域控架構(gòu)正在加速上車
自博世提出電子電氣架構(gòu)發(fā)展趨勢、特斯拉在Model 3上量產(chǎn)中央計(jì)算單元和區(qū)域控制器方案以來,為適應(yīng)軟件定義汽車時(shí)代OTA遠(yuǎn)程更新升級(jí)。當(dāng)前,整個(gè)產(chǎn)業(yè)的電子電氣架構(gòu)正在加速向域控架構(gòu)方向發(fā)展,基于功能劃分的經(jīng)典五域域控架構(gòu)正在快速上車。
自動(dòng)駕駛域
由于自動(dòng)駕駛域控制器產(chǎn)品價(jià)值高,行業(yè)在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的競爭已趨于白熱化階段,共形成傳統(tǒng)外資Tier 1、本土Tier 1、互聯(lián)網(wǎng)科技與軟件公司、整車企業(yè)四大陣營,且四大陣營通過不同的開發(fā)策略已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品量產(chǎn),據(jù)統(tǒng)計(jì)2022年L2級(jí)自動(dòng)駕駛域控制器累計(jì)出貨量已達(dá)到24萬套,宏景智駕、德賽西威等本土Tier1市占率相對(duì)靠前;行泊一體因能進(jìn)一步共用環(huán)境感知傳感器、降本增效而得到快速發(fā)展,目前德賽西威、福瑞泰克等本土多家Tier1已推出了多款行泊一體域控產(chǎn)品,未來兩到三年內(nèi)行泊一體域控制器有望迎來規(guī)模化上車;
智能座艙域
伴隨著座艙智能化、科技化帶來的體驗(yàn)升級(jí),一芯多屏以及融合輔助駕駛功能的座艙域控制器正加速落地,據(jù)統(tǒng)計(jì)2022年智能座艙域控制器累計(jì)出貨量達(dá)到47萬套,以德賽西威為代表的國內(nèi)Tier1正在崛起;
車身域控制器
除了集成車身控制單元以及車身電子元器件之外,進(jìn)一步融合對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高的相關(guān)功能是發(fā)展方向,目前恒潤、東風(fēng)和比亞迪的車身域控制器方案均集成了空調(diào)控制等功能;
底盤域控制器
在高階自動(dòng)駕駛的推動(dòng)下,通過線控底盤來實(shí)現(xiàn)車輛橫向、縱向以及垂直方向的安全執(zhí)行是發(fā)展方向,但底盤懸架、制動(dòng)和轉(zhuǎn)向等系統(tǒng)仍被巨頭壟斷,給底盤域控制器開發(fā)形成較高技術(shù)壁壘,目前國內(nèi)僅蔚來、科博達(dá)、華夏龍暉以及拿森等幾家企業(yè)有相應(yīng)產(chǎn)品推出;
動(dòng)力域控制器
目前主要是集成新能源汽車大三電和小三電以及整車控制器等系統(tǒng)控制功能,VCU+BMS+“XCU”是當(dāng)前動(dòng)力域的主流集成方案;
SoC高性能域控芯片
在域控架構(gòu)下,我國即將上市的中高端車型的自動(dòng)駕駛域和智能座艙域均開始搭載高性能SoC芯片,提高產(chǎn)品競爭力;
未來趨勢
①以功能區(qū)分的域控制器也存在天然的“算力資源浪費(fèi)”和“性能偏科”,而域融合架構(gòu)方案和基于區(qū)域控制器和中央計(jì)算機(jī)方案能進(jìn)一步降低線束數(shù)量和性能整合,有效降低物料成本和提高集中化需求,是下階段域控制器的發(fā)展方向;
②圍繞域融合和中央集成發(fā)展趨勢,許多車企均計(jì)劃在未來幾年內(nèi)加速推出“中央集成+區(qū)域控制器”電子電氣架構(gòu),進(jìn)一步對(duì)整車的控制功能單元進(jìn)行深度集成和融合,同時(shí)圍繞高價(jià)值的自動(dòng)駕駛和智能座艙域控制器,以新勢力為代表的多家主機(jī)廠正在加速供應(yīng)鏈核心環(huán)節(jié)的自主布局;
③基于新四化和E/E架構(gòu)發(fā)展趨勢,預(yù)計(jì)到2025年國內(nèi)域控制器的產(chǎn)值將超過800億。

隨著汽車新四化的快速發(fā)展,整車控制器數(shù)量和軟件代碼數(shù)量均大幅增加,同時(shí)通過OTA技術(shù)升級(jí)保障用戶常用常新的體驗(yàn)也有成為標(biāo)配的趨勢。過去傳統(tǒng)分布式E/E架構(gòu)由于存在數(shù)據(jù)傳輸慢、協(xié)同性差、線束裝配成本高和OTA升級(jí)面臨技術(shù)難題等缺陷已不再適應(yīng)新趨勢下的需求,而以功能劃分的域架構(gòu)具備軟硬解耦、高算力、高傳輸速率以及實(shí)時(shí)更新等技術(shù)優(yōu)勢,不僅能夠解決當(dāng)前分布式架構(gòu)的瓶頸,還能夠進(jìn)一步融合拓展,滿足更多、更快、更安全的產(chǎn)業(yè)新需求。

在域控方案上,目前,無論是車企還是tier1零部件企業(yè)還是以功能為基本邊界進(jìn)行域控制器的開發(fā),通過集成對(duì)應(yīng)專業(yè)領(lǐng)域的相關(guān)功能,產(chǎn)業(yè)界已然形成了“自駕域、座艙域、車身、底盤和動(dòng)力”經(jīng)典五域架構(gòu),但目前由于底盤域和動(dòng)力域等關(guān)鍵核心功能還是被國外壟斷,發(fā)展相對(duì)較慢,“自駕域、座艙域以及車身域“三域架構(gòu)率先開始落地,如華為和大眾MEB平臺(tái)當(dāng)前均采用三域架構(gòu)布局。

