智能座舱三国杀：谁将最终控场？
以下文章来源于与非网eefocus ，作者李坚
与非网eefocus .
领先的半导体行业垂直门户，也是资深电子工程师家园
来源：与非网eefocus
在电动化、智能化趋势下，汽车需要呈现电量、续航里程、电池状态，高精地图等信息，传统中控仪表已经难以处理庞大的信息，与此同时自动驾驶功能逐步渗透，驾驶员对车辆操控频次减少，座舱作为人机交互的主要入口将负责更多功能集成，因此也将成为车企率先变革的单元。
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算力需求将显着升级。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。
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。
承上启下
Tier 1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Android auto），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。
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。
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。
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。
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。
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着的技术优势，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。
Imagination Technologies人工智能高级总监Andrew Grant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。
闯入者们
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。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。
Imagination Technologies人工智能高级总监Andrew Grant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。
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。
“一芯多屏”外
座舱屏幕将如何演进？
除了域控制器外，智能座舱屏幕也发生了较大的升级。京东方车载SBU总经理苏宁表示，目前座舱屏幕还是继续向大屏、多屏、高清化方向发展。
他认为，这两年国产自主品牌的量上升很快，尤其是国内的“造车新势力”，在座舱领域比较能够去挑战一些原有的传统概念。
目前已经有不少多屏案例，比如理想制造one的四联屏（3+1）方案。大屏比如比亚迪从12.8寸扩展到了15寸以上，甚至现在有些高端点的电动车未来上20多寸的大屏产品。据了解，亿咖通为吉利星越L的智能座舱配备了25.6寸的AR-HUD、12.3寸的全液晶仪表盘、12.3寸的中控触屏，以及12.3寸的副驾专属触屏。
主流车厂智能座舱显示器对比
来源：各公司官网
另外就是高清化。原来车载的分辨率，5年前PPI基本上在150左右，现在基本都在200PPI以上，基本上到了FHD全高清的水平。未来几年有可能到3K~4K超高清的阶段，所以高清化也是明确的趋势。随着未来高清的应用，有一些新的应用和设计概念出现，比如现在裸眼3D的仪表。
此外，随着车内的域控制器单元算力越来越强，未来的趋势是一个主控制器驱动多块屏，屏是一个相对独立的显示系统单元，做到机屏分离，甚至做到一块整屏。
奔驰最新发布的MBUXHyperscreen有3块无缝融合显示屏，全宽超142厘米
近期奔驰发布MBUXHyperscreen（搭载到EQS）进一步凸显了多屏融合的趋势，该产品采用曲面玻璃将仪表盘、中控、副驾驶连在一起，设备集成了处理芯片，搭载八核CPU，24GBRAM内存，内存带宽达到46.4GB/s。
总结
未来汽车座舱标配哪些功能
综合上述技术趋势，在软件定义汽车的大背景下，目前座舱电子正从中控屏代表的单一座舱电子向多屏集成的方向升级，具体趋势体现在：
机械仪表升级至全液晶仪表；
传统中控向大尺寸触摸中控转变；
新增抬头显示HUD；
流媒体后视镜、语音交互等功能；
整合驾驶员监控、车联网、娱乐系统及部分辅助驾驶功能等。
Imagination Technologies人工智能高级总监Andrew Grant同时表示，未来随着自动驾驶的普及，我们可以在车里娱乐、学习、休息或睡觉、玩网络游戏或者观看最新的电影。这需要多个高清屏幕和不断提升的计算能力。同时人工智能（AI）的进展和我们神经网络加速器（NNA）的使用意味着很多功能都可以由AI驱动，例如检查座舱，确保一切安全可靠，以及提供我们的个人偏好而无须我们自己去考虑。
而这些娱乐项目的提升又对智能座舱的音视频体验提出了更高要求。
瑞萨电子王璐X则表示，自动驾驶也会带来潜在的安全风险。因此，增加在“意识”到驾驶员注意力不集中，生命体征异常、遗留乘员等潜危险信号时发出提醒并形成互动，甚至是实现自主决策等功能是非常有必要的。
此外，随着智能座舱AI能力的增强，语音控制将逐渐成为标配。最后，随着越来越多最先进的技术开始应用到车载电子中，智能座舱的芯片设计开发周期将会加速。
智能座舱的掌控权之争
随着智能化浪潮的开启，软硬件解耦趋势将进一步加剧，原有的供应格局或将被打破，而真正具备“完整、优质、可持续”产品矩阵，且拥有智能化“纵深”能力，并可赋能主机厂实现软硬件解耦的Tier1或将率先受益。
在“一芯多屏”的趋势下，产业链关系可能发生变化，智能座舱Tier1有望成为整合者。原来中控、液晶等各子系统直接对接整车厂的模式，将会被座舱解决方案提供商（Tier1）整合次级供应商、并向整车厂提供一体化解决方案的模式所取代。智能座舱Tier1的将分担整车厂的开发负担，并提供更加专业与经济的方案，实现双赢。
智能座舱产业链结构：有望出现座舱Tier1
来源：亿欧咨询
瑞萨电子王璐认为，随着软件定义汽车的趋势增加，汽车电子硬件由分散走向集中，汽车ECU供应商的数量将大幅减少，同时域控制器供应商，特别是具备强大集成能力的供应商将会变得愈加重要。
目前部分国外核心座舱芯片厂商，因其传统业务重心的不同，导致短期内恐暂不具备对国内市场进行完全自主推广的能力。而传统头部Tier1深耕行业和区域多年，与多家当地主机厂均已形成成熟的合作关系，加之头部行业地位使得其也具备对供应链上下游良好的掌控力。在芯片厂商本地化“脉络”短期缺失的情况下，域控制器Tier1的自有成熟的供应链体系和市场基础能够帮助芯片厂商弥补这一暂时的“短板”，形成技术和商业能力上的良性联动。
京东方车载SBU总经理苏宁就认为，座舱的竞争是综合能力的竞争，传统的tier1、tier2的能力要求越来越高。传统的tier1是一个集成商的概念，把硬件拿过来做个集成，交付给车厂就行了。未来具备竞争力的tier1应该是具备较强的研发能力，应该能和车厂进行联合开发。
Imagination Technologies人工智能高级总监Andrew Grant 则表示，很高兴看到跨界公司为汽车座舱和车辆周边的知识和创新流程做出贡献。他们为软件定义汽车带来了新的视角，同时他们也可以带来焦点和创新的理念。
最后，笔者认为，在新势力造车初期，整车企业更多将智能座舱全权委托给Tier1供应商，如：德赛西威为理想ONE提供座舱方案。未来，另一种可能，具备实力的整车厂商将牢牢掌控智能座舱的定义权，特别是软件系统定义，供应商更多是配合提供硬件设备。
直接与用户对接的端口，智能座舱涉及到整车与用户的大量数据信息，将是未来产品迭代、价值变现的重要途径。以ICT擅长的科技公司，对于智能座舱的将会展开作为重点争夺，华为、百度、阿里、腾讯都已经在智能座舱上进行了不同层次的布局。新进入造车的小米，预计也会从智能座舱首先切入。龙头整车企业不会轻易放开对智能座舱的定义权，例如：智已汽车的智能座舱由上汽集团的软件中心主导。
某些整车企业目前研发能力不够，所以暂时选择和华为、百度、阿里、腾讯、小米这些公司合作，但是迟早有一天，就如同当年的智能手机行业一样，他们会重新争夺软硬件系统的整合定义权。一旦这一天到来，要么造车、要么被边缘化，成为华为、百度、小米们将要面临的问题。
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