【摘要】

現(xiàn)在汽車的電子電氣架構(gòu)逐步在更新，越來越多的ECU進(jìn)行整合，從原來的分布式階段逐步演進(jìn)到域控制器和中央計算架構(gòu)。在架構(gòu)演進(jìn)過程中，支撐這一變革的底層芯片也在逐步發(fā)展，越來越多的主機(jī)廠關(guān)注的是一整套的解決方案，而不是獨(dú)立的芯片解決單獨(dú)的區(qū)域。面向未來電子電氣架構(gòu)核心區(qū)域進(jìn)行全場景布局的芯片廠商，將具備更明顯的競爭優(yōu)勢。

主流OEM電子電氣架構(gòu)的演變進(jìn)度

博世認(rèn)為汽車電子電氣架構(gòu)演變路徑為分布式、域集中、中央集中式。電子電氣架構(gòu)逐步成為汽車產(chǎn)品的一個核心技術(shù)，過去汽車上的控制器相互獨(dú)立，軟件為嵌入式，整車做最終的集成即可，隨著分布式架構(gòu)朝著域控制器，主機(jī)廠自己掌握中央控制系統(tǒng)，否則就會失去對汽車產(chǎn)品的控制權(quán)。

特斯拉Model3開啟了電子架構(gòu)的變化，實現(xiàn)了中央域控制架構(gòu)的雛形，被行業(yè)認(rèn)為在電子電氣架構(gòu)方面領(lǐng)先傳統(tǒng)車企6年以上。大部分車企的跨域電子電氣架構(gòu)在2023年量產(chǎn)，比如今年量產(chǎn)的小鵬G9；一些傳統(tǒng)車企電子架構(gòu)仍處于功能域早期，呈現(xiàn)“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”將可能耗時3-10年。我們來看看主流的主機(jī)廠和tier1的電子電氣架構(gòu)發(fā)展進(jìn)程。

1.1 大眾的電子電氣架構(gòu)

大眾汽車MQB平臺在2012年研發(fā)出來，到現(xiàn)在已經(jīng)11年了，該平臺售賣的車型超過3600W臺，MQB平臺的電子電氣架構(gòu)就是分布式，在平臺升級為MEB的平臺時，ID系列采用了E3架構(gòu)。目前大眾的ID系列的電子電氣架構(gòu)還處于E3 1.1版，在今年的PPE平臺上搭載E3 1.2版本，從路徑規(guī)劃來看在2025年才能進(jìn)化到E3 2.0版。

大眾的MEB平臺（首款車ID3）的E3架構(gòu)

E3架構(gòu)即由3個車輛應(yīng)用服務(wù)器（ICAS，即In-Car Application ）組成的新型集中式EE架構(gòu)，具體包括：車輛控制服務(wù)器（ICAS1）、智能駕駛服務(wù)器（ICAS2）和智能座艙域（ICAS3）；其中智能駕駛域ICAS2還在開發(fā)過程中，量產(chǎn)車型上搭載的依然是分布式架構(gòu)方案。

綜合來看，大眾還是比較穩(wěn)扎穩(wěn)打，一步一步進(jìn)行漸進(jìn)式的架構(gòu)推進(jìn)，并沒有直接采用中央式架構(gòu)，由此看的出來大眾是那種穩(wěn)中求勝的選手。

1.2 小鵬的電子電氣架構(gòu)

小鵬的電子電氣架構(gòu)最近這幾年的演進(jìn)非常不錯，在G3采用的電子架構(gòu)還是傳統(tǒng)的架構(gòu)時，在P7就升級為功能域控制器，而且該電子電氣架構(gòu)在那個時間節(jié)點(diǎn)都是非常領(lǐng)先的。

