。依据面向服务的架构分解功能,并根据需求调用、组合程序。当需要定义汽车新的功能时,可以通过原子程序的“拼接”实现新的功能。

2)硬件可插拔,算力可拓展。当不存在新功能对应的原子程序时,可以通过增加硬件、导入新的原子程序,从而实现新功能。当底层算力不足时,由于虚拟化的优势可以更换更高算力的芯片。比如2022年极氪001、蔚来为保有车主更换车机域控制器以提供更好座舱体验。

3)软件、硬件均可OTA,使得汽车的功能的边界可以不断拓展。现阶段以特斯拉为首的头部智能车企可实现动力域、底盘域的升级,并可以通过部分功能的组合实现新功能,但距离SOA架构依然有很长的路要走。由分布式走向域控的过程中,原来的汽车Teir1供应商的“黑盒”供货模式受冲击,但同时传统车企软件能力也较弱,难以覆盖所有软件的开发,需要借助外部力量补强,这给域控制器供应商、科技企业、软件公司巨大的机遇。

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02

车辆电子架构演进,域控制器价值凸显


电子电气架构演进历程中,主机厂和供应链的地位、合作模式在不断动态变化。

在分布式架构阶段:主机厂为硬件集成者,Tier1把上游的Tier2(嵌入式软件、芯片)打包后提供给主机厂。

在功能域架构阶段:类似功能合并,软件逐步从过去的黑盒中分离,主机厂选择直接与原来的Tier1/2合作,在应用软件层可能选择合作也可能选择自研。主机厂根据能力不同对域控制器的软硬件部分参与程度不一。对于自研程度深的主机厂,域控制器供应商相当于纯代工角色,对于自研程度浅的主机厂来说,域控制器供应商相当于全方位的“保姆”角色,可以实现“交钥匙”式服务。

进入中央计算+区域控制阶段以后,大部分ECU消失,各传感器/执行器被中央计算单元支配,原属于Tier1的大部分策略层的软件由主机厂主导,主机厂对软件中的高价值模块的介入程度渐深,因此主机厂必须要有专业的软件团队,以集成自研与外包软件,软件所有权主要属于汽车制造商。

随着电子架构集中化,域控制器的功能集成度、算力需求、软硬件复杂度、通信需求将呈指数级增长。

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2.1域控制器的分类

博世、大陆等传统Teir1按照功能将车辆划分为五域:动力域、底盘域、信息娱乐域、自动驾驶域和车身域。在这种划分方式下Teir1可直接整合自身所专注的业务单元,OEM依然可以借助原有供应商的力量实现“软件定义汽车”的目标,产业链整合难度较低,组织结构变化阻力较小。

动力域、底盘域、车身域带有较深的传统整零关系烙印。动力域控制器负责三电系统的控制,包括三合一系统、BMS和整车控制器(VCU)。底盘域控制器包括刹车、转向、安全气囊、减震等功能,由于涉及安全要求,且要求响应速度快,低延迟,目前依然以ECU控制为主。底盘与动力域由于涉及供应商较多,且安全性要求高,车企较难实现动力域与底盘域的集成。车身域控制器主要为车身电子部分(雨刮/车窗/车钥匙),车身域将率先与座舱域实现融合。

智能座舱域与智能驾驶域是现阶段承载整车个性化智能体验的关键所在,最能体现品牌差异化,对传统供应链依赖度小,是现阶段迭代最快的域,座舱域和自动驾驶域需要处理大量数据,对算力要求较高,而动力总成域、底盘域、车身域,这类域控制器主要涉及控制指令计算以及通讯资源,算力要求相对更低。

无论是新势力还是传统OEM,受限于技术水平均未能在五域均搭载域控制器,一般是优先在智能驾驶与智能座舱域打造域控制器,力求打造更容易被消费者感知到的差异化。智能驾驶域控制器整合的功能多,对安全、时延等要求高,复杂度较高,价值量较大,是目前大部分车企最为关注的功能域。

头部主机厂公布的下一代电子电气架构,将实现车辆功能域的进一步集成:“五域”(自动驾驶域+动力域+底盘域+座舱域+车身域)逐步向集成度更高的“三域”(自动驾驶域+智能座舱域+车控域+若干网关)迈进,即:除智驾域、座舱域外,将底盘、动力传动以及车身三大功能域直接整合成一个“整车控制域(Vehicle Domain Controller,VDC)”。

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单车价值量方面,不含传感器的高算力自动驾驶域控制器均价约10000元,目前是价值量空间最大的域。动力域控制器单车价值量在6000-10000元之间;座舱域和底盘域控制器的单车价值量均位于2000-3000元之间;车身域控制器的价值量在1000元以内。

无论是座舱域还是智驾域,目前渗透率都较低,域控制器尚处于发展的初级阶段。据高工智能汽车,2022年上半年搭载座舱域控制器(部分不带仪表)为33.95万台,智能座舱解决方案仍较为碎片化,集成度有待进一步提升,作为目前主流的座舱域控大算力芯片,我们估计2021年高通8155芯片出货量约10万片左右,这进一步说明了真正意义上的座舱域控制器尚处于萌芽阶段。2021年乘用车自动驾驶域控制器年出货量约53万台,但其中搭载行泊一体域控制器上险量仅为37.34万辆,未来几年随着大算力芯片的成本下降及整车先行品牌的示范效应双重驱动下,智驾域及座舱域控制器将快速渗透,我们预计2025年智能座舱/智能驾驶域控制器渗透率为21%/19%,搭载量为559万套/498万套。

据麦肯锡预测,全球域控制器市场规模在2025/2030年有望达1280/1560亿美元,其中自动驾驶+智能座舱域控制器2025/2030年市场规模有望达520/710亿美元。

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2.2域控制器产业链

域控制器是指由主控芯片、操作系统和中间件、应用算法软件等软硬件有机组成的系统。

主控芯片是域控制器核心,域控制器中的主控芯片为走向集成“CPU+XPU”的异构式SoC(XPU包括GPU/FPGA/ASIC等),即在一颗芯片上集成CPU、DSP、ISP、ASIC、GPU、FPGA,以支撑各种场景的硬件加速需求。

软件操作系统及中间件采用复杂的嵌入式操作系统。包含系统内核、基础软件及中间件,负责对硬件资源合理调配,以保障各项智能化功能有序进行。应用算法是基于OS之上独立开发的软件程序,是主机厂未来打造品牌差异化的焦点所在。

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域控制器商业模式

相较于传统ECU,域控制器的硬件、软件复杂度大幅上升。由于域控制器尚处于发展初期,有些主机厂对大算力域控制器有较强烈的参与诉求,自研模块较多,也有一些主机厂更在意快速部署并量产上市,对时效性关注度高,对自研模块诉求相对较弱,因此主机厂与域控制器TIER1之间出现各式各样的合作模式,域控制器TIER1可以提供交钥匙方案,也可以作为纯粹的代工厂存在。

