2021年10月26日 | 智能座舱三国杀，谁将获得最终的掌控权？

2015年开始，汽车座舱进入智能时代。其代表是大尺寸中控液晶屏取代了传统的中控，全液晶仪表取代了传统机械仪表。而随着中控屏与仪表盘一体化设计的方案开始出现，少数车型新增HUD抬头显示、流媒体后视镜等，人机交互方式多样化，智能化程度明显提升。随着智能化程度进一步升级，未来一芯多屏、多屏互融、立体式虚拟呈现等技术开始逐步普及，这也对智能座舱产业链上下游都提出了更高的要求。

智能座舱市场规模预测，来源：ICVTank

根据ICVTank公布的数据显示，2018年中国智能座舱的市场规模为396.9亿元，预计2025年将攀升至1030亿元，2018-2025年期间的CAGR达到15%。目前，全球传统座舱市场基本由大陆、伟世通、电装等海外Tier1所主导，行业格局“形似稳固”，但国内Tier1厂商也在蠢蠢欲动，随着“造车新势力”以及本土科技公司在该领域的涌现，国内零部件供应商存在较大替代空间。

 主流智能座舱域芯片对比

智能座舱是车载信息娱乐系统、流媒体后视镜、视觉感知系统、语音交互系统、智能座椅以及后排显示屏等电子设备组成的一套完整系统。在车载信息娱乐系统中应用的芯片主要有主控SoC、电源管理芯片（PMIC）、音频管理芯片（DSP&Tuner）、存储器以及MCU。在流媒体后视镜中，主要包括主控制器（MCU或SoC）、电源模块、显示屏、感光传感器等。在视觉感知和语音交互系统中，所包含的芯片有AI芯片和语音、图像识别传感器等。

相比传统座舱，智能座舱的一个重要变化是汽车电子电器架构从Domain架构向Zone架构演化，这也对座舱芯片提出了更高的要求。在域集中架构下，座舱SoC多核化大势所趋。随着座舱DCU的快速渗透，主控SoC算力需求将显著升级。根据罗兰贝格报告，2025年全球基于多核SoC芯片的智能座舱方案渗透率将由2020年的20%提升至55%，在2030年将达到87%。

主流智能座舱域芯片对比情况，资料来源：各公司官网，国信证券经济研究所

目前，进入智能座舱芯片竞争赛道的，除了传统电子厂商，如恩智浦（i.MX系列）、瑞萨（R系列）、德州仪器（Jacinto系列）和意法半导体（Accordo系列）外，更有越来越多消费电子类芯片企业也开始布局发力车载芯片领域，如高通、英特尔、谷歌、三星、华为、联发科、英伟达等一芯多屏的的行业发展趋势对芯片算力及拓展性等方面提出更高要求，目前主流的智能座舱方案大多以市面上几款较高算力的芯片作为主芯片。其中出货量较高的芯片品牌包括高通、英伟达、瑞萨等。

今年，长安汽车与地平线基于该芯片联合开发了智能座舱NPU计算平台，并搭载在其今年推出的全新车型UNI-T上，征程2业已成为首个上车量产的国产AI芯片。日前，纯电SUV奇瑞蚂蚁上市，新车也搭载了地平线征程2车规级AI芯片，实现了L2+级自动驾驶。截止目前，地平线在智能驾驶领域已同奥迪、一汽红旗、上汽集团、广汽集团、长安汽车、比亚迪、理想汽车、长城汽车等车厂达成深度合作，初步建成覆盖智能驾驶和智能座舱的智能汽车芯生态。

座舱域控制器供应商及其产品，来源：佐思产研

座舱域控制器通过以太网/MOST/CAN，将实现抬头显示（HUD）、仪表盘、导航、车载娱乐等部件的融合在一起，甚至可以进一步整合智能驾驶ADAS系统和车联网V2X系统，实现优化智能驾驶、车载互联、信息娱乐等功能。座舱域控制器的核心技术在于芯片，包括德州仪器的Jacinto7、NXP的i.mx8、瑞萨的R-CARM3/H3、高通的820A/835A等产品，华为推出了麒麟芯片用于该领域。下游域控制器方面，除了传统国际汽车Tier1博世、安波福、伟世通等,国内企业德赛西威、布谷鸟、华为等均已推出相关产品。