小鵬P7的搭載的第二代電子電氣架構(gòu)， ECU數(shù)量減少了60%，分層域控，也就是功能域控制器和中央域控制器并存，域控制器覆蓋多重功能，保留了局部傳統(tǒng)的ECU。大部分車身功能遷移到域控制器，中央處理器可以實現(xiàn)儀表、中控導(dǎo)航和智能車身控制的大部分功能，而且集成中央網(wǎng)。

在剛剛量產(chǎn)的G9車型中，小鵬的電子電氣架構(gòu)已經(jīng)迭代到X-EEA 3.0版本了，成為首款可以支持 XPILOT 4.0的智能輔助駕駛系統(tǒng)的量產(chǎn)車。

通過上圖可以看到X-EEA 3.0硬件架構(gòu)方面，采用了中央超算+區(qū)域控制的硬件架構(gòu)，中央超算包括車控、座艙、智駕3個域控制器，區(qū)域控制器分為左右控制器，將更多控制件分區(qū)，類似于特斯拉的架構(gòu)，采用就近分配的原則，分區(qū)接管相應(yīng)功能，大幅縮減線束。

1.3 特斯拉的電子電氣架構(gòu)

特斯拉在電子電氣架構(gòu)方面是先驅(qū)者，2012年的model S有較為明顯的功能域，包括動力域 PowerTrain、底盤域 Chassis、車身域 ，ADAS模塊橫跨了動力和底盤域。

Model X 的部分控制器出現(xiàn)跨網(wǎng)段的特征，有比較明顯的多域控制器MDC 趨勢。比如中央車身控制器 Central Body Control Module 橫跨了底盤 Chassis、車身低速容錯 Body FT 以及車身 Body。2017年特斯拉推出的model 3突破了功能域的框架，實現(xiàn)中央計算+區(qū)域控制器的框架。

Model 3 標(biāo)志著特斯拉從域控制器的階段直接進(jìn)入多域控制器階段。單個控制器可以對接到傳統(tǒng)意義下不同功能的傳感器，通過一塊 ECU 來接入不同的傳感器得到的數(shù)據(jù)，對其進(jìn)行分析，最終發(fā)出控制的指令。

Model 3 四大控制器 AICM（輔助駕駛及娛樂控制模塊）、BCM RH（右車身控制器）、BCM LH（左車身控制器）以及 BCM FH（前車身控制器）控制著整輛車幾乎所有的功能。

特斯拉三代車的電子電氣架構(gòu)演進(jìn)的本質(zhì)原因，是不斷把車輛功能的控制權(quán)收回到自主開發(fā)的過程，model3的自動駕駛模塊、娛樂控制模塊、其他區(qū)域控制器、熱管理都是自己進(jìn)行開發(fā)設(shè)計，實現(xiàn)了關(guān)鍵核心模塊掌握在自己手里，避免被別人卡脖子，即使剎車系統(tǒng)使用博世的ibooster，特斯拉也參與一腳，把自己的軟件加入到這個模塊里面，通過軟件更新實現(xiàn)剎車距離變短。

大部分企業(yè)規(guī)劃的跨域融合的電子電氣架構(gòu)在2022年和2023年量產(chǎn)，基本上逐步開始域控制器，減少分布式ECU。2025年部分車企落地中央計算+區(qū)域控制器的電子電氣架構(gòu)，從而實現(xiàn)軟硬件進(jìn)一步的集成化，讓車廠對于軟件的控制權(quán)往回收。

頭部主機(jī)廠公布的下一代電子電氣架構(gòu)，將實現(xiàn)車輛功能域的進(jìn)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(wǎng)關(guān)）邁進(jìn)，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（Vehicle Domain Controller，VDC）”。

在這個過程中，越來越多的主機(jī)廠關(guān)注的是一整套的解決方案，而不是獨(dú)立的芯片解決單獨(dú)的區(qū)域。除了主機(jī)廠外，Tier 1和芯片廠商也在深入探索跨域融合和中央計算架構(gòu)的演進(jìn)，在產(chǎn)品、架構(gòu)和解決方案上與主機(jī)廠節(jié)奏保持一致。

