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文檔簡介
域控制器行業(yè)深度報告一、前提:整車電子電氣架構向中央集中邁進伴隨汽車的智能化快速演進,汽車產品呈現(xiàn)顯著的集成化發(fā)展趨勢。機械硬件集成化——包括底盤、動力系統(tǒng)、熱管理的集成化,各車企的車輛平臺將逐漸減少,做減法。電子硬件集成化——少量高性能計算單元代替大量ECU,減少線束與ECU數(shù)量,逐步解耦軟件與硬件,以承載日益復雜的車輛軟件模型。軟件集成化——隨著電子電氣架構由分布式向集中式演進,汽車軟件由分離的嵌入式變?yōu)榻怦畹姆謱邮?。復雜度大幅增加,軟件自研與外包均將大幅增長,軟件將成為整車差異的主要決定因素。域控制器是汽車電子電氣架構集成化過程中的產物,因此,域控制器發(fā)展的前提是整車電子電氣架構邁向中央集成。汽車電子電氣架構把汽車中的各類傳感器、ECU(電子控制單元)、線束拓撲和電子電氣分配系統(tǒng)整合在一起完成運算、動力和能量的分配,進而實現(xiàn)整車的各項功能。如果將汽車比作人體,汽車的機械結構相當于人的骨骼,動力、轉向相當于人的四肢,電子電氣架構則相當于人的神經系統(tǒng)和大腦,是汽車實現(xiàn)信息交互和復雜操作的關鍵。如果沒有先進的電子電氣架構做支撐,再多表面智能功能的搭載也無法支持車輛的持續(xù)更新和持續(xù)領先,更無法帶來車輛成本降低和生產研發(fā)的高效。當前汽車電子電氣架構正從分布式走向中央計算,這個過程就如同從“諸侯割據”走向“天下歸一”,由于多重歷史包袱的存在,剛開始控制權收攏于多個權力中心(即域控制器DCU),同是也還存在若干地方政權(同時保留若干分布式模塊),但最終將走到中央集權(跨域融合成高性能計算中心HPC),地方只負責執(zhí)行統(tǒng)一的政令。伴隨電子架構集成化的還有軟件分層解耦,如同一個政府組織有中央政府、省級、縣級,各級變動互不影響,可分層迭代。同時汽車的通信架構也進行升級,如同修建覆蓋全國的高速公路網。1.1整車電子電氣架構為何必須要走向中央集成隨著整車電子電氣產品應用的增加,單車ECU數(shù)量激增,分布式電子電氣架構由于算力分散、布線復雜、軟硬件耦合深、通信帶寬瓶頸等缺點而無法適應汽車智能化的進一步發(fā)展,正向中央計算邁進。汽車電子電氣架構的升級主要體現(xiàn)在硬件架構、軟件架構、通信架構三方面:硬件架構從分布式向域控制/中央集中式方向發(fā)展。汽車將以少量高性能計算單元替代大量ECU,為日益復雜的汽車軟件提供算力基礎。軟件架構從軟硬件高度耦合向分層解耦方向發(fā)展。軟硬件解耦+軟件分層解耦,使得汽車軟件可經OTA實現(xiàn)快速迭代。通信架構由LIN/CAN總線向以太網方向發(fā)展,大帶寬通信架構以適應車輛日益激增的數(shù)據量和低時延要求。1.2
特斯拉引領電子電氣架構變革,自主品牌正處加速迭代期電子電氣架構演進路徑:分布式架構——功能域——跨域融合——中央計算平臺。Model3開啟電子架構全面變革,實現(xiàn)了中央集中式架構的雛形,基于此特斯拉實現(xiàn)了輔助駕駛軟硬件高度垂直整合,保有車輛亦可實現(xiàn)相關功能的常用常新和持續(xù)領先。傳統(tǒng)車企電子架構仍多處功能域早期,呈“分布式ECU+域控制器”的過渡形態(tài),向“中央計算單元+區(qū)域控制器”邁進的過程可能將耗時3-10年。2022年內小鵬將于G9落地的新一代架構以及長城汽車將落地的第四代架構GEEP4.0邁向跨域融合。到2024/2025年“中央計算+區(qū)域控制器”將開始落地。2017年特斯拉推出的Model3突破了功能域的框架,實現(xiàn)了中央計算+區(qū)域控制器框架,通過搭建異域融合架構+自主軟件平臺,不僅實現(xiàn)軟件定義汽車,還有效降低整車成本,提高效率。特斯拉三代車的電子電氣架構演進背后的實質是不斷把車輛功能從供應商手中拿回來自主開發(fā)的過程。Model3的自動駕駛模塊、娛樂控制模塊、其它區(qū)域控制器、熱管理均為自主設計開發(fā)。通過三款車型的演進,特斯拉的新型電子電氣架構不僅實現(xiàn)了ECU數(shù)量的大幅減少、線束大幅縮短,更打破了汽車產業(yè)舊有的零部件供應體系(即軟硬件深度耦合打包出售給主機廠,主機廠議價能力差,后續(xù)功能調整困難),真正實現(xiàn)了軟件定義汽車,特斯拉的OTA可以改變制動距離、開通座椅加熱,提供個性化的用戶體驗,由于突破了功能域,特斯拉的域控制器橫跨車身、座艙、底盤及動力域,這使得車輛的功能迭代更為靈活,用戶可以體驗到車是常用常新的,與之形成鮮明對比的是,大部分傳統(tǒng)車廠的OTA僅限于車載信息娛樂等功能。2021年Munro&Associates工程公司比較了特斯拉