瑞萨电子中国，汽车新事业开拓统括中心，统括经理王璐

瑞萨电子中国汽车新事业开拓统括中心统括经理王璐认为，智能座舱芯片的特性，首先是算法算力的提升。由于智能座舱功能日益复杂，需要高算力的芯片来支持例如操作系统、ADAS等软件的运行；其次，芯片的安全性、良好的散热、灵活、可持续以及高集成度对于智能座舱芯片也是十分有必要的。王璐介绍，瑞萨在智能座舱方面，可提供丰富且多性能的功率器件、PMIC、多路的时钟芯片、专为智能座舱打造的车规级MCU以及R-Car平台。

作为深耕行业汽车电子多年的制造商，瑞萨电子在智能座舱领域推出了许多产品和解决方案。包括，域控制单元、全图形仪表盘、车载信息娱乐系统等，这些领域全部都是基于瑞萨R-Car开发。王璐表示，瑞萨R-CarSOC的产品线覆盖了车内很多应用场景，在车载娱乐方面，瑞萨的客户有基于R-CarD/E系列研发的仪表盘，或者使用R-CarH3/M3去做中控导航的场景，也有拿R-Car产品去做一些大型网关和中央域控制器的场景，还有R-CarV系列去做自动驾驶以及前视感知的场景。“瑞萨R-Car整个产品延度非常广，可以覆盖到车里的各个应用场景。我们的方案可以支持主流的中控屏、仪表盘。”王璐表示。

据介绍，瑞萨在几年前成立了R-Car联盟，与众多合作伙伴在这个平台上面打造一个比较好的生态环境。通过R-Car平台可为客户提供端到端的方案，包括云端服务以及感知算法，感知的平台，以及车辆控制方面一个比较完整的方案。而其中一大特色就是OTA，以网关为例，你需要通过网关的方式把固件升级到各个车里的ECU上面，现在车里的ECU也正在往集中方向走，所以OTA支撑的需求也越来越强烈。对于硬件来说很重要的需求就是需要一个硬件的加解密，我们的MCU系列都会有硬件加解密模块，可以把传输升级的软件镜像进行一个校验，把需要的软件通过CAN或者其他以太网的方式传输到车内的各个ECU去实现一个软件的OTA，这样可以快速做一些软件功能升级和bug的修正。

ADI中国汽车电子事业部资深战略与业务发展经理Edward陈晟

在座舱领域，ADI多年来一直在座舱电子中的音频系统持续发力，提供A2B音频总线，音频DSP芯片，赋能智能座舱语音以及完美的声音体验。ADI中国汽车电子事业部资深战略与业务发展经理Edward陈晟表示，车用音频正从过去单纯的娱乐系统，向信号输入、触发、处理与反馈的方向发展，并开始与汽车驾乘体验紧密结合。汽车上的音频设备将越来越多，音频质量将越来越好，而几乎所有新兴应用都需要多个声学传感器（如麦克风或麦克风阵列）来实现最佳系统级性能，因此需要一种简单但经济高效的互连技术来确保系统总成本最小化。要协调所有这些音频设备，并传输高质量的音频信号，连接技术的最新进展有望推动变革性应用在新世代车辆信息娱乐系统中迅速得到采用，车用音频总线变得不可或缺。

ADIA2B（汽车音频总线）技术便是专门用来简化新兴汽车麦克风和传感器密集型应用的连接挑战，它可提供高保真音频，并使音频布线重量减少75%，从而提高燃油效率。另外，A2B收发器在一条非屏蔽双绞线上传输音频、I2C控制、低速GPIO、时钟信号以及幻象供电，这也可以降低系统总BOM成本。A2B除了让布线更简单，例如车机可以通过非屏蔽双绞线直接连接麦克风模组，并且支持麦克风阵列。

而在智能创新应用的体现上，A2B技术还能更适应高级音频算法。因为音频节点有固定的延迟，可凭借DSP算法确保车内不同位置的音区独立性，以及实现回声消除、配合麦克风和功放进行ANC主动降噪、配合支持A2B接口的加速度传感器进行RNC路噪消除等功能。系统级诊断也是A2B的一大亮点。所有A2B节点都能够识别多种故障状况，其中包括断路、线束反接或线束短路至电源或地等。在出现断路、线束短路或线束反接等故障时，故障上游的A2B节点仍然能够正常工作，从而保证系统完整性。诊断功能还提供高效隔离系统级故障的能力，有助于后续维修。