核心域控芯片競爭格局

如果我們按照整車三大架構(gòu)來進(jìn)行分析：

根據(jù)安全性排序：車身底盤動力域>自動駕駛域>座艙域

從產(chǎn)品形態(tài)變化、產(chǎn)業(yè)鏈格局演變情況來看：座艙域>自動駕駛域>車身底盤動力域

由于目前座艙域在硬件上與底層的控制和算法做了物理隔離，能夠看到主機(jī)廠在座艙方面的嘗試最為激進(jìn)，最典型的代表就是車內(nèi)大屏與液晶儀表盤的滲透率快速提升。

而車身動力域由于安全性要求最高，并且和底層控制深度耦合，因此無論是產(chǎn)品形態(tài)還是產(chǎn)業(yè)鏈的格局，相對變化都較小。而自動駕駛域因為對算力要求遠(yuǎn)超從前，因此產(chǎn)業(yè)鏈逐步增加了新的供應(yīng)商。

而這幾個域里面，駕駛輔助/自動駕駛域、智能座艙域為汽車未來核心，因為這些域是直接關(guān)聯(lián)用戶體驗感受的，是目前提升空間最大的。

2.1智能座艙

可以看到有很多科技公司和傳統(tǒng)的車載芯片公司，都在全力以赴進(jìn)行智能座艙域控制器芯片的布局。

智能座艙域控制器芯片市場主要玩家：

1.海外傳統(tǒng)汽車芯片廠商，主打中低端市場：NXP、德州儀器、瑞薩電子等；

2.海外手機(jī)領(lǐng)域的廠商，主打高端市場：聯(lián)發(fā)科、三星、高通等。

3.國內(nèi)新興智能車芯競爭者：芯馳科技等。

隨著智能座艙時代的到來，除了常見的“一芯多屏”功能，對于座艙主芯片的算力，架構(gòu)、外設(shè)都有更高的要求，特別是安全層面，這樣才能更好地保護(hù)用戶在智能座艙的數(shù)據(jù)安全和穩(wěn)定性。

案例介紹：芯馳X9系列處理器

X9系列處理器集成了高性能CPU、GPU、AI加速器，以及視頻處理器，能夠滿足新一代汽車電子座艙應(yīng)用對強(qiáng)大的計算能力、豐富的多媒體性能等日益增長的需求。可支持一芯多屏，同時覆蓋全液晶儀表、中控娛樂導(dǎo)航、副駕娛樂、抬頭顯示、電子后視鏡、DMS駕駛員監(jiān)測系統(tǒng)、OMS乘客監(jiān)測系統(tǒng)、虛擬空調(diào)面板、360環(huán)視+APA自動泊車輔助、DVR行車記錄儀、語音系統(tǒng)等所有座艙功能，支持艙泊一體。

同時，X9系列處理器集成了PCIe3.0、USB3.0、千兆以太網(wǎng)、CAN-FD，能夠以較小造價無縫銜接應(yīng)用于車載系統(tǒng)。該款處理器還采用了包含Cortex-R5雙核鎖步模式的安全島，能應(yīng)用于對安全性能要求嚴(yán)苛的場景。

智能座艙的主控芯片對于安全性越來越高，特別是要帶動儀表屏，這部分對于安全方面的功能安全至少要達(dá)到ASIL-B的功能安全，在安卓中控死機(jī)的情況下，依舊能保障儀表的正常運(yùn)行。