ModelY、福特Mach-E和大眾ID.4電氣架構之間的差異。特斯拉ModelY集成度明顯更高,其ECU數(shù)量是ID4的一半,福特和大眾還保留了較多的現(xiàn)成的分布式ECU。特斯拉從Model3開始車輛的低壓電氣部分不采用任何保險絲盒繼電器。其它車企也正處架構的快速迭代期,整體看,自主品牌迭代速度較快,多代架構同步開發(fā),此過程伴隨高研發(fā)投入、軟件人才擴張,研發(fā)組織變革、整零關系重塑等,車企從過去的硬件集成者到軟件集成者+硬件集成者,將軟件從過去供應商的“黑盒”中提取出來收歸融合于自身的過程是全新和曲折的歷程,通過幾輪迭代,電子電氣架構邁向中央計算是必然趨勢,未來車輛軟件所有權將主要屬于車企,車企將把控汽車進化的命脈,由此基于智能車衍生的利潤池將大幅拓寬。中央集中式的電子電器架構將車輛的控制程序集中在中央計算平臺中??蓪崿F(xiàn):
1)算力按需靈活分配。通過虛擬化按照實際需求分配算力給不同的操作系統(tǒng)。依據面向服務的架構分解功能,并根據需求調用、組合程序。當需要定義汽車新的功能時,可以通過原子程序的“拼接”實現(xiàn)新的功能。2)硬件可插拔,算力可拓展。當不存在新功能對應的原子程序時,可以通過增加硬件、導入新的原子程序,從而實現(xiàn)新功能。當?shù)讓铀懔Σ蛔銜r,由于虛擬化的優(yōu)勢可以更換更高算力的芯片。比如2022年極氪001、蔚來為保有車主更換車機域控制器以提供更好座艙體驗。3)軟件、硬件均可OTA,使得汽車的功能的邊界可以不斷拓展?,F(xiàn)階段以特斯拉為首的頭部智能車企可實現(xiàn)動力域、底盤域的升級,并可以通過部分功能的組合實現(xiàn)新功能,但距離SOA架構依然有很長的路要走。由分布式走向域控的過程中,原來的汽車Teir1供應商的“黑盒”供貨模式受沖擊,但同時傳統(tǒng)車企軟件能力也較弱,難以覆蓋所有軟件的開發(fā),需要借助外部力量補強,這給域控制器供應商、科技企業(yè)、軟件公司巨大的機遇。二、車輛電子架構演進,域控制器價值凸顯電子電氣架構演進歷程中,主機廠和供應鏈的地位、合作模式在不斷動態(tài)變化。在分布式架構階段:主機廠為硬件集成者,Tier1把上游的Tier2(嵌入式軟件、芯片)打包后提供給主機廠。在功能域架構階段:類似功能合并,軟件逐步從過去的黑盒中分離,主機廠選擇直接與原來的Tier1/2合作,在應用軟件層可能選擇合作也可能選擇自研。主機廠根據能力不同對域控制器的軟硬件部分參與程度不一。對于自研程度深的主機廠,域控制器供應商相當于純代工角色,對于自研程度淺的主機廠來說,域控制器供應商相當于全方位的“保姆”角色,可以實現(xiàn)
“交鑰匙”式服務。進入中央計算+區(qū)域控制階段以后,大部分ECU消失,各傳感器/執(zhí)行器被中央計算單元支配,原屬于Tier1的大部分策略層的軟件由主機廠主導,主機廠對軟件中的高價值模塊的介入程度漸深,因此主機廠必須要有專業(yè)的軟件團隊,以集成自研與外包軟件,軟件所有權主要屬于汽車制造商。隨著電子架構集中化,域控制器的功能集成度、算力需求、軟硬件復雜度、通信需求將呈指數(shù)級增長。2.1域控制器的分類博世、大陸等傳統(tǒng)Teir1按照功能將車輛劃分為五域:動力域、底盤域、信息娛樂域、自動駕駛域和車身域。在這種劃分方式下Teir1可直接整合自身所專注的業(yè)務單元,OEM依然可以借助原有供應商的力量實現(xiàn)“軟件定義汽車”的目標,產業(yè)鏈整合難度較低,組織結構變化阻力較小。動力域、底盤域、車身域帶有較深的傳統(tǒng)整零關系烙印。動力域控制器負責三電系統(tǒng)的控制,包括三合一系統(tǒng)、BMS和整車控制器(VCU)。底盤域控制器包括剎車、轉向、安全氣囊、減震等功能,由于涉及安全要求,且要求響應速度快,低延遲,目前依然以ECU控制為主。底盤與動力域由于涉及供應商較多,且安全性要求高,車企較難實現(xiàn)動力域與底盤域的集成。車身域控制器主要為車身電子部分(雨刮/車窗/車鑰匙),車身域將率先與座艙域實現(xiàn)融合。