主机厂对域控制器的大量差异化需求,以及域控制器的软硬件模块复杂度大幅提升(操作系统各异、算力选择、基于不同整车电子电气架构导致的域控制器上集成的功能各异,比如智能驾驶域控制器集成网关,VCU控制、BCM车身控制、或IMU、GPS定位模块、V2X模块),对于域控制器TIER1来说,需要针对这些差异化诉求提供完整平台化设计,并在此基础上进行差异化定制的更改。因此掌握域控制器全栈能力成域控制器TIER1竞争焦点。

域控制器TIER1与主机厂的几种合作模式:

硬件代工

硬件+底层软件

硬件+底层软件+中间件     

硬件+底层软件+中间件+部分应用算法

硬件+底层软件+中间件+全部应用算法 (全栈交付)

域控制器TIER1的壁垒

域控制器集成了过去由多个ECU分别实现的多项功能,处理更大量的数据,软硬件复杂度较ECU大幅上升。硬件方面,包含的电子元件数量远超传统车的ECU,因此功能安全设计的难度大幅增加,乘用车的空间约束使得域控制器须在尺寸和电磁兼容、散热之间取得平衡,以避免域控制器内部凝水或过热问题。物料大幅增加也考验域控制器Tier1的供应链掌控能力。域控制器的软件复杂度上升、涵盖多个操作系统,对Tier1的系统集成能力要求大幅提升,供应链管理难度大幅提高。此外,由于域控制器集成了多个功能,且主机厂对时效性要求更高,开发周期压缩,供应商需要在主机厂驻厂办公,随着项目数量增加,对Tier1的人员规模有更高要求。

当前域控制器供应商的核心竞争力包括:

能否提供全栈解决方案。

快速应对主机厂的差异化需求,提供多样合作模式。

量产经验、工程能力以保障产品顺利交付。

跨域能力。三五年内跨域融合将渐成趋势,挑战tier1应对行业新趋势的能力。

随着电子电气架构走向跨域融合(车身域+底盘域+动力域、舱泊一体、行泊一体、舱驾一体),具备“硬件+底层软件+中间件+系统集成”的软硬件全栈技术能力的供应商有望获得更大市场份额。

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03

域控制器核心:大算力主控芯片


域控制器的核心是SOC芯片,智能化快速发展之前,没有专门的自动驾驶芯片,相关的功能由ABS、ESP的ECU负责,或者由整车控制器进行决策,车企一般不直接介入芯片选择,智能化使得汽车算力集中,主控芯片算力需求提升,自动驾驶芯片需要满足更高安全等级,每增加一个自动驾驶等级,算力需求就要增加一个数量级。

3.1域控制器研发,芯片选型先行

域控制器TIER1是作为SOC芯片厂家与车企之间的关键连接点。

根据平安智能车沙龙专家介绍,一个典型的域控制器的商务流程是:车企根据自己的品牌及产品规划确定好SOC芯片,然后制作电路板,并将电路板端口点亮、通信调通,经过A样、B样、C样的测试,再去做面向量产的域控制器。A样测试会基于这个电路板去做一些物理性能、电气性能,包括一些车规稳定性、安全性等最基础的验证,周期基本为4-6个月。通过测试之后,开始启动B样,B样主要是在这个平台上把车厂自研的或第三方提供的算法下载下来,放到这个平台上去跑算法的性能,该周期约4-6个月。然后转向C样,第一是为面向量产做准备,第二就是把B样中存在的各种各样的问题进行解决,包括算法优化、整个系统软件的稳定性、效率以及成本的控制,都会在C样阶段做优化和权衡。C样做完后进行域控制器的正式生产。

SOC芯片在智能车产业链的地位显著提升: SOC芯片决定了该域控制器能提供的最大性能,确定域控制器的SOC芯片一般在域控制器量产前的1.5-2年。由于主控芯片是为了两年之后的车辆应用做准备,因此各大算力芯片厂家的产品路线图也代表了它们对未来几年智能车发展趋势的判断。

大算力芯片相当于一个舞台,在部署各项智能功能之前,先要准备好舞台,同时舞台的搭建方也会提前预测未来几年台上表演的节目的复杂度、演员的规模等可能的应用场景,提前做好准备。

随着汽车智能化需求的快速增长,车载大算力SOC芯片正在加快迭代速度,智能车的芯片成本占比也将大幅提升。英特尔CEO 2021年曾预测:到2025/2030年,芯片将占高端汽车物料成本12%/20%+(2019年为4%),最大增量来自辅助驾驶。据UBS拆解,Model3芯片成本约1516美金,约占全部BOM成本的6%,各个部分芯片成本排序为:电驱动>ADAS>娱乐系统与电源分配>车身控制。

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智能车数据量随着单车传感器数量增加及精度提升而飙升,AI芯片替代过去的CPU,同时结合高性能MCU组成中央计算加区域控制器的架构。中央计算架构能将全车芯片用量和种类降低至少10倍以上,单颗芯片的功能集成度和性能比原来提高两个数量级以上,极大增强了芯片的通用性,提升芯片复用率。电子电气架构集成度领先的车企能承载更多更快的智能化功能,拥有更灵活的芯片供应链管理能力。

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AI芯片在电子架构迈向中央计算的过程中处于智能车产业链核心地位。

车企在选择大算力芯片平台时,不仅仅只是为了满足一款车的需求,而是会同时覆盖多个不同的车型,这要求大算力平台具备足够的灵活性和可拓展性,在软件层面能提供配套的工具链、软件栈等。

整车品牌会根据车型定位决定要实现哪些智能化的功能,结合各家AI芯片企业的特点(评价维度:算力、成本、功耗、易开发性、同构性-芯片平台对其它系统的兼容性)及该芯片企业的产品路线图确定选择何种主控芯片,基于该主控芯片打造域控制器。

AI芯片企业强调提供“全家桶”的能力,强调开放,自由拓展、可高度定制。大算力芯片销售时一般搭载了调试完成的操作系统,并提供参考设计算法给客户,销售形式趋近于手机芯片模式。比如吉利和Mobileye的合作,后者首次负责完整解决方案堆栈,包括硬件和软件,驱动策略和控制,并提供后续软件更新服务。

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3.2大算力芯片格局较为清晰

自动驾驶方面,国外厂家主要是英伟达的Mobileye、德州仪器、英伟达和高通这四家。国内有华为,创业公司地平线、黑芝麻、芯驰科技、寒武纪、芯擎科技等。根据高工智能汽车,2022年1-5月我国乘用车前装标配智能驾驶域控制器芯片排序为:特斯拉(FSD)、地平线(J2/J3)、Mobileye(EyeQ4/Q5)、英伟达(Xavier/Orin),依次为24.19/8.41/4.63/3.57万颗,德州仪器/华为MDC刚刚起量。