剛過去不久的上海車展上，芯馳發(fā)布了X9系列的最新產(chǎn)品X9SP。

X9SP產(chǎn)品特性

- 12核ARM Cortex-A55處理器，100KDMIPS

- Imagination PowerVR 3D GPU，220GFLOPS

- 針對汽車應(yīng)用場景優(yōu)化的NPU， 8 TOPS

- 車規(guī)級ISP，高達(dá)1Gpixel/s圖像處理能力，支持800萬像素攝像頭輸入

- 高性能VPU，支持H.264/H.265/MJPEG編解碼，4Kp60

- 2路MIPI CSI / 2路MIPI DSI / 4路LVDS輸出

- 內(nèi)置安全島，集成一組800MHz雙核鎖步ARM Cortex-R5F MCU

-內(nèi)置硬件安全模塊，集成一組800MHz雙核鎖步ARM Cortex-R5F MCU，支持國密認(rèn)證SM2/SM3/SM4/SM9

- 支持9個攝像頭輸入，覆蓋360環(huán)視、DMS、OMS、DVR

典型解決方案框圖

值得一提的是，X9SP在無需使用Hypervisor的情況下，即可支持兩個操作系統(tǒng)的獨(dú)立運(yùn)行，大大降低了開發(fā)難度，提升了系統(tǒng)資源的運(yùn)行效率。在性能顯著提升的同時，X9SP和前一代產(chǎn)品X9HP保持了硬件Pin-To-Pin兼容和軟件兼容，一個月即可從X9HP平滑升級至X9SP，僅需9個月左右就可實現(xiàn)車型快速量產(chǎn)，最大程度優(yōu)化開發(fā)成本，并同時大大降低研發(fā)投入。

從性能、安全認(rèn)證等指標(biāo)來看，芯馳座艙產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到國際一流水平，是國內(nèi)創(chuàng)新型車芯廠商中座艙芯片量產(chǎn)進(jìn)度最快的企業(yè)之一，擁有幾十個重磅定點(diǎn)車型。上汽、奇瑞、長安等車企旗下搭載芯馳智能座艙X9系列芯片的車型已量產(chǎn)上市；同時，芯馳與斑馬智行聯(lián)合發(fā)布智能座艙生態(tài)化平臺，推進(jìn)艙行泊一體落地。

案例介紹：高通8155處理器

高通驍龍8155是由消費(fèi)芯片“魔改”而來的芯片，采用1+3+4的8核心設(shè)計，其中大核主頻為 2.96GHz，三個高性能核心主頻為 2.42GHz，四個低功耗小核主頻為 1.8GHz。芯片的AI算力可以達(dá)到8TOPS，能夠?qū)崿F(xiàn)藍(lán)牙5.0、WI-FI6等連接能力。

高通8155的性能比較強(qiáng)，不過因為基于手機(jī)芯片改進(jìn)而來，其本質(zhì)是耐用的消費(fèi)電子芯片，在電路設(shè)計之初沒有考慮ECC這類汽車芯片需要的功能。如果因為干擾或內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸總線隨機(jī)的錯誤，其車內(nèi)顯示屏就無法正常工作或者不完整，表現(xiàn)為顯示花屏、閃屏或者黑屏。不過，雖然在某些安全性、耐用性上沒有傳統(tǒng)汽車芯片那么高，在新勢力車企及一些高端車型上，高通8155仍深受青睞。目前，威馬W6、WEY摩卡、吉利星越L等車型都搭載了SA8155P芯片。

2.2 智能駕駛

智能駕駛正在逐漸回歸理性，不再盲目跟風(fēng)追求高算力。此前比亞迪董事長王傳福提到：“無人駕駛都是扯淡，弄個虛頭巴腦的東西，那都是忽悠，它就是一場皇帝的新裝。”在他看來，未來的主要方向還是高級輔助駕駛，需要駕駛員扶著方向盤，特殊路況的無人駕駛應(yīng)用場景目前還很少。ADAS算法、高階輔助駕駛在資本裹挾下被神化了，市場會慢慢回歸理性。