智能座艙域與智能駕駛域是現(xiàn)階段承載整車個性化智能體驗的關鍵所在,最能體現(xiàn)品牌差異化,對傳統(tǒng)供應鏈依賴度小,是現(xiàn)階段迭代最快的域,座艙域和自動駕駛域需要處理大量數(shù)據,對算力要求較高,而動力總成域、底盤域、車身域,這類域控制器主要涉及控制指令計算以及通訊資源,算力要求相對更低。無論是新勢力還是傳統(tǒng)OEM,受限于技術水平均未能在五域均搭載域控制器,一般是優(yōu)先在智能駕駛與智能座艙域打造域控制器,力求打造更容易被消費者感知到的差異化。智能駕駛域控制器整合的功能多,對安全、時延等要求高,復雜度較高,價值量較大,是目前大部分車企最為關注的功能域。頭部主機廠公布的下一代電子電氣架構,將實現(xiàn)車輛功能域的進一步集成:
“五域”(自動駕駛域+動力域+底盤域+座艙域+車身域)逐步向集成度更高的“三域”(自動駕駛域+智能座艙域+車控域+若干網關)邁進,即:除智駕域、座艙域外,將底盤、動力傳動以及車身三大功能域直接整合成一個“整車控制域(VehicleDomainController,VDC)”。單車價值量方面,不含傳感器的高算力自動駕駛域控制器均價約10000元,目前是價值量空間最大的域。動力域控制器單車價值量在6000-10000元之間;座艙域和底盤域控制器的單車價值量均位于2000-3000元之間;車身域控制器的價值量在1000元以內。無論是座艙域還是智駕域,目前滲透率都較低,域控制器尚處于發(fā)展的初級階段。據高工智能汽車,2022年上半年搭載座艙域控制器(部分不帶儀表)為33.95萬臺,智能座艙解決方案仍較為碎片化,集成度有待進一步提升,作為目前主流的座艙域控大算力芯片,我們估計2021年高通8155芯片出貨量約10萬片左右,這進一步說明了真正意義上的座艙域控制器尚處于萌芽階段。2021年乘用車自動駕駛域控制器年出貨量約53萬臺,但其中搭載行泊一體域控制器上險量僅為37.34萬輛,未來幾年隨著大算力芯片的成本下降及整車先行品牌的示范效應雙重驅動下,智駕域及座艙域控制器將快速滲透,我們預計2025年智能座艙/智能駕駛域控制器滲透率為21%/19%,搭載量為559萬套/498萬套。據麥肯錫預測,全球域控制器市場規(guī)模在2025/2030年有望達1280/1560億美元,其中自動駕駛+智能座艙域控制器2025/2030年市場規(guī)模有望達520/710億美元。2.2域控制器產業(yè)鏈域控制器是指由主控芯片、操作系統(tǒng)和中間件、應用算法軟件等軟硬件有機組成的系統(tǒng)。主控芯片是域控制器核心,域控制器中的主控芯片為走向集成“CPU+XPU”的異構式SoC(XPU包括GPU/FPGA/ASIC等),即在一顆芯片上集成CPU、DSP、ISP、ASIC、GPU、FPGA,以支撐各種場景的硬件加速需求。軟件操作系統(tǒng)及中間件采用復雜的嵌入式操作系統(tǒng)。包含系統(tǒng)內核、基礎軟件及中間件,負責對硬件資源合理調配,以保障各項智能化功能有序進行。應用算法是基于OS之上獨立開發(fā)的軟件程序,是主機廠未來打造品牌差異化的焦點所在。域控制器商業(yè)模式相較于傳統(tǒng)ECU,域控制器的硬件、軟件復雜度大幅上升。由于域控制器尚處于發(fā)展初期,有些主機廠對大算力域控制器有較強烈的參與訴求,自研模塊較多,也有一些主機廠更在意快速部署并量產上市,對時效性關注度高,對自研模塊訴求相對較弱,因此主機廠與域控制器TIER1之間出現(xiàn)各式各樣的合作模式,域控制器TIER1可以提供交鑰匙方案,也可以作為純粹的代工廠存在。主機廠對域控制器的大量差異化需求,以及域控制器的軟硬件模塊復雜度大幅提升(操作系統(tǒng)各異、算力選擇、基于不同整車電子電氣架構導致的域控制器上集成的功能各異,比如智能駕駛域控制器集成網關,VCU控制、BCM車身控制、或IMU、GPS定位模塊、V2X模塊),對于域控制器TIER1來說,需要針對這些差異化訴求提供完整平臺化設計,并在此基礎上進行差異化定制的更改。因此掌握域控制器全棧能力成域控制器TIER1競爭焦點。域控制器TIER1的壁壘域控制器集成了過去由多個ECU分別實現(xiàn)的多項功能,處理更大量的數(shù)據,軟硬件復雜度較ECU大幅上升。硬件方面,包含的電子元件數(shù)量遠超傳統(tǒng)車的ECU,因此功能安全設計的難度大幅增加,乘用車的空間約束使得域控制器須在尺寸和電磁兼容、散熱之間取得平衡,以避免域控制器內部凝水或過熱問題。物料大幅增加也考驗域控制器Tier1的供應鏈掌控能力。