Mobileye:主力芯片是EyeQ4,ADAS市占率高,此前为黑盒方案,基于视觉方案对芯片的利用率较高。

德州仪器:TDA4芯片,算力不高,但芯片的优化、成熟度与开发度非常好,为弥补单片算力不高的缺点,推出双芯片的方案,还会加额外的处理单元来进行优化。

英伟达自动驾驶芯片成国内车企高端车主流选择,英伟达2019年推出Xavier,可以实现L2+甚至L3的功能,成熟度高,国内德赛西威是和英伟达绑定非常深的Tier1。

Mobileye市场份额下滑明显,TDA4很成熟,但大概率只适配于L2级别,L2+/L3以上的市场,英伟达目前处于几乎垄断的地位。

高通的座舱芯片在我国中高端车中占有较高份额,入场做辅助驾驶稍晚,目前客户有长城、宝马、大众。平安智能车沙龙专家预计虽然当前英伟达凭借完善的工具链和丰富的算子库取得暂时领先地位,但高通自动驾驶芯片或在2024/2025年获得份额的大幅提升,主要原因是高通的自动驾驶芯片和Mobileye、华为以及国内的主控芯片创业公司走的是ASIC路线,功耗与利用率优于英伟达的GPU方案。

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3.3典型芯片产品路线图指向大算力与高融合

高通

高通8155芯片已占据中高端车座舱主控芯片80%份额。2021年高通向汽车制造商销售的芯片金额达到了10亿美元(累计订单接近130亿美元),主要来自车联网和信息娱乐系统。该公司预计,未来五年内,汽车年收入将攀升至35亿美元。

高通智能汽车数字解决方案包含:

  • 骁龙车云服务平台。

  • 骁龙车联网联平台。

  • 骁龙智能座舱平台。高通芯片是目前汽车智能座舱芯片的主力军。基于高通座舱芯片和虚拟化软件解决方案,打造多显示屏、多摄像头、顶级音频、视频和多媒体体验。

  • 骁龙自动驾驶平台。基于高通智能驾驶芯片平台并结合Arriver视觉感知软件栈以实现L2+/L3级别自动驾驶。

2020年1月高通发布自动驾驶解决方案Snapdragon Ride,2021年1月高通与维宁尔合作,提供包含预集成和预验证Arriver视觉感知和驾驶策略软件栈的系统级芯片,之后高通买下Arriver业务部门。

Snapdragon Ride视觉系统集成了专用高性能高通自动驾驶芯片和Arriver视觉感知软件栈,支持多个摄像头。软件开发套件采用模块化设计,为主机厂提供扩展灵活性,车企和Tier1可使用高通的完整堆栈或将视觉堆栈与其他供应商开发的驱动策略堆栈集成,可集成其它组件,如地图众包、驾驶员监测系统(DMS)、泊车系统、蜂窝车联网(C-V2X)技术和定位模组。主机厂可以在其产品线中选择采用骁龙数字底盘所涵盖的任一平台或全部平台,并通过云端的持续升级为其产品提供高度定制化体验。

英伟达

英伟达在GTC 2022大会上宣布随着Drive Orin平台投产,英伟达积压订单已高达110亿美元,超过25家车企已采用了英伟达Drive Orin SoC作为其自动驾驶的基础。

针对自动驾驶,英伟达有端到端的全栈式解决方案NVIDIA DRIVE,当前车企对英伟达这种全套解决方案有迫切需求。

Drive Hyperion8含两枚Drive Orin组成的计算芯片,传感器组合为12颗外部摄像头、9个毫米波雷达,以及1个激光雷达;此外还支持3个车内摄像头,用于驾驶员监测。

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随着电子电气架构演进,分布式辅助驾驶被智能驾驶域控制器取代,分布式座舱被座舱域控制器取代,再下一步,座舱域和智驾域将走向融合。目前AI芯片巨头的客户拓展情况、产品路线图情况均指向这一融合趋势。

英伟达从自动驾驶开始拓展客户,逐步涉及座舱应用。高通则从智能座舱开始逐步拓展至智能驾驶。国内如地平线、芯擎科技也基本是按照这个趋势在做产品规划和客户拓展。

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04

智能驾驶域控制器:行泊一体将进入快速渗透期


智能化快速发展之前,没有专门的自动驾驶芯片,相关的功能由ABS、ESP的ECU负责,或者由整车控制器进行决策,但随着车辆辅助驾驶能力的提升,传感器数量及精度提高,自动驾驶向着从低速到高速,从封闭到开放的持续演进,分布式架构的辅助驾驶系统无法支持进一步向上演进的需要,集中式架构可实现感知共享、算力共享、电源共享等,软件统一架构,支持功能不断进化迭代,使得“机器司机”自学习、自成长。

4.1智能驾驶域控制器发展历史

2016年奥迪发布的A8搭载的zFAS取代了ECU相互分离的分布式的辅助驾驶系统,率先实现辅助驾驶功能的集成式控制。

供应商主要是:德尔福提供硬件集成,即作为该域控制器Tier1。采用3颗SoC+MCU方案,奥地利软件公司TTTech负责作为中间件供应商,Mobileye提供EyeQ3芯片及对应的软件方案,奥迪自研部分上层应用算法。

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2017年7月特斯拉MODEL3正式交付,特斯拉经过三代车型的迭代,率先实现整车电子电气架构变革,尤其是在辅助驾驶上快速进化并于2019年基本完成了软硬件垂直整合,自动驾驶域控制器软硬件均自制。

特斯拉自动驾驶解决方案演进路径及其特点:

传感器方案——够用即可,不堆料。且不根据车型档次取舍传感器数量。

电子零部件集成化——如摄像头COMS图像传感器子零部件模块通用化,摄像头数据发至域控制器进行处理。

自动驾驶芯片发展路径为:软硬件均外购(采购Mobileye)——硬件外购软件自研(芯片采购自英伟达)——软硬件均自制。

特斯拉2013年启动Autopilot项目,2014年发布AP HW1.0,使用了1颗Mobileye的芯片和1颗英伟达Tegra芯片、1个EQ3摄像头、1个博世的毫米波雷达和12个中程超声波雷达。2016年与Mobileye结束合作,开始与英伟达展开合作,基于英伟达Drive PX2进行开发,搭载了1颗Tegra Parker芯片, 2016年底推出了AP HW2.0,使用了8个摄像头、1个毫米波雷达和12个远程超声波雷达。2017年推出了AP HW2.5,搭载了2颗Tegra Parker芯片,毫米波雷达供应商从博世变成了大陆。2019年推出了AP HW3.0,搭载了2颗自研的FSD芯片。目前正在开发的AP HW4.0有望于2022年发布。