除了音频之外，视频也是传统汽车信息娱乐系统的关键组成部分，随着电动汽车的流行，视频显示在汽车驾驶舱中的功能越发重要，大屏、多屏、互动屏成为趋势。另一方面，而随着汽车自动化驾驶和智能化发展趋势，视频摄像头也成为关键的功能组成部分。在座舱智能化方面，一些厂商探索通过摄像头实现对驾乘人员头部、身体位置以及眼睛注视情况的观察分析，监测车内人员的睡意和注意力分散程度，以及基于面部、身体和手势的智能交互，提供各个车内人员的人脸识别功能，从而实现个性化信息娱乐及服务以及拼车支付等功能。然而，现有的SD车用摄像头链路解决方案使用低带宽的线缆，例如非屏蔽双绞线和非屏蔽连接器。采用分辨率更高的摄像头后，带宽进一步增加，对传统视频信号连接链路带来极大挑战。为了解决这个问题，ADI新型车用摄像头链路技术——车用摄像头及视频总线(C2B),是针对车用摄像头链路进行优化的技术，且能够解决上述这些问题。

 承上启下，Tier1为何如此重要？

如果将智能座舱产业链进行细分，除了上游的芯片原厂，下游的Tier0.5以及Tier1变得越来越重要。）Tier0.5/1级供应商主要以各大车企和传统Tier1供应商构成，如德赛西威、均胜电子、伟世通等，近年来华为、BAT等互联网科技公司也开始加入这个阵营。传统的Tier2主要供应PCB、显示面板、功率器件等电子产品，未来产业将集中升级操作系统相关软硬件，如增加应用软件、中间件软件、自主定制操作个性化系统，这也逼迫Tier2供应商提升自己的研发能力，与车厂配合开发信息娱乐解决方案、驾驶显示解决方案和HUD为智能座舱的电子化技术升级，甚至未来参与到座舱的产品定义中，升级成tier0.5。比如德赛西威就率先明确要从传统Tier1转型Tier0.5，意味着为主机厂提供更多差异化的增值服务，实现更深入的绑定。

相较于主机厂主导的传统座舱产业链，智能座舱产业链中主机厂、Tier1、科技公司跨界融合趋势明显。站在主机厂角度，一方面软件和系统开发能力欠缺，相比科技公司处于弱势地位，另一方面不希望将用户和车辆信息完全开放给科技公司（比如宝马放弃对车辆信息要求过多的Androidauto），而对于科技公司而言，车规级应用和硬件集成经验不足，因此双方需要中间商的角色。

根据产业链调研，目前主流座舱芯片的价格在近百美元，域控制器硬件价格在数千元人民币左右，加上足够的后期支持调试费用，单独采购各零部件的总成本在3000-4000元左右；而打包采购芯片的域控制器方案总成本则低于分包形式，对于主机厂来说将是极富性价比的选择。

作为芯片厂商的深入捆绑对象，Tier1提供的整体化打包方案还能够在性价比和进度赶超维度赢得主机厂的青睐。打包方案又可以为主机厂提供较高的采购性价比。

此外，整体化打包方案经过先前的适配，能有效避免主机厂与两家供应商自行沟通可能引起的沟通成本和适配成本，帮助其在智能化技术和市场格局快速迭代的环境中加快量产速度，实现产品的更快速上马。凭借出色的本地化响应能力，Tier1还将充当主机厂和芯片厂商对接过程中的快速支持角色。对于主机厂在量产过程中面临的各类的紧急型服务需求，深耕市场多年的Tier1能够凭借其出色的服务能力，为芯片厂商的技术延伸提供现场调试、应急处理等途径的有效补充。头部Tier1自有的、链条化的调试和编译平台，也能够作为技术端的必要拼图，为芯片厂商和主机厂的调试提供便利。