域控制器的軟件復雜度上升、涵蓋多個操作系統(tǒng),對Tier1的系統(tǒng)集成能力要求大幅提升,供應鏈管理難度大幅提高。此外,由于域控制器集成了多個功能,且主機廠對時效性要求更高,開發(fā)周期壓縮,供應商需要在主機廠駐廠辦公,隨著項目數(shù)量增加,對Tier1的人員規(guī)模有更高要求。三、域控制器核心:大算力主控芯片域控制器的核心是SOC芯片,智能化快速發(fā)展之前,沒有專門的自動駕駛芯片,相關的功能由ABS、ESP的ECU負責,或者由整車控制器進行決策,車企一般不直接介入芯片選擇,智能化使得汽車算力集中,主控芯片算力需求提升,自動駕駛芯片需要滿足更高安全等級,每增加一個自動駕駛等級,算力需求就要增加一個數(shù)量級。3.1域控制器研發(fā),芯片選型先行域控制器TIER1是作為SOC芯片廠家與車企之間的關鍵連接點。根據平安智能車沙龍專家介紹,一個典型的域控制器的商務流程是:車企根據自己的品牌及產品規(guī)劃確定好SOC芯片,然后制作電路板,并將電路板端口點亮、通信調通,經過A樣、B樣、C樣的測試,再去做面向量產的域控制器。A樣測試會基于這個電路板去做一些物理性能、電氣性能,包括一些車規(guī)穩(wěn)定性、安全性等最基礎的驗證,周期基本為4-6個月。通過測試之后,開始啟動B樣,B樣主要是在這個平臺上把車廠自研的或第三方提供的算法下載下來,放到這個平臺上去跑算法的性能,該周期約4-6個月。然后轉向C樣,第一是為面向量產做準備,第二就是把B樣中存在的各種各樣的問題進行解決,包括算法優(yōu)化、整個系統(tǒng)軟件的穩(wěn)定性、效率以及成本的控制,都會在C樣階段做優(yōu)化和權衡。C樣做完后進行域控制器的正式生產。SOC芯片在智能車產業(yè)鏈的地位顯著提升:SOC芯片決定了該域控制器能提供的最大性能,確定域控制器的SOC芯片一般在域控制器量產前的1.5-2年。由于主控芯片是為了兩年之后的車輛應用做準備,因此各大算力芯片廠家的產品路線圖也代表了它們對未來幾年智能車發(fā)展趨勢的判斷。大算力芯片相當于一個舞臺,在部署各項智能功能之前,先要準備好舞臺,同時舞臺的搭建方也會提前預測未來幾年臺上表演的節(jié)目的復雜度、演員的規(guī)模等可能的應用場景,提前做好準備。隨著汽車智能化需求的快速增長,車載大算力SOC芯片正在加快迭代速度,智能車的芯片成本占比也將大幅提升。英特爾
CEO2021年曾預測:到2025/2030年,芯片將占高端汽車物料成本12%/20%+(2019年為4%),最大增量來自輔助駕駛。據UBS拆解,Model3芯片成本約1516美金,約占全部BOM成本的6%,各個部分芯片成本排序為:電驅動>ADAS>娛樂系統(tǒng)與電源分配>車身控制。AI芯片在電子架構邁向中央計算的過程中處于智能車產業(yè)鏈核心地位。車企在選擇大算力芯片平臺時,不僅僅只是為了滿足一款車的需求,而是會同時覆蓋多個不同的車型,這要求大算力平臺具備足夠的靈活性和可拓展性,在軟件層面能提供配套的工具鏈、軟件棧等。整車品牌會根據車型定位決定要實現(xiàn)哪些智能化的功能,結合各家AI芯片企業(yè)的特點(評價維度:算力、成本、功耗、易開發(fā)性、同構性-芯片平臺對其它系統(tǒng)的兼容性)及該芯片企業(yè)的產品路線圖確定選擇何種主控芯片,基于該主控芯片打造域控制器。AI芯片企業(yè)強調提供“全家桶”的能力,強調開放,自由拓展、可高度定制。大算力芯片銷售時一般搭載了調試完成的操作系統(tǒng),并提供參考設計算法給客戶,銷售形式趨近于手機芯片模式。比如吉利和Mobileye的合作,后者首次負責完整解決方案堆棧,包括硬件和軟件,驅動策略和控制,并提供后續(xù)軟件更新服務。3.2大算力芯片格局較為清晰自動駕駛方面,國外廠家主要是英偉達的Mobileye、德州儀器、英偉達和高通這四家。國內有華為,創(chuàng)業(yè)公司地平線、黑芝麻、芯馳科技、寒武紀、芯擎科技等。根據高工智能汽車,2022年1-5月中國乘用車前裝標配智能駕駛域控制器芯片排序為:特斯拉(FSD)、地平線(J2/J3)、Mobileye(EyeQ4/Q5)、英偉達(Xavier/Orin),依次為24.19/8.41/4.63/3.57萬顆,德州儀器/華為MDC剛剛起量。Mobileye:主力芯片是EyeQ4,ADAS市占率高,此前為黑盒方案,基于視覺方案對芯片的利用率較高。德州儀器:TDA4芯片,算力不高,但芯片的優(yōu)化、成熟度與開發(fā)度非常好,為彌補單片算力不高的缺點,推出雙芯片的方案,還會加額外的處理單元來進行優(yōu)化。