汽车行业:域控制器,汽车电子电气架构演进下的黄金赛道

在中国市场,小鹏汽车P7开智驾域控先河,基于英伟达Xavier芯片,自动驾驶算法为小鹏自研,德赛西威为TIER1,提供域控制器底层软硬件。

此后,基于英伟达、高通、德州仪器TDA4、高通、Mobileye、华为、地平线等大算力芯片的自动驾驶域控制器陆续定点并量产交付。

理想汽车L9搭载了基于英伟达ORIN计算平台的德赛西威IPU04。上汽第三代荣威RX5基于3颗地平线征程3芯片组成的AI算力平台,实现了NGP(Navigation Guided Pilot)功能和全场景无忧自动泊车功能,地平线征程5为集成自动驾驶和智能交互于一体的全场景整车智能中央计算芯片,估计于4Q22在量产整车上SOP,目前宣布的客户有一汽红旗、比亚迪、上汽集团等。

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4.2发展空间—行泊一体域控制器处爆发前夜

2020年底中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》认为2025年,HA级智能网联汽车开始进入市场,2030年实现HA级智能网联汽车在高速公路广泛应用,在部分城市道路规模化应用;2035年HA、FA级智能网联车辆具备与其它交通参与者间的网联协同决策与控制能力,各类网联式高度自动驾驶车辆广泛运行于中国广大地区。

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2021年我国L2级自动驾驶系统在全口径乘用车市场搭载率已达22.2%,在新能源汽车市场达到38%。但多为分布式方案,即每个辅助驾驶功能对应一个ECU,如泊车控制器、全景环视控制器、摄像头一体机等,形成一个个ADAS孤岛,现阶段分布式方案虽成本更低,但没有自学习和自生长属性,数据不能得到高效回传并利用。从360环视开始到低速泊车,辅助驾驶功能的集成化程度逐步提高,泊车相关功能集成于泊车控制单元,行车相关辅助驾驶功能集成到行车控制单元。随着行车功能从最简单的单车道到复杂的城市场景,泊车功能从最简单的泊车辅助到全自动代客泊车,使得双方的软硬件产生了交集从而走向了行泊一体方案。

行泊一体域控制器覆盖更多驾驶场景,共享智能硬件(主控芯片及传感设备),进行多传感器融合,简化I/O接口、减少线束,仅需开发一套底层基础软件及中间件,大幅提高域控制器开发效率并节省开发成本,更重要的是为辅助驾驶能力的持续升级提供前提,将逐步成为智能车标配。

据高工智能汽车,2021年中国乘用车前装标配搭载行车域控制器(含行泊一体)上险量为52.8万辆(+102%),搭载行泊一体域控制器上险量为37.34万辆(+159%)。2022年1-5月新车搭载L2级智能(辅助)驾驶的上险179万辆(+47%),其中搭载智能驾驶域控制器的为23.72万辆,随着规模增加,成本逐步降低,高阶智能驾驶功能可逐步由高端车型向经济型车渗透。我们预计2025年自动驾驶域控制器出货量将接近500万套。

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根据安波福2018年资料显示,包含传感器在内的各等级辅助驾驶套件成本为2000至30000元不等,其中主控芯片成本占比约50%-60%。为应对不同价格带车型搭载需求,智能驾驶域控制器将呈现轻量级域控制器与高算力域控制器齐头并进的发展趋势。轻量级行泊一体方案支持高速领航与自动/记忆泊车等功能,适用于10-20万左右的经济型乘用车,较基于英伟达Xavier芯片的高算力方案或有30%-50%的成本优势。高算力域控制器多基于英伟达ORIN、地平线J5、华为昇腾610、EyeQ6、高通Ride(8540+9000)等高算力芯片,支持激光雷达及800万像素摄像头等多个高精传感器,支持全场景智能驾驶,适用于30万元以上的高端车。

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4.3市场格局—本土供应商有先发优势

中国的驾驶场景较为复杂多样,对行车辅助和泊车辅助均有需求。从大算力主控芯片的定点情况看,本土汽车品牌,尤其是造车新势力及传统车企的高端纯电车品牌在域控制器的搭载速度上明显领先于合资车企,进而培育出成长速度更高的本土域控制器供应商。

ADAS供应商以国外厂商为主,域控制器属于全新赛道,在造车新势力的搭载需求驱动下,本土TIER1取得先发优势,从产能、工艺、交付稳定性角度看,德赛西威、东软睿驰、经纬恒润等域控制器厂商属于国内第一梯队。现阶段规模较大的主机厂一般选择多个智能驾驶域控制器供应商对应不同价格带的整车产品。如前文芯片部分所述,主机厂一般先确定主控芯片,再选择对应的域控制器Tier1。在大算力的域控制器上会选择自研一些关键模块。

智驾域控器市场格局:

Global Tier1:博世、大陆、安波福、电装、采埃孚、麦格纳、伟世通。优势是在传统ADAS领域实力强,具备合资整车客户优势、供应链优势,缺点是在目前快速搭载域控制器的自主品牌上份额暂时不高,可能错失域控制器赛道先机。

本土Tier1:德赛西威、经纬恒润、华为MDC、诺博科技、宏景智驾、福瑞泰克、创时智驾等。高工智能汽车2022年6月发布的行泊一体方案(本土)供应商市场竞争力TOP10榜单为德赛西威、百度、华为、福瑞泰克、易航智能、智驾科技、知行科技、魔视智能、智华科技、海康汽车。

主机厂自研。这方面以造车新势力为代表,自研的好处是能快速打磨人无我有的智能驾驶体验并持续灵活迭代,对后续功能升级把控度高,缺点是前期资源投入高,消费者体验效果有待观察。比如特斯拉、蔚来均采取自动驾驶域控制器全自研模式,域控制器由代工厂生产制造。其它新势力与传统车企头部厂家自研程度亦较深。比如小鹏汽车、长城汽车的毫末智行+诺博科技,吉利旗下的科技独角兽企业亿咖通等。

以软件切入,实现通用和模块化平台。软硬解耦趋势下域控制器开发可以软件先行。跨域融合软件复杂程度呈指数级上升,东软睿驰、TTTech域控软件平台价值凸显。TTTech是中间件典型代表,其为客户提供MotionWise软件集,包含了工具和中间件,与上汽的联创汽车电子合资成立创时智驾,创时智驾为上汽自主品牌提供自动驾驶域控制器。东软睿驰、映驰科技、诚迈科技、镁佳科技、中科创达等企业都侧重于从软件切入域控制器供应链。

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典型本土域控制器供应商:

1、  华为MDC(Mobile Data Center)平台

面向自动驾驶,华为提供两种模式:

一种是Huawei Inside模式,提供包含智能驾驶应用软件、计算平台以及传感器在内的智能驾驶全栈解决方案。

另一种是平台模式,即提供MDC智能驾驶计算平台,主要包括基于昇腾SoC的硬件、自动驾驶操作系统AOS和车控操作系统VOS,以及AutoSAR中间件,平台模式相较于Huawei Inside模式,不包含传感器、执行器、智能驾驶算法。