几家主流的Tier1厂商介绍

作为领先的Tier1厂商，亿咖通科技在智能座舱算力平台领域持续探索创新，致力于打造新一代高集成、宽拓展的车规级智能座舱算力模组。

2019年，伴随着吉利GKUI19智能网联生态系统的发布，亿咖通科技宣布推出E01智能座舱模组。这是亿咖通科技首款自主定义的车载算力模组产品。它搭载了中国汽车网联化自主定义量产产品中第一颗具备64位运算能力的系统级芯片。2021年，亿咖通科技相继推出E02和E03两款车规级智能座舱算力模组。其中，E02新一代车规级智能座舱算力模组（后简称“E02模组”）是亿咖通科技基于自身在智能座舱领域深厚积累打造的兼具性能与性价比的、具备强大扩展性的智能座舱解决方案。为进一步赋能车企打造安全可靠的智能座舱体验，E02模组已通过AEC-Q104车规级认证；而E03车规级智能座舱算力模组，则是亿咖通科技专为领克汽车定制的智能座舱解决方案。

从E01到E02、E03智能座舱模组，再到即将面世的下一代高端系列产品，亿咖通科技以高性能算力模组为起点，逐步探索从单一芯片到异构高算力计算平台，向整车跨域中央计算平台发展方向迈进。

今年，亿咖通科技与伟世通、高通联手打造的智能座舱解决方案已经率先在吉利汽车集团车型上实现量产。该方案整合了亿咖通科技新一代智能座舱系统、伟世通公司SmartCore™座舱域控制器以及第3代高通骁龙™汽车数字座舱平台，应用并赋能吉利星越L树立座舱体验新标杆，为用户带来全新的数字化出行体验。

华为全栈式智能汽车解决方案框图，来源：汽车之家

2019年，华为汽车事业部成立，其旨在成为未来智能汽车领域Tier1，并从“端(车)-管-云”三个层次全面布局。在车端，智能电动、智能驾驶、智能座舱布局包括了核心零部件产品，软件平台，系统方案，开发与测试工具等。华为的布局体现了其对汽车行业早已经做过深入的研究，以“增量零部件”为目标，以其ICT能力为基础，“赋能”整车企业，成为下一代Tier1的战略目标明确。为了实现这一目标，华为一手抓住关键零部件，一手打造系统解决方案能力，既有广度也有深度，更容易与整车开展不同程度的合作。同时，华为也与本土上游、生态其他环节展开了合作，其中包括四维图新、中国汽研、航盛电子、宁德时代等。在华为的牵头下，更多本土零部件企业有望跟随其进入到整车体系之中，借华为的扩张而成长。

 “车规级+7nm”成高端座舱芯片标配

对于智能座舱来说，随着“一芯多屏”结构的出现，作为域控制器的核心差异化因素，芯片成为了主机厂对域控制器选择的主要诱因，从而形成“选控制器”本质在于“选芯片”的底层逻辑。为实现“一芯多屏”需要完整的座舱域架构，包括座舱域控制器、多芯片（如TI车规芯片、高通娱乐芯片）、多操作系统（Linux、安卓车规级）、Hypervisor虚拟技术、交互逻辑和HMI设计等技术融合。

瑞萨电子王璐表示，近年来，“一块芯片，多屏驱动”的未来智能座舱已成为产业趋势，发展一芯多屏不仅可以让汽车内部系统更集成，还能降低企业的开发成本。与多芯多屏相比，一芯多屏的信息在芯片内部完成传输，改变了多个操作系统之间通过CAN/LIN总线等通信传输信息的方式，但这需要芯片具有强大的性能支撑。从汽车芯片厂商角度，我认为实现“一芯多屏”方案需要开发系统级芯片，技术门槛随之升高。在前期芯片设计、测试验证过程中，芯片厂商要满足整车厂的车规级AEC-Q100要求，以及ISO26262ASILB级功能安全认证，这会需要投入大量研发资金和时间。

智能座舱的核心在于一颗芯片提供算力，实现多屏融合。同一芯片模组支持中控大屏、数字仪表、后座娱乐屏等设备，优势是减少ECU数量，避免多个芯片时的通信和性能问题，同时降低成本。

实现一芯多屏的难点在于芯片需要强大的处理器以及复杂的软件操作系统，因此目前主机厂采用多芯多屏的过渡方案。从芯片供应商技术能力来看，高通、英伟达和英特尔竞争力较强，且迭代正在加速，高通骁龙发布的SA8155P芯片运算能力比上一代820A提升了10倍，CPU和GPU的运行速度是上一代的8.5倍和20倍，芯片厂商技术迭代加速将推动一芯多屏座舱普及。