英偉達自動駕駛芯片成國內車企高端車主流選擇,英偉達2019年推出Xavier,可以實現(xiàn)L2+甚至L3的功能,成熟度高,國內德賽西威是和英偉達綁定非常深的Tier1。Mobileye市場份額下滑明顯,TDA4很成熟,但大概率只適配于L2級別,L2+/L3以上的市場,英偉達目前處于幾乎壟斷的地位。高通的座艙芯片在中國中高端車中占有較高份額,入場做輔助駕駛稍晚,目前客戶有長城、寶馬、大眾。平安智能車沙龍專家預計雖然當前英偉達憑借完善的工具鏈和豐富的算子庫取得暫時領先地位,但高通自動駕駛芯片或在2024/2025年獲得份額的大幅提升,主要原因是高通的自動駕駛芯片和Mobileye、華為以及國內的主控芯片創(chuàng)業(yè)公司走的是ASIC路線,功耗與利用率優(yōu)于英偉達的GPU方案。3.3典型芯片產品路線圖指向大算力與高融合高通高通
8155芯片已占據中高端車座艙主控芯片80%份額。2021年高通向汽車制造商銷售的芯片金額達到了10億美元(累計訂單接近130億美元),主要來自車聯(lián)網和信息娛樂系統(tǒng)。該公司預計,未來五年內,汽車年收入將攀升至35億美元。2020年1月高通發(fā)布自動駕駛解決方案SnapdragonRide,2021年1月高通與維寧爾合作,提供包含預集成和預驗證Arriver視覺感知和駕駛策略軟件棧的系統(tǒng)級芯片,之后高通買下Arriver業(yè)務部門。SnapdragonRide視覺系統(tǒng)集成了專用高性能高通自動駕駛芯片和Arriver視覺感知軟件棧,支持多個攝像頭。軟件開發(fā)套件采用模塊化設計,為主機廠提供擴展靈活性,車企和Tier1可使用高通的完整堆?;驅⒁曈X堆棧與其他供應商開發(fā)的驅動策略堆棧集成,可集成其它組件,如地圖眾包、駕駛員監(jiān)測系統(tǒng)(DMS)、泊車系統(tǒng)、蜂窩車聯(lián)網(C-V2X)技術和定位模組。主機廠可以在其產品線中選擇采用驍龍數(shù)字底盤所涵蓋的任一平臺或全部平臺,并通過云端的持續(xù)升級為其產品提供高度定制化體驗。英偉達英偉達在GTC2022大會上宣布隨著DriveOrin平臺投產,英偉達積壓訂單已高達110億美元,超過25家車企已采用了英偉達DriveOrinSoC作為其自動駕駛的基礎。針對自動駕駛,英偉達有端到端的全棧式解決方案NVIDIADRIVE,當前車企對英偉達這種全套解決方案有迫切需求。DriveHyperion8含兩枚DriveOrin組成的計算芯片,傳感器組合為12顆外部攝像頭、9個毫米波雷達,以及1個激光雷達;
此外還支持3個車內攝像頭,用于駕駛員監(jiān)測。隨著電子電氣架構演進,分布式輔助駕駛被智能駕駛域控制器取代,分布式座艙被座艙域控制器取代,再下一步,座艙域和智駕域將走向融合。目前AI芯片巨頭的客戶拓展情況、產品路線圖情況均指向這一融合趨勢。英偉達從自動駕駛開始拓展客戶,逐步涉及座艙應用。高通則從智能座艙開始逐步拓展至智能駕駛。國內如地平線、芯擎科技也基本是按照這個趨勢在做產品規(guī)劃和客戶拓展。四、智能駕駛域控制器:行泊一體將進入快速滲透期智能化快速發(fā)展之前,沒有專門的自動駕駛芯片,相關的功能由ABS、ESP的ECU負責,或者由整車控制器進行決策,但隨著車輛輔助駕駛能力的提升,傳感器數(shù)量及精度提高,自動駕駛向著從低速到高速,從封閉到開放的持續(xù)演進,分布式架構的輔助駕駛系統(tǒng)無法支持進一步向上演進的需要,集中式架構可實現(xiàn)感知共享、算力共享、電源共享等,軟件統(tǒng)一架構,支持功能不斷進化迭代,使得“機器司機”自學習、自成長。4.1智能駕駛域控制器發(fā)展歷史2016年奧迪發(fā)布的A8搭載的zFAS取代了ECU相互分離的分布式的輔助駕駛系統(tǒng),率先實現(xiàn)輔助駕駛功能的集成式控制。供應商主要是:德爾福提供硬件集成,即作為該域控制器Tier1。采用3顆SoC+MCU方案,奧地利軟件公司TTTech負責作為中間件供應商,Mobileye提供EyeQ3芯片及對應的軟件方案,奧迪自研部分上層應用算法。2017年7月特斯拉
MODEL3正式交付,特斯拉經過三代車型的迭代,率先實現(xiàn)整車電子電氣架構變革,尤其是在輔助駕駛上快速進化并于2019年基本完成了軟硬件垂直整合,自動駕駛域控制器軟硬件均自制。特斯拉
2013年啟動Autopilot項目,2014年發(fā)布APHW1.0,使用了1顆Mobileye的芯片和1顆英偉達