华为MDC定位于智能驾驶计算平台,可以实现 L2-L5 的平滑演进。华为MDC采用“统一硬件架构、一套平台软件,系列化产品”的产品研发规划,集“平台硬件、平台软件、配套工具链”为一体,责任界面清晰高效,平台长期平滑演进,华为MDC通过“平台化标准化”的开放发展战略,可实现智能驾驶解决方案中的“硬件可替换,软件可升级,传感器即插即用”。在2021年底的华为智能汽车解决方案生态论坛上,华为MDC宣布获得6个乘用车定点合同,11个商用车合同。

华为MDC810已搭载于北汽极狐阿尔法S HI版。华为MDC实现了硬件工程、软件工程、安全工程全方位的量产突破,完成包括电磁、防尘、盐雾、温巡、防水、负荷、抗振、跌落等200多项严苛测试,经过夏测、冬测,经受了严酷环境的考验。建立独立生产线,通过自动化生产与人工检视的方式严把生产制造质量关。

搭载华为MDC的阿维塔11、长城沙龙机甲龙、合众哪吒S、广汽埃安AION LX PLUS大概率将在2022年内实现交付,比亚迪高端品牌车、奇瑞高端品牌车、广汽AH8将于2023-2024实现SOP。

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2、  德赛西威:从“域控”到“中央计算”

公司自2016年开始布局智能驾驶,智能驾驶产品已实现规模化提速,新产品、新技术加速迭代落地,2021年,公司智能驾驶业务销售额同比接近翻番为14亿,智能驾驶产品获得年化销售额超过40亿元的新项目订单,该项业务成为公司的第二增长曲线。

英伟达自动驾驶主控芯片算力水平行业领先,德赛西威为英伟达在全球范围内6家Tier1合作伙伴中唯一一家中国公司。公司在自动驾驶领域已形成自研算法+传感器+域控制器软硬件的全栈解决方案,其中硬件包括域控制器、传感器等,软件方面则集中在ADAS算法领域开展自研。

公司已有四代自动驾驶域控制器产品:IPU01/IPU02/IPU03/IPU04,其余硬件设备还包括毫米波雷达、T-BOX、V2X等;算法包括360环视、泊车辅助APA、AVP等。

IPU02智能驾驶域控制器(基于TDA4方案)主打轻量级(高性比价比)智能驾驶平台,实现高低速自动驾驶辅助功能融合,公开信息显示,IPU02方案已进入吉利、上汽、长城、广汽、通用以及造车新势力等车企配套体系,项目落地高峰或在2023年。

IPU03、IPU04域控制器分别配套小鹏汽车、理想汽车,分别搭载了英伟达Xavier芯片、Orin芯片,均满足车规级要求。IPU03已经在小鹏P7、P5上量产。IPU04定点车企除理想汽车、小鹏汽车外,还包括多家主流传统车企,通过不到一年的软硬件研发,系统测试和批量试产,于2022年内开启陆续量产。新项目的规模化量产将成为公司智能驾驶业务快速增长的另一支柱。

据德赛西威李乐乐在汽车之心的访谈表示,目前德赛西威已下线的IPU04主要为搭载单片AI算力254TOPS的OrinX的版本。后续基于英伟达110TOPS Orin芯片的版本也很快会推出。在定价策略上算力110TOPS的Orin主打高性价比,它的售价与 Xavier相比有一定优势。而算力254TOPS的OrinX,售价要高于Xavier,但差不多在同一水平线。在开发速度上,基于英伟达 Xavier 开发IPU 03,德赛西威用了两年时间,IPU 04开发大幅缩短。IPU 04与车企的合作方式更多元:IPU03的合作模式是德赛西威提供底层软硬件、小鹏进行全栈算法的自研开发,IPU04既可以仅提供单纯的硬件和底层软件,也可以提供全栈的解决方案,也有部分软件模块的服务,有更高的开放性和灵活性。

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从“域控”到“中央计算”,德赛西威也实现了跨越式技术落地,2022年4月29日已正式发布业内首款可量产车载智能中央计算平台——ICP Aurora。平台硬件搭载主流大算力芯片,该平台总算力总算力可达2000TOPS以上,软件集成智能座舱、智能驾驶、网联服务等在内的核心功能域,实现了跨域融合,满足未来E/E架构在高计算性能、高功能安全性、硬件持续升级能力等多层级需求。

公司宣布2024年将量产这一超高算力汽车智能中央计算平台,面向L4级以上自动驾驶规模化应用,基于硬件虚拟化、算力大幅提升和人工智能技术,将座舱多屏独立显示输出及舱内感知操控、自动驾驶、网关、VCU以及车身控制等融合在中央计算平台,打造真正意义上的汽车中央计算架构并量产,新的中央计算架构也可带来整车更优成本控制,同时大幅提升汽车智能化水平。

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3、  经纬恒润:覆盖多类功能域

经纬恒润的汽车电子业务覆盖智能驾驶、智能网联、车身与舒适域、底盘控制、新能源和动力系统等,此外公司还提供研发服务、解决方案等。智能驾驶电子产品包括先进辅助驾驶系统(ADAS)、智能驾驶域控制器(ADCU)、车载高性能计算平台(HPC)、毫米波雷达(RADAR)、车载摄像头(CAM)、高精定位模块(LMU)、驾驶员监控系统(DMS)和自动泊车辅助系统控制器(APA)等。

20万元及以下价位新车不管是ADAS还是L2级搭载率都处于相对低位,同时,作为主机厂在这个价位区间主打性价比,对于方案成本以及开发效率要求更高,经纬恒润依托Mobileye打造的ADAS产品成熟度高,价格便宜,有望随着L2级辅助驾驶功能的普及而持续受益。

除Mobileye外,公司新一代车载高性能计算平台HPC选用的是TI的TDA4以及英飞凌的TC397两款芯片。公司在2021年与黑芝麻签署战略合作协议,双方将就自动驾驶(包括域控制器、泊车等)、智能座舱产品以及相关应用开展全面的技术和商务合作。此外公司未来将基于英伟达Orin芯片推出其智能驾驶解决方案。

针对L2+/L3辅助驾驶场景,公司智能驾驶域控制器(ADCU)配套量产红旗E-HS9:公司智能驾驶域控制器基于Mobileye EyeQ4,针对L2、L3级别的自动驾驶需求设计,支持摄像头、毫米波雷达、激光雷达、高精地图及驾驶员监控等信息接入,除可以实现ADAS产品相关功能外,还可实现包括驾驶员确认换道、高速驾驶辅助、交通拥堵自动驾驶、高速路自动驾驶等高级别的自动驾驶功能。2020年公司自主研发的智能驾驶域控制器(ADCU)量产配套一汽红旗E-HS9车型。