當(dāng)下，行泊一體域控制器需求正在全面爆發(fā)階段。

案例介紹：德州儀器 TDA4

基于 TI 的雙 TDA4VM 的 NOA 行泊一體化方案采用了兩顆 TDA4VM，單芯片 C7x/MMA 可以實現(xiàn) 8TOPS 算力，總算力 16TOPS 。該方案接入了 11 個攝像頭、5 個毫米波雷達(dá) 12 個超聲波雷達(dá)，即 11V5R12USS 行泊一體化解決方案。其系統(tǒng)框圖如上圖所示，TDA4VM_A 接入了四個全景攝像頭和兩個前向攝像頭。TDA4VM_B 接入了四個側(cè)視攝像頭和一個前向攝像頭。

行車方面可實現(xiàn)盲區(qū)檢測 (BSD)、開門預(yù)警 (DOW)、車道偏離預(yù)警 (LCW)、前向碰撞預(yù)警 (FCW)、智能遠(yuǎn)光燈控制 (IHC)、前方穿行預(yù)警 (FCTA)、后方穿行預(yù)警 (RCTA)、后方碰撞預(yù)警 (RCW)、自適應(yīng)巡航 (ACC)、車道保持輔助 (LKA)、手動變道 (PLC)、交通擁堵輔助 (TJA)、高速輔助駕駛 (HWA)、自動緊急制動 (AEB)、交互式高速公路自動駕駛 (HWP)、交互式高速公路擁堵自動駕駛 (TJP)、自動輔助導(dǎo)航駕駛 (NOA) 等功能；

泊車方面可實現(xiàn)全景功能 (AVM)、自動泊車輔助 (APA)、遙控泊車輔助 (RPA)、家庭區(qū)域記憶泊車 (HAVP) 等功能。

案例介紹：行泊一體智駕芯片芯馳V9P

芯馳推出的L2+單芯片量產(chǎn)解決方案V9P，CPU性能70KDMIPS，GPU達(dá)200GFLOPS，整體AI性能20TOPS，在單個芯片上即可實現(xiàn)AEB（自動緊急剎車）、ACC（自適應(yīng)巡航）、LKA（車道保持）等主流L2+ ADAS的各項功能和輔助泊車、記憶泊車功能，并能集成行車記錄儀和高清360環(huán)視。V9P內(nèi)置獨(dú)立安全島，無需外置MCU便可實現(xiàn)真正的單芯片行泊一體方案，有效地節(jié)約系統(tǒng)成本。

產(chǎn)品特性：

-NPU整體算力達(dá)20TOPS，同時支持算力擴(kuò)展

-8核ARM Cortex-A55 CPU, 70K DMIPS

-Imagination PowerVR 3D GPU, 200GFLOPS

-車規(guī)級ISP模塊，高達(dá)1Gpixel/s圖像處理能力，支持800萬像素攝像頭輸入

-高性能VPU，支持H.264/H.265/MJPEG編解碼, 4Kp120

-2路MIPI-CSI接口/ 1路Parallel CSI接口/2路MIPI DSI接口

-支持最多9路攝像頭輸入及2路高清顯示

-8路CAN-FD接口/2路千兆以太網(wǎng)/2路PCIe 3.0接口

-內(nèi)置安全島，集成800MHz雙核鎖步ARM Cortex-R5F MCU

典型解決方案框圖

面向量產(chǎn)的APA解決方案（全自動泊車輔助系統(tǒng)）。該方案采用4個魚眼攝像頭和12個超聲波雷達(dá)實現(xiàn)APA功能，基于CV算法，完成對車位的識別和障礙物檢測，結(jié)合超聲波雷達(dá)，適應(yīng)多種車位和工況。

在L2+及以上高階智能駕駛領(lǐng)域，天準(zhǔn)科技、東軟睿馳等Tier 1廠商也在推進(jìn)國產(chǎn)化的域控制器落地方案。

案例介紹：天準(zhǔn)科技TADC系列高階自動駕駛域控制器

天準(zhǔn)推出了基于地平線雙征程5+芯馳X9U+芯馳E3平臺的TADC-D52高配域控制器方案，面向城市NOA和記憶泊車、自動泊車、360環(huán)視等高階自動駕駛場景；以及基于地平線單征程5+芯馳G9H+芯馳E3平臺的TADC-D51中配域控制器方案，面向高速NOA和記憶泊車、自動泊車、360環(huán)視等自動駕駛場景。兩款產(chǎn)品已于2022年8月實現(xiàn)全部功能的一次性點(diǎn)亮，并于2023年3月份完成全部的DV測試并順利通過，將在2023年下半年完成PV測試達(dá)到量產(chǎn)狀態(tài)。