主流座舱芯片厂商及算力，来源：佐思汽研

从已经公开的资料来看，高通目前的算力遥遥领先其它竞争对手。相对来说，传统汽车芯片供应商出于对研发成本的考量，制程、算力升级积极性较差。以高通、三星为代表的消费电子厂商可以依靠下游出货量较大的手机等产品来分摊高昂的研发成本，在制程升级方面具备更高积极性以及在开发高算力产品方面具有显著的技术优势，因此在中高端座舱SoC份额提升较快。

随着汽车智能座舱领域的技术和市场的发展，车内娱乐和信息显示对SoC的图形系统提出了越来越高的要求。车内的显示屏幕的数量、分辨率、刷新率不断提高，图像显示的复杂度、精细度、实时性指标不断攀升，显示的内容也从一般的文字和平面图形逐渐过渡为具有真实光影效果的三维图像。这些发展趋势对GPU的计算性能和渲染能力提出了非常高的要求，从而也为SoC的整体功耗带来了极大的负担。

如何解决这一问题？瑞萨电子王璐认为，应该从芯片设计，硬件开发到软件实现上进行设计和优化。另外芯片集成了专门做图像处理和算力的硬件IP，比如R-Car产品内置了IMP、IMR和CNN等不同的图像处理相关的加速器。还有芯片采用最新的生产工艺也可以提升功能并且降低功耗。

ImaginationTechnologies人工智能高级总监AndrewGrant

ImaginationTechnologies人工智能高级总监AndrewGrant则认为，在手机领域，功耗非常重要。在汽车领域，功耗预算相对没有限制，但是随着汽车中电子设备数量的增加，情况也会变得有所不同。在降低功耗方面，可以使用专用处理器运行更复杂的功能、网络和图形处理，即将GPU用于图形处理，将GPU计算/神经网络加速/DSP用于自动驾驶和先进驾驶辅助功能中的网络计算。

为了有效控制SoC的功耗和发热，芯擎科技采用了业界领先的7nm车规工艺来研发制造高端座舱芯片。先进工艺的引进为降低芯片功耗奠定了坚实的基础。由于每一代半导体工艺相比前一代有超过10%的功耗优势，在相似工作负荷和性能的条件下，新工艺可以在已有成熟工艺的基础上大幅降低芯片能耗，从而降低系统散热的难度、延长芯片的使用寿命并有助于改善系统的稳定性。

除了应用先进工艺，在芯片和系统设计方面也需要采取多种技术措施对GPU功耗进行管理和优化。这些措施包括了大量的细致深入的设计，比如根据计算负载实时调整GPU的主频，通过精细化的clockgating、powergating设计实现细粒度的节能设计，对轻载工作任务仅启用部分GPU内核等等。在SoC层面针对图形系统做内存带宽压缩，也能有效的降低芯片的整体功耗。

瑞萨电子王璐认为，随着座舱智能化功能的不断增加，对于芯片的算力需求不断提升，使得智能座舱SoC的制造工艺在不断向高端消费类电子终端SoC靠拢。据王璐观察，市场上主流的智能座舱SoC已经是7nm，与高端消费类电子终端SoC站在同一水平线上，但同时作为汽车的关键芯片，其必须满足车规级别的要求，以提供更高的可靠性与安全性。

 消费类品牌进军座舱市场，将面临哪些挑战？

与消费级设备不同，汽车对芯片和元器件的工作温度、运行稳定性、抗干扰性能、使用寿命、更低故障率的要求更高，比如：车规级芯片对故障率要求是小于10亿分之一，而消费级芯片对故障率的要求是小于千分之三，二者差距巨大，可以看出车规级芯片对故障率的要求近乎于零容忍。基于此，汽车行业内公认的AEC-Q系列认证，作为汽车电子元器件的通用测试规范，是产品进入车企落地量产必备的“通行证”。

汽车芯片与消费芯片要求不同，车规级芯片被认为是一个周期长、投资大、有很高的技术门槛的产品。其需要满足AEC-Q100、-40~125˚C环境、15~20年寿命的高可靠性要求，还要满足近乎零缺陷的质量要求、ISO26262等系统安全要求和成本可控的要求。