针对更高级别辅助驾驶,公司的车载高性能计算平台(HPC)已实现定点。公司从2019年即启动自研HPC产品研发,至今已推出两代产品,新一代HPC产品选用TI TDA4及Infineon TC397两款高性能芯片,支持摄像头、毫米波雷达、激光雷达、高精地图及驾驶员监控等信息接入,为用户提供定制化的系统级高级别智能驾驶解决方案。可实现自动主动换道、自动辅助导航驾驶驾驶等高级别自动驾驶功能,目前公司HPC产品已实现赢彻科技、宝能汽车的定点。

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4、  福瑞泰克域控制器进入量产快车道

福瑞泰克成立于2016年,创始人曾在吉利集团、奇瑞等主机厂工作多年。公司是本土全栈式智能驾驶解决方案和产品供应商,产品涵盖ADAS智能驾驶域控制器,还包括相应的软件算法、集成测试能力。2021年公司交付ADAS产品超过40万套,2022年福瑞泰克高阶自动驾驶项目已驶入量产快车道。公司客户主要有一汽红旗、吉利、领克、长安、奇瑞等。

福瑞泰克作为本土TIER1具备几点优势:1)具备全栈自研能力。2)灵活的商业模式(可以交钥匙,也可以与产业链伙伴深度互补)。3)辅助驾驶能力覆盖全面,灵活满足各种需求。4)更重视基于本土SOC芯片进行域控制器的开发。

面向可量产的ADAS及自动驾驶场景,福瑞泰克ADAS解决方案包括1V、1V1R以及1V3R;而基于自主研发的ADC 域控制器为软件载体平台的福瑞泰克高阶自动驾驶解决方案兼具高效灵活及性价比,既可以支持行泊一体,也可以支持更强大的高性能L2.9行车功能。融合方案利用硬件预埋、数据的不断优化和 OTA,实现功能和性能持续成长,系统控制更拟人化。集成行车域控制器、泊车域控制器和DMS控制器,配合高精度地图和定位、后视相机的ADC20域控制器平台将于2022年下半年面向乘用车客户进行规模化量产交付。福瑞泰克基于一汽红旗阩旗(R.Flag)技术发展战略和FEEA3.0电子电气架构,使用最新的 “ADC30域控制器平台”,搭载360度冗余感知的传感器组合,为一汽红旗面向SOA服务定制国内领先的L3级高阶自动驾驶解决方案获得成功定点,并将于2023年在一汽红旗全新车型上实现全面量产,未来ADC30平台软硬件产品和服务将运用到更多红旗车型。

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5、  创时智驾:智驾域控制器产品覆盖全面

创时智驾成立于2018年,由上汽旗下的联创汽车电子有限公司与奥地利TTTech Auto AG合资成立。奥地利TTTech即是奥迪自动驾驶域控制器的中间件供应商。创时智驾从事智能驾驶域控制器与云管端一体化舱驾融合HPC的研发与创新,是本土量产智能驾驶域控制器较早的tier1。

创时智驾经过近四年的发展,智能驾驶域控制器的产品规划全面丰富。2019年3月实现智驾域控制器iECU1.0的整车项目量产,实现最后一公里泊车功能。2019年底公司通过TUV南德认证,获得国内首张智能驾驶域控制器全生命周期流程功能安全ASIL D证书。2020年启动基于德州仪器的TDA4的泊车控制器量产项目、基于Xavier的域控制器量产项目和基于地平线J2的智能摄像头量产项目,2021年公司启动基于英伟达Orin-X的域控制器开发工作,同时也完成了首个搭载德州仪器TDA4VM SoC的泊车控制器的量产开发。创时也与国内领先车企合作开发舱驾融合高性域控制器,实现智驾与座舱域功能融合,可以支持更多、更丰富的舱驾一体的功能。

从开发效率角度看,创时秉承平台化的开发思路,提供三层平台化的解决方案:硬件平台、软件平台和基于统一可复用的标准客户应用接口。标准接口为客户应用软件的高速迭代开发提供了基础。平台软件让应用和底层硬件隔离,能够实现应用层高速迭代开发,为主机厂提供更多差异化竞争优势。标准接口支持主机厂功能重用,降低功能开发成本。

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6、  中科创达:成立畅行智驾,研发基于高通芯片的智驾域控制器

公司是国内重要的操作系统供应商,在智能手机、汽车和物联网等赛道都有着较强的竞争力。中科创达自2013年起深耕汽车软件市场,在智能汽车操作系统、3D引擎、机器视觉、语音及音频、自动化测试等方面积累了丰富的产品和技术经验,可广泛应用于智能座舱、智能泊车、智能驾驶等领域。目前,全球范围内已有超过100家客户,数千万辆汽车采用了中科创达提供的智能网联汽车解决方案。2021年公司智能汽车收入占比达30%左右。

凭借着公司在车载底层软件的较为深厚的技术积累,公司正加快在域控制器方向的部署。

2021年11月,中科创达成立了畅行智驾,中科创达旗下子公司畅行智驾基于在操作系统及实时中间件领域的技术优势,可为全球客户提供行业领先的自动驾驶域控产品和开放的智能汽车HPC(高性能计算)软硬件平台。作为中科创达重要的合作伙伴,高通也于2022年7月份投资了畅行智驾。畅行智驾未来将参与智驾域控硬件设计、开发,目前已经推出基于高通8540芯片的首款自动驾驶域控制器产品,主打L2++级市场。此外,畅行智驾还将在2024年推出基于高通QC8650平台打造的中算力智驾域控产品以及基于QC8795平台打造的首款高性能计算平台产品,并于2025年前完成多平台、全覆盖的产品布局。

7、  东软睿驰:践行域控开发“软件先行”,掘金域控制器软件价值

东软睿驰汽车技术有限公司依托于东软集团,东软集团长期从事汽车电子业务,由于看好未来智能车的软件附加值将大幅提升,于2015年整合集团内相关技术创建了一家面向未来汽车产业变革的创业公司,即东软睿驰。公司主要提供基础软件、通用域控制器、行泊一体的自动驾驶域控和辅助驾驶技术等。

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东软睿驰基础软件平台产品

汽车内的软件和计算架构正在正在发生革命性的变化,车企对于软件复用,迭代演化,快速应对市场,快速实现创新方面的诉求也愈发强烈。东软睿驰在创建之初就成立了基础软件团队,参与AutoSAR组织,不断将发展中积累的对新兴软件平台和工具的认识总结提炼,融合到自己的基础软件平台产品-NeuSAR之中。NeuSAR兼容最新版AUTOSAR标准,支持传统的ECU开发,同时又对基于域控制器和新E/E架构的软件开发提供丰富的基础软件、中间件和开发工具,广泛应用在新一代架构下的自动驾驶、智能驾驶、底盘动力、车身控制等域控制系统,为下一代智能汽车实现更多个性化、智能化的应用提供底层软件支撑。