Tegra芯片、1個EQ3攝像頭、1個博世的毫米波雷達和12個中程超聲波雷達。2016年與Mobileye結束合作,開始與英偉達展開合作,基于英偉達DrivePX2進行開發(fā),搭載了1顆TegraParker芯片,2016年底推出了APHW2.0,使用了8個攝像頭、1個毫米波雷達和12個遠程超聲波雷達。2017年推出了APHW2.5,搭載了2顆TegraParker芯片,毫米波雷達供應商從博世變成了大陸。2019年推出了APHW3.0,搭載了2顆自研的FSD芯片。目前正在開發(fā)的APHW4.0有望于2022年發(fā)布。在中國市場,小鵬汽車
P7開智駕域控先河,基于英偉達
Xavier芯片,自動駕駛算法為小鵬自研,德賽西威為TIER1,提供域控制器底層軟硬件。此后,基于英偉達、高通、德州儀器
TDA4、高通、Mobileye、華為、地平線等大算力芯片的自動駕駛域控制器陸續(xù)定點并量產交付。理想汽車
L9搭載了基于英偉達ORIN計算平臺的德賽西威IPU04。上汽第三代榮威RX5基于3顆地平線征程3芯片組成的AI算力平臺,實現(xiàn)了NGP(NavigationGuidedPilot)功能和全場景無憂自動泊車功能,地平線征程5為集成自動駕駛和智能交互于一體的全場景整車智能中央計算芯片,估計于4Q22在量產整車上SOP,目前宣布的客戶有一汽紅旗、比亞迪、上汽集團等。4.2發(fā)展空間—行泊一體域控制器處爆發(fā)前夜2020年底中國汽車工程學會發(fā)布的節(jié)能與新能源汽車技術路線圖2.0認為2025年,HA級智能網聯(lián)汽車開始進入市場,2030年實現(xiàn)HA級智能網聯(lián)汽車在高速公路廣泛應用,在部分城市道路規(guī)?;瘧?;2035年HA、FA級智能網聯(lián)車輛具備與其它交通參與者間的網聯(lián)協(xié)同決策與控制能力,各類網聯(lián)式高度自動駕駛車輛廣泛運行于中國廣大地區(qū)。2021年中國L2級自動駕駛系統(tǒng)在全口徑乘用車市場搭載率已達22.2%,在新能源汽車市場達到38%。但多為分布式方案,即每個輔助駕駛功能對應一個ECU,如泊車控制器、全景環(huán)視控制器、攝像頭一體機等,形成一個個ADAS孤島,現(xiàn)階段分布式方案雖成本更低,但沒有自學習和自生長屬性,數(shù)據不能得到高效回傳并利用。從360環(huán)視開始到低速泊車,輔助駕駛功能的集成化程度逐步提高,泊車相關功能集成于泊車控制單元,行車相關輔助駕駛功能集成到行車控制單元。隨著行車功能從最簡單的單車道到復雜的城市場景,泊車功能從最簡單的泊車輔助到全自動代客泊車,使得雙方的軟硬件產生了交集從而走向了行泊一體方案。行泊一體域控制器覆蓋更多駕駛場景,共享智能硬件(主控芯片及傳感設備),進行多傳感器融合,簡化I/O接口、減少線束,僅需開發(fā)一套底層基礎軟件及中間件,大幅提高域控制器開發(fā)效率并節(jié)省開發(fā)成本,更重要的是為輔助駕駛能力的持續(xù)升級提供前提,將逐步成為智能車標配。據高工智能汽車,2021年中國乘用車前裝標配搭載行車域控制器(含行泊一體)上險量為52.8萬輛(+102%),搭載行泊一體域控制器上險量為37.34萬輛(+159%)。2022年1-5月新車搭載L2級智能(輔助)駕駛的上險179萬輛(+47%),其中搭載智能駕駛域控制器的為23.72萬輛,隨著規(guī)模增加,成本逐步降低,高階智能駕駛功能可逐步由高端車型向經濟型車滲透。我們預計2025年自動駕駛域控制器出貨量將接近500萬套。根據安波福2018年資料顯示,包含傳感器在內的各等級輔助駕駛套件成本為2000至30000元不等,其中主控芯片成本占比約50%-60%。為應對不同價格帶車型搭載需求,智能駕駛域控制器將呈現(xiàn)輕量級域控制器與高算力域控制器齊頭并進的發(fā)展趨勢。輕量級行泊一體方案支持高速領航與自動/記憶泊車等功能,適用于10-20萬左右的經濟型乘用車,較基于英偉達Xavier芯片的高算力方案或有30%-50%的成本優(yōu)勢。高算力域控制器多基于英偉達
ORIN、地平線J5、華為昇騰610、EyeQ6、高通