京东方科技集团股份有限公司车载SBU总经理苏宁表示，显示屏里用的主要是驱动IC，车规级在高低温、故障率方面都是比常规的消费级要更加严格，要求更加高，这是两个不同的规格路线。具体到智能座舱领域，车载显示分前装后装，前装基本都会选择车规级IC，还有一些后装不一定全用车规，但是用工业级，比常规的消费级增加一些封测筛选，温度范围没有车规级高。工业级基本上是-20到70°C。但是会增加一些出厂筛选。

缺乏国产车规级芯片是行业痛点，当前华为、地平线、芯驰科技等国内公司已经推出了产品。对比国际企业，本土芯片公司能够更快的响应下游客户的需求，推出场景适应性更好的产品，但缺点是积累不够，。在产业链自主可控的趋势下，国产芯片公司迎来前所未有的机会。在此背景下，不少消费类品牌闻风而动，开始杀入座舱市场。

瑞萨电子王璐表示，首先遇到的挑战是安全方面，这其中包括数据的安全性和硬件的安全性。在数据安全方面，很明显消费企业具有一定的优势，但在生产制造和技术方面还会有许多的不同。汽车工业是一个精密型产业，它的设计、验证周期较长，且元器件的认证要求也比较高。其次是产业链把控方面，汽车产业需要将每一个环节之间都能够做到恰到好处的连接和配合，才能保证正常量产。目前，大多消费企业造车其实还是处于一个代工汽车的阶段。它在产品的研发设计和制作方面还是有很大的差距。

ImaginationTechnologies人工智能高级总监AndrewGrant表示，从消费领域进入汽车领域的公司需要了解汽车市场对耐用性和安全性的期望，同时要理解这些产品需要得到10年以上的支持。从安全的角度来看，中国和世界其他地方正在越来越多地采用严格的可追溯标准，并且遵从根据这些国家和国际标准设计SoC时所需的严格流程。对于汽车而言，可靠性是关键所在。新供应商是否有提供长期支持的战略?他们是否能在10年时间里做好长期支持?他们是否能做好在汽车行业取得成功所需的企业文化变革?

进入汽车行业是有成本的，事实上，该行业已经有一些重量级的老牌企业，它们提供成熟的解决方案已经有一段时间了。此外，需要安全地提供OTA更新，因此安全和保障是重中之重。

ImaginationTechnologies人工智能高级总监AndrewGrant认为，相比消费电子,车载芯片最大的区别在于功能安全的需求，以便你可以判断何时出现了芯片层面的故障并采取合适的行动。

此外还包括传感器的数量和带宽。手机可能有几个摄像头、几个屏幕和各种其他传感器，如指纹传感器等。在一辆汽车中，可能有多达15-20个摄像头（200万像素）、一个双激光雷达系统、近距离和远距离雷达以及一系列红外传感器，所有这些加起来需要大量的带宽处理，需要高达千兆（Gigabit）级别的带宽和大规模的处理能力。

另外，所驱动的屏幕数量和分辨率也很重要。拜腾SUV有一个如整个仪表盘一样宽的屏幕和其他几个屏幕。下一代高端汽车中将配备多个4K甚至8K屏幕，HUD和增强现实HUD背后需要大量的GPU处理能力。

ADAS功能和自动驾驶平台需要大规模的处理能力，以实现安全、及时、准确的目标特征提取、路径规划和成功驾驶（无需人为干预即可控制汽车）最后，接口与手机应用处理器大不相同，例如汽车的网络（CAN总线、MOST总线、LIN总线、以太网等）。

AndrewGrant认为，对一颗合格的智能座舱芯片来说，以下特性较为重要：

1.在高端车型中支持分辨率最高达8K的多个屏幕，可能是多个1080P屏幕和4K屏幕

2.支持由一个GPU驱动的抬头显示器（HUD）和增强现实HUD

3.通过虚拟化功能支持在内存中独立实现各种功能（车载信息娱乐、导航、先进驾驶辅助系统、仪表盘）

4.支持基本的先进驾驶辅助系统（ADAS）功能，例如驾舱或驾驶员监控（通过摄像头获取输入信息）

5.支持各种车载人机界面（HMI）交互方式（语音、触摸、触觉、手势、眼睛）