目前各OEM的域控制器硬件平台基本趋于一致,而各个域控制器上的软件架构也都在采用面向服务的SOA架构,SOA的架构需要比较复杂的软件分层架构支持,东软睿驰提供的NeuSAR aCore/cCore产品作为SOA架构下的基础软件中间件,可以为用户基于此中间件快速构建自己的应用开发平台,搭建应用生态体系做支撑,基于东软睿提供的成熟的中间件和工具链,用户可以高效关注在应用层的开发,快速构筑差异化的应用层开发能力。

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东软睿驰通用域控制器

具备丰富的接口协议、高算力硬件平台,可支持网关、车身域、动力域等独立控制器或融合控制器的应用。帮助整车企业实现原型的快速开发,显著降低研发成本投入,提高功能开发效率。东软睿驰总经理曹斌表示,之所以提出标准化的域控制器,就是希望车企在开展域控制器的部署开发和实验时,很多工程化的工作能够集成或者直接使用标准化的产品。

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东软睿驰自动驾驶行泊一体域控制器

搭配TI TDA4,通过泊车与行车功能的集成以及传感器的共用,可实现L2+的增强感知能力,提高安全性和用户体验。基于SOA的软件架构,通过预置的基础软件和自动驾驶专用中间件,支持OTA升级,并面向开发者提供配套丰富的“开发者友好型”工具,相比传统1V1R+APA的技术方案成本节省20%~30%。软件方面,全系标配东软睿驰自主开发的兼容AUTOSAR最新标准的基础软件产品——NeuSAR以及相关开发工具,搭载东软睿驰自动驾驶SOA开放架构。软件架构支持L0-L4级别自动驾驶功能需求,通过自动驾驶专用中间件以及NeuSAR基础软件,可实现软硬件的高效解耦,从而实现上层应用的可复用、可配置、可拓展的灵活部署机制。同时,产品设计并搭载了专用的信息安全组件和功能安全机制,支持功能的自我进化和迭代。

总结:

当前智驾域相较于其它域控制器,软硬件复杂度高,价值空间大。域控制器属于刚刚起步的全新产品,同时各车企期待快速落地域控制器,加上目前传统车企多品牌并存,多套电子电气架构并存,在这种复杂的背景下,本土域控制器TIER1面临巨大行业机遇。辅助驾驶阶段,博世等国际TIER1走在前列并占据绝大部分市场份额,当前,行泊一体智驾域控制器带有较强本土需求色彩,本土TIER1已取得先发优势,相较而言海外竞争对手动作较慢。全栈服务能力、工程能力、供应链管理能力、量产经验、跨域融合能力将成为域控制器TIER1的关键壁垒所在。


05

座舱域控制器:一芯多屏快速渗透


智能座舱是人们体验并感受汽车智能化的首要窗口,是车辆与用户最直接的交互媒介。随着科技的不断迭代进步,智能座舱的发展趋势愈发接近于智能手机等消费电子产品,包括导航、音乐、小程序等软件应用生态,也如手机生态一般更加注重用户体验,更长远地看,汽车座舱交互方式将拥有其独特性,较手机会更接近于人与人的自然交互形式。

汽车座舱经历的几个阶段为:车载收音机——中控导航(中控屏集成倒车影像、导航功能、影音娱乐等)——数字座舱(汽车联网,从云端获取数字化服务)——智能座舱(全液晶仪表,语音识别,手势识别,高级辅助驾驶系统,AR-HUD,全息投影技术的一芯多屏的智能座舱开始出现)。以智能化汽车为载体,以车内车外感知为基础,语音、触屏、情绪识别、手势识别、人脸识别、位置定位等融合而成的多模态交互技术将成为智能座舱发展趋势。

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5.1座舱域控制器处发展初期,将快速替代分布式方案

当前汽车座舱正处于智能化的初级阶段。2000年之前为机械时代,机械式仪表盘及简单的音频播放设备提供简单的数据显示及娱乐功能,人机交互主要靠物理按钮。随着汽车电子技术的发展座舱内的电子产品逐步增加,提供给驾驶者的信息增加,2015年之后液晶屏逐步替代传统中控,抬头显、流媒体后视镜逐步增加,人机交互从物理按钮逐步转向触屏,语音控制等方式,智能化程度有所提升,但座舱电子主要是分布式离散控制,解决方案比较碎片化,由于高级别辅助驾驶的应用,以及座舱主控芯片性能提升,一芯多屏、多屏互融逐步登上舞台。

以智能座舱作为切入点提升用户体验成为企业制胜关键,智能座舱以更智能化和个性化的用户体验,实现座舱与人、车、路的智能交互。

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在座舱域控制器出现前,由多个分布式ECU来实现包括乘员监控、中控娱乐、抬头显、仪表等多项功能。座舱域控制器可以整合过去舱内离散的各项功能,如信息娱乐、后座娱乐、数字仪表、人机交互甚至部分辅助驾驶功能。硬件上,智能座舱由一颗大算力主控芯片支持,一般有两个以上操作系统,3块以上屏幕,支持5个以上摄像头(DMS/OMS/360环视/行车记录仪),这些都集中到一个控制器上。软件上实现软硬解耦,软件可以独立于硬件存在并且可以持续升级。

2021年度中国市场交付乘用车搭载信息娱乐的占比已经超过80%,其中,NXP、TI、全志、杰发等传统低算力芯片占比超过50%。中高端车主流座舱芯片高通8155芯片2021年在中国的出货量大致为10万片,据高工智能汽车统计,2022年1-6月搭载座舱域控制器(部分不带仪表)为34万辆,座舱域控制器尚处于刚刚起步的阶段,我们预测2025年座舱域控制器将达559万套。据IHS Markit Automotive预测,到2030年中国智能座舱市场规模将超过1600亿元人民币。

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座舱域控制器将多个功能模块合并到一个功能强大的控制单元中,以高算力支持多屏流转,多模交互,多功能集成的车内交互场景,为座舱域智能化提供高速稳定的平台。不仅提升座舱域算力的使用效率;也方便车企部署更具整体性的解决方案,智能座舱底层系统的运行速度将大幅提升。提升信号传输速度,多屏联动下各电子设备数据交互频繁,芯片内的数据传输速率是芯片间数据传输速率的十万倍左右。

采用智能座舱域控制器将成主流,主流车型逐步增加显示屏和摄像头配置以实现更多功能,相较于使用独立控制器产品,采用座舱域控制器的成本优势会越来越明显(博世认为,到2025年主流车型将配置7屏10摄像头,使用域控制器方案将比分布式方案节省成本35%),此外域控制器方案可使得OTA潜力更大,升级也更便捷,提升用户体验。

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5.2座舱域控制器供应格局

目前智能座舱域控制器参与方主要是三类:传统整车企业、零部件供应商与科技公司。整车企业与科技公司多专注于应用软件或后台软件的开发,一般缺乏嵌入式软件、功能安全开发及大规模交付能力,智能座舱Tier1凭借强大的系统集成能力和嵌入式软件开发能力成为不可或缺的关键参与方。