案例介紹：東軟睿馳自動駕駛域控制器X-Box4.0

東軟睿馳自動駕駛域控制器X-Box4.0是基于SDV開發(fā)模式下的全新L2+級別域控制器標(biāo)準(zhǔn)品。東軟睿馳基于芯馳X9系列以及地平線征程5系列人工智能芯片，實現(xiàn)了中國自動駕駛產(chǎn)業(yè)自主化芯片、算法、軟件、硬件在研發(fā)和量產(chǎn)應(yīng)用鏈條方面的全面打通。

全場景芯片布局有助于車廠電子電氣架構(gòu)演進(jìn)

隨著主機(jī)廠電子電氣架構(gòu)的不斷演進(jìn)，在集中式域控制器架構(gòu)的核心主芯片選擇上，理想情況下，主機(jī)廠更愿意選擇同一家車規(guī)級SoC芯片廠商，供應(yīng)鏈更簡單，配合度更緊密，軟硬件的適配性更好，可以快速做一些功能的融合設(shè)計與開發(fā)。從這個角度來說，做核心域控車規(guī)芯片全場景布局的廠商在未來將更具有競爭優(yōu)勢。

以芯馳為例，由于在智艙、智駕、網(wǎng)關(guān)和MCU控制類芯片均有布局，作為芯片廠商芯馳率先推出了面向未來中央計算的架構(gòu)SCCA2.0，給主機(jī)廠提供底層參考。

高性能中央計算單元:采用高性能X9、V9處理器作為開放式計算核心，并集成G9和E3用于高可靠運(yùn)算，CPU總算力達(dá)到300KDMIPS，作為未來汽車的大腦，實現(xiàn)智能座艙、自動駕駛、整車的車身控制，并提供高速網(wǎng)絡(luò)交互和存儲共享服務(wù)等功能，未來芯馳將持續(xù)升級，把上述功能逐步集成到一顆芯片上。

高可靠智能車控單元：采用G9處理器和E3 MCU構(gòu)成的高性能智能車控單元（Vehicle HPC）作為底盤域+動力域的集成控制器，實現(xiàn)底盤和動力的融合以及智能操控。

4個區(qū)域控制器：以高性能高可靠的E3多核MCU為核心，實現(xiàn)在車內(nèi)四個物理區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)交互和各項控制功能。

6個核心單元之間采用10G/1Gbps高性能車載以太網(wǎng)實現(xiàn)互聯(lián)，并采用冗余架構(gòu)，既確保了低延遲高流量的數(shù)據(jù)交換，又能確保安全性。

SCCA2.0是一個足夠開放的系統(tǒng)，既可以全套采用芯馳的全場景芯片方案，也能夠兼容其他的芯片產(chǎn)品，靈活匹配，全面賦能車企。

中央計算，需要將原本不同的域控制器融合在一起，它不僅僅是堆砌算力那么簡單，而是需要在硬件和軟件上，漸進(jìn)式的不斷打通和磨合，因此中央計算不會一蹴而就，它需要芯片廠商和車廠、Tier1以落地量產(chǎn)為目標(biāo)，共同摸索前行。

在傳統(tǒng)分布式架構(gòu)時期，主要由少數(shù)幾家國際巨頭掌握行業(yè)話語權(quán)，希望在電子電氣架構(gòu)變革的過程中，更多的中國廠商能積極參與，為行業(yè)的發(fā)展做出更多貢獻(xiàn)。