Ride(8540+9000)等高算力芯片,支持激光雷達及800萬像素攝像頭等多個高精傳感器,支持全場景智能駕駛,適用于30萬元以上的高端車。4.3市場格局—本土供應商有先發(fā)優(yōu)勢中國的駕駛場景較為復雜多樣,對行車輔助和泊車輔助均有需求。從大算力主控芯片的定點情況看,本土汽車品牌,尤其是造車新勢力及傳統(tǒng)車企的高端純電車品牌在域控制器的搭載速度上明顯領先于合資車企,進而培育出成長速度更高的本土域控制器供應商。ADAS供應商以國外廠商為主,域控制器屬于全新賽道,在造車新勢力的搭載需求驅動下,本土TIER1取得先發(fā)優(yōu)勢,從產能、工藝、交付穩(wěn)定性角度看,德賽西威、東軟睿馳、經緯恒潤等域控制器廠商屬于國內第一梯隊。現(xiàn)階段規(guī)模較大的主機廠一般選擇多個智能駕駛域控制器供應商對應不同價格帶的整車產品。如前文芯片部分所述,主機廠一般先確定主控芯片,再選擇對應的域控制器Tier1。在大算力的域控制器上會選擇自研一些關鍵模塊。典型本土域控制器供應商:1、華為MDC(MobileDataCenter)平臺面向自動駕駛,華為提供兩種模式:
一種是HuaweiInside模式,提供包含智能駕駛應用軟件、計算平臺以及傳感器在內的智能駕駛全棧解決方案。另一種是平臺模式,即提供MDC智能駕駛計算平臺,主要包括基于昇騰SoC的硬件、自動駕駛操作系統(tǒng)AOS和車控操作系統(tǒng)VOS,以及AutoSAR中間件,平臺模式相較于HuaweiInside模式,不包含傳感器、執(zhí)行器、智能駕駛算法。華為MDC定位于智能駕駛計算平臺,可以實現(xiàn)L2-L5的平滑演進。華為MDC采用“統(tǒng)一硬件架構、一套平臺軟件,系列化產品”的產品研發(fā)規(guī)劃,集“平臺硬件、平臺軟件、配套工具鏈”為一體,責任界面清晰高效,平臺長期平滑演進,華為MDC通過“平臺化標準化”的開放發(fā)展戰(zhàn)略,可實現(xiàn)智能駕駛解決方案中的“硬件可替換,軟件可升級,傳感器即插即用”。在2021年底的華為智能汽車解決方案生態(tài)論壇上,華為MDC宣布獲得6個乘用車定點合同,11個商用車合同。華為MDC810已搭載于北汽極狐阿爾法SHI版。華為MDC實現(xiàn)了硬件工程、軟件工程、安全工程全方位的量產突破,完成包括電磁、防塵、鹽霧、溫巡、防水、負荷、抗振、跌落等200多項嚴苛測試,經過夏測、冬測,經受了嚴酷環(huán)境的考驗。建立獨立生產線,通過自動化生產與人工檢視的方式嚴把生產制造質量關。搭載華為MDC的阿維塔11、長城沙龍機甲龍、合眾哪吒S、廣汽埃安AIONLXPLUS大概率將在2022年內實現(xiàn)交付,比亞迪高端品牌車、奇瑞高端品牌車、廣汽AH8將于2023-2024實現(xiàn)SOP。2、德賽西威:從“域控”到“中央計算”公司自2016年開始布局智能駕駛,智能駕駛產品已實現(xiàn)規(guī)?;崴?,新產品、新技術加速迭代落地,2021年,公司智能駕駛業(yè)務銷售額同比接近翻番為14億,智能駕駛產品獲得年化銷售額超過40億元的新項目訂單,該項業(yè)務成為公司的第二增長曲線。英偉達自動駕駛主控芯片算力水平行業(yè)領先,德賽西威為英偉達在全球范圍內6家Tier1合作伙伴中唯一一家中國公司。公司在自動駕駛領域已形成自研算法+傳感器+域控制器軟硬件的全棧解決方案,其中硬件包括域控制器、傳感器等,軟件方面則集中在ADAS算法領域開展自研。公司已有四代自動駕駛域控制器產品:IPU01/IPU02/IPU03/IPU04,其余硬件設備還包括毫米波雷達、T-BOX、V2X等;算法包括360環(huán)視、泊車輔助APA、AVP等。IPU02智能駕駛域控制器(基于TDA4方案)主打輕量級(高性比價比)智能駕駛平臺,實現(xiàn)高低速自動駕駛輔助功能融合,公開信息顯示,IPU02方案已進入吉利、上汽、長城、廣汽、通用以及造車新勢力等車企配套體系,項目落地高峰或在2023年。據德賽西威李樂樂在汽車之心的訪談表示,目前德賽西威已下線的IPU04主要為搭載單片AI算力254TOPS的OrinX的版本。后續(xù)基于英偉達