目前能支撑智能座舱全部应用场景的高算力芯片可选项不多,而且由于对硬件预埋的需求,头部整车企业一般选择主流高端大算力芯片,这使得座舱域控制器Tier1门槛变高。

全球Tier 1有伟世通、博世、大陆、弗吉亚歌乐、安波福、三星哈曼。本土tier1有德赛西威、诺博科技(长城汽车子公司)、博泰车联(东风汽车投资)等。

伟世通于2018年在欧洲与戴姆勒公司合作推出了业界首个基于Linux的SmartCore™系统。安卓系统作为车载信息娱乐系统的操作系统的出现,促使该公司开发了第二代系统。2020年发布了第三代SmartCore™座舱域控制器,并在2021年在吉利汽车集团的星越L旗舰SUV以及印度马恒达公司的XUV700上推出。2022年伟世通推出了第四代SmartCore™座舱域控制器,该域控制器核心为三星的Exynos Auto v9芯片。目前伟世通与10家整车厂开展了SmartCore™业务。国内方面,长城汽车于2021年首搭基于高通8155的座舱域控制器,博世作为Tier2,车联天下作为Tier1。

座舱域控制器之代表企业:

博世+车联天下

车联天下成立于2014年,此前主营车机/T-BOX产品,2018年至2020年进入全面转型期,将主营业务从传统座舱电子全面切换为座舱域控制器,目前股东方有威孚高科、博世、闻泰科技等。

车联天下与博世合作紧密,其基于高通8155的座舱域控制器配套长城汽车、奇瑞、吉利汽车、广汽乘用车及埃安、比亚迪等头部自主车企。车联天下作为Tier 1,负责项目管理、应用层软件开发、生产组装与产品交付、质量控制与售后服务,博世作为Tier 2,负责平台化、标准化的部分,实现资源与技术共享。

车联天下作为域控制器Tier1的优势在于:背靠巨擎博世,与其紧密合作。先发优势—基于高通8155芯片的座舱域控制器在2021年4月就配套长城汽车。全栈能力+大规模量产能力—与博世的优势互补使得车联天下具备全栈技术能力,一期域控制生产线可达90万台,且已启动二期项目建设。

汽车行业:域控制器,汽车电子电气架构演进下的黄金赛道

诺博科技成立于2019年,主要有智能座舱、智能车控、智能驾驶、智能网联四大产品线,主要聚焦的是硬件、底层软件的开发,未来将以域控制器为核心提供一系列的系统级解决方案。

2021年首款座舱域控制器产品量产下线,搭载于长城汽车哈弗车型。诺博科技自2019年成立以来,自主研发了可量产的一系列智能座舱电子产品 :包括高端座舱域控制器IN 9.0、中端座舱域控制器IN 7.0、OLED曲面高清超薄显示屏、In-Cell显示屏、全液晶仪表盘等产品。

诺博科技认为未来的座舱是由汽车电子系统主导,联合控制内外饰、座椅的一体化座舱,是硬件、软件和生态共同定义的。因此诺博科技在成立之初就制定了“以域控制器为核心,整合内外饰、座椅端技术,打造智能座舱产品群”的智能座舱产品战略,致力于为客户提供智能座舱全栈解决方案。

诺博IN9.0座舱域控制器首发前装搭载长城汽车哈弗品牌,预计到2022-2023年,诺博科技将推出基于高性能芯片平台的IN NEXT座舱域控制器,最大可以支持12块屏幕,并且可以支持多路超高清摄像头输入、AR实景导航等功能。到2025年左右,诺博科技将推出IN Future座舱域控制器,采用多核异构计算平台,能够支持高级人机互动技术、集成3D全息影像等功能。

随着自动驾驶技术发展速度越来越快,智能座舱作为智能汽车的重要一环,重要性也会越发明显。未来智能座舱将不断向着智能移动空间这一终极阶段迈进。诺博科技将围绕智能座舱这一业务主线,开拓智能车控、智能网联、智能驾驶领域等其他产品线,驾驶域控制器、车身域控制器、雷达等相关产品也有望在2022年年内逐步落地。

在自动驾驶方面,诺博科技与毫末智行合作开发自动驾驶产品,毫末智行负责应用软件和算法开发,而诺博科技则负责硬件和底层开发。2022年内诺博科技的IDC3.0自动驾驶域控制器有望于长城汽车WEY品牌上量产上市,基于高通5nm技术的8540平台+9000平台,单板算力达360TOPS,可持续升级到1440TOPS,支持L3/4级自动驾驶功能。


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投资建议


域控制器是汽车电子电气架构集成化过程中的产物。智能化功能的日渐增加使得汽车电子架构必将迈向中央集成,整车电子电气架构演进与多核异构大算力芯片催生域控制器这一黄金赛道。随车辆电子架构集成度越来越高,域控制器的功能集成度、算力需求、软硬件复杂度将呈指数级增长。座舱域与智驾域凸显品牌差异度,是当前车企率先部署的域,2021年行泊一体域控制器不到40万套,1H22座舱域控制器搭载量约34万台,我们预计2025年智驾域/座舱域搭载量为559/498万套。据麦肯锡预测,全球域控制器市场规模在2025/2030年有望达1280/1560亿美元,其中自动驾驶+智能座舱域控制器2025/2030年市场规模有望达520/710亿美元。

域控制器以其日趋复杂的软硬集成度抬高Tier1壁垒,整车快速部署意愿强烈及定制化诉求使得本土Tier1具备相对优势,交钥匙与纯代工等各类商业模式并存。全栈解决方案提供能力、工程能力、域控量产经验、跨域融合能力构筑成域控制器Tier1的护城河。

部署域控制器可使得未来车型智能化能力持续升级,可能给消费者带来更优的智能化体验,因此智能化布局较早,整车电子电气架构升级较快的主机厂占有先发优势。

AI芯片企业处智能车产业链核心地位,建议关注具备高算力芯片量产能力的企业。

域控制器tier1价值凸显,全栈服务能力、量产经验、工程能力成关键壁垒。AI芯片算力随自动驾驶级别提升而提高,相应的域控制器也处于不断迭代过程中,与上游芯片厂商深度绑定利于域控制器的持续升级优化,域控制器赛道也存在不少具备发展前景的创业公司。此外,域控制器软硬件复杂度不断抬升必将使得分工细化,在此过程中域控制器的软件附加值将持续提升,这使得域控制器上游供应链亦存在较大发展空间,相关软件服务供应商价值凸显。

风险提示

1)部署大算力智能驾驶域控制器的相关车型未获消费者认可,使得产销规模不高,成本难以降低;

2)智能驾驶域控制器由于搭载了大算力芯片及数量较多的传感器,可能降低电动车续航里程;

3)整车企业电子电气架构迭代速度不及预期;

4)电子物料紧缺拖累域控制器量产进程。

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