110TOPSOrin芯片的版本也很快會推出。在定價策略上算力110TOPS的Orin主打高性價比,它的售價與Xavier相比有一定優(yōu)勢。而算力254TOPS的OrinX,售價要高于Xavier,但差不多在同一水平線。在開發(fā)速度上,基于英偉達Xavier開發(fā)IPU03,德賽西威用了兩年時間,IPU04開發(fā)大幅縮短。IPU04與車企的合作方式更多元:IPU03的合作模式是德賽西威提供底層軟硬件、小鵬進行全棧算法的自研開發(fā),IPU04既可以僅提供單純的硬件和底層軟件,也可以提供全棧的解決方案,也有部分軟件模塊的服務,有更高的開放性和靈活性。從“域控”到“中央計算”,德賽西威也實現(xiàn)了跨越式技術落地,2022年4月29日已正式發(fā)布業(yè)內首款可量產車載智能中央計算平臺——ICPAurora。平臺硬件搭載主流大算力芯片,該平臺總算力總算力可達2000TOPS以上,軟件集成智能座艙、智能駕駛、網聯(lián)服務等在內的核心功能域,實現(xiàn)了跨域融合,滿足未來E/E架構在高計算性能、高功能安全性、硬件持續(xù)升級能力等多層級需求。公司宣布2024年將量產這一超高算力汽車智能中央計算平臺,面向L4級以上自動駕駛規(guī)?;瘧?,基于硬件虛擬化、算力大幅提升和人工智能技術,將座艙多屏獨立顯示輸出及艙內感知操控、自動駕駛、網關、VCU以及車身控制等融合在中央計算平臺,打造真正意義上的汽車中央計算架構并量產,新的中央計算架構也可帶來整車更優(yōu)成本控制,同時大幅提升汽車智能化水平。3、經緯恒潤:覆蓋多類功能域經緯恒潤的汽車電子業(yè)務覆蓋智能駕駛、智能網聯(lián)、車身與舒適域、底盤控制、新能源和動力系統(tǒng)等,此外公司還提供研發(fā)服務、解決方案等。智能駕駛電子產品包括先進輔助駕駛系統(tǒng)(ADAS)、智能駕駛域控制器(ADCU)、車載高性能計算平臺(HPC)、毫米波雷達(RADAR)、車載攝像頭(CAM)、高精定位模塊(LMU)、駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)(DMS)和自動泊車輔助系統(tǒng)控制器(APA)等。20萬元及以下價位新車不管是ADAS還是L2級搭載率都處于相對低位,同時,作為主機廠在這個價位區(qū)間主打性價比,對于方案成本以及開發(fā)效率要求更高,經緯恒潤依托Mobileye打造的ADAS產品成熟度高,價格便宜,有望隨著L2級輔助駕駛功能的普及而持續(xù)受益。除Mobileye外,公司新一代車載高性能計算平臺HPC選用的是TI的TDA4以及英飛凌的TC397兩款芯片。公司在2021年與黑芝麻簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議,雙方將就自動駕駛(包括域控制器、泊車等)、智能座艙產品以及相關應用開展全面的技術和商務合作。此外公司未來將基于英偉達
Orin芯片推出其智能駕駛解決方案。針對L2+/L3輔助駕駛場景,公司智能駕駛域控制器(ADCU)配套量產紅旗E-HS9:公司智能駕駛域控制器基于MobileyeEyeQ4,針對L2、L3級別的自動駕駛需求設計,支持攝像頭、毫米波雷達、激光雷達、高精地圖及駕駛員監(jiān)控等信息接入,除可以實現(xiàn)ADAS產品相關功能外,還可實現(xiàn)包括駕駛員確認換道、高速駕駛輔助、交通擁堵自動駕駛、高速路自動駕駛等高級別的自動駕駛功能。2020年公司自主研發(fā)的智能駕駛域控制器(ADCU)量產配套一汽紅旗E-HS9車型。針對更高級別輔助駕駛,公司的車載高性能計算平臺(HPC)已實現(xiàn)定點。公司從2019年即啟動自研HPC產品研發(fā),至今已推出兩代產品,新一代HPC產品選用TITDA4及InfineonTC397兩款高性能芯片,支持攝像頭、毫米波雷達、激光雷達、高精地圖及駕駛員監(jiān)控等信息接入,為用戶提供定制化的系統(tǒng)級高級別智能駕駛解決方案??蓪崿F(xiàn)自動主動換道、自動輔助導航駕駛駕駛等高級別自動駕駛功能,目前公司HPC產品已實現(xiàn)贏徹科技、寶能汽車的定點。4、福瑞泰克域控制器進入量產快車道福瑞泰克成立于2016年,創(chuàng)始人曾在吉利集團、奇瑞等主機廠工作多年。公司是本土全棧式智能駕駛解決方案和產品供應商,產品涵蓋ADAS智能駕駛域控制器,還包括相應的軟件算法、集成測試能力。2021年公司交付ADAS產品超過40萬套,2022年福瑞泰克高階自動駕駛項目已駛入量產快車道。公司客戶主要有一汽紅旗、吉利、領克、長安、奇瑞等。福瑞泰克作為本土TIER1具備幾點優(yōu)勢:1)具備全棧自研能力。2)靈活的商業(yè)模式(可以交鑰匙,也可以與產業(yè)鏈伙伴深度互補)。3)輔助駕駛能力覆蓋全面,靈活滿足各種需求。4)更重視基于本土SOC芯片進行域控制器的開發(fā)。面向可量產的ADAS及自動駕駛場景,福瑞泰克ADAS解決方案包括1V、1V1R以及1V3
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