由于每個(gè)域集成的功能存在較大差異,如動(dòng)力域主要集成大小三電等控制模塊;底盤域主要集成懸掛、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向以及安全氣囊等控制模塊;車身域主要集成車身電子元器件;自駕域主要集成外界環(huán)境感知傳感器及定位模塊;座艙域主要集成中控、儀表、HUD、娛樂系統(tǒng)等。因而,每個(gè)功能域其實(shí)在開發(fā)過程中對(duì)芯片算法、功能安全以及成本等多方面均存在不同的需求,如對(duì)于自動(dòng)駕駛、座艙域控制器而言,芯片性能、操作系統(tǒng)及算法要求較高,兩者的單車價(jià)值高;而動(dòng)力域、底盤域、自動(dòng)駕駛域功能因涉及出行安全,對(duì)功能安全驗(yàn)證級(jí)別要求高等。

那么域控制器到底是什么呢?
我們理解的域控制器其實(shí)與傳統(tǒng)ECU在硬件組成上基本相同,都包含芯片、電源、主板、I/O接口等,但是域控制器相較于ECU,最大差別在于是能夠?qū)崿F(xiàn)軟硬解耦,通過高算力芯片、系統(tǒng)軟件進(jìn)行功能模塊集成,減少整車ECU的數(shù)量,因而域控制器常被視為汽車運(yùn)算決策中心,是驅(qū)動(dòng)智能汽車軟硬件功能耦合的核心系統(tǒng),其多功能模塊的實(shí)現(xiàn)主要依賴于主控芯片強(qiáng)大的算力及并行處理能力,以及軟件操作系統(tǒng)、中間件和應(yīng)用算法等軟件架構(gòu)與硬件性能的有機(jī)結(jié)合。

從整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈來看,目前域控制器上游核心玩家是SoC芯片和軟件架構(gòu)開發(fā)等供應(yīng)商,在自動(dòng)駕駛和座艙SoC芯片方面,主要還是以國外的企業(yè)為主,國內(nèi)華為、地平線、黑芝麻、芯馳科技開始發(fā)力,未來有望加速在產(chǎn)品端的推廣應(yīng)用;而在域控制器集成開發(fā)供應(yīng)商來看,目前高附加值的座艙域和自駕域是國內(nèi)外大多數(shù)企業(yè)布局的核心,其中自駕域約有50家企業(yè),座艙域也約有25家企業(yè),而對(duì)于底盤域、車身域和動(dòng)力域因涉及的控制功能多,且許多控制單元被國外所壟斷,因而當(dāng)前來看布局相對(duì)較少。

從域控制商業(yè)化落地方式來看,目前圍繞域控制器產(chǎn)業(yè)的各主要參與方,共形成了五種開發(fā)模式。如第一種模式是以特斯拉為代表的主機(jī)廠直接采購芯片并設(shè)計(jì)域控制器方案,由廣達(dá)、和碩等代工廠進(jìn)行域控制開發(fā)的模式,目前國內(nèi)的蔚來汽車ET7的自動(dòng)駕駛域控制器開發(fā)也采用該模式推進(jìn);第二種模式是Tier1供應(yīng)商為主機(jī)廠提供域控制器生產(chǎn),典型的代表為德賽西威+英偉達(dá)+小鵬;第三種模式是Tier1.5主攻域控基礎(chǔ)軟件平臺(tái),以軟件連接產(chǎn)業(yè)鏈上下進(jìn)行開發(fā),如TTTech聯(lián)合上汽成立創(chuàng)時(shí)智駕進(jìn)行域控制器開發(fā);第四種模式是Tier0.5則源于主機(jī)廠全棧自研的訴求,與主機(jī)廠深度綁定開發(fā),如宏景智駕與江淮汽車合資成立域馳智能;德賽西威與富奧股份、一汽集團(tuán)合資成立富賽汽車電子;第五種模式是系統(tǒng)集成商委托ODM/OEM代工域控制器,如百度ACU由偉創(chuàng)力負(fù)責(zé)代工生產(chǎn)等。雖然產(chǎn)業(yè)存在不同的商業(yè)化落地方式,但從目前來看以Tier1供應(yīng)商為主機(jī)廠提供域控制器方案相對(duì)領(lǐng)先。

下面以國內(nèi)tier1德賽西威為代表,重點(diǎn)分析其在自動(dòng)駕駛域控制器和智能座艙域控制器的發(fā)展情況。
德賽西威作為一家深耕座艙電子業(yè)務(wù)超30年的企業(yè),其座艙相關(guān)產(chǎn)品(車載信息娛樂系統(tǒng)、車載控制器、駕駛信息系統(tǒng)等)收入占比超過90%。隨著自動(dòng)駕駛的興起,德賽西威抓住發(fā)展機(jī)遇,于2016年公司成立智能駕駛事業(yè)部,實(shí)現(xiàn)從座艙向自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的擴(kuò)張。經(jīng)過幾年的發(fā)展和積累,目前德賽西威已同時(shí)具有自動(dòng)駕駛域控制器和智能座艙域控制器量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)且完成多代產(chǎn)品的迭代,同時(shí)具備適配域控制器芯片、電子元器件和操作系統(tǒng)等軟硬件開發(fā)能力,在國內(nèi)域控制器領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。
在自駕域方面,德賽西威主要針對(duì)低速泊車和L1-L4自動(dòng)駕駛高速行車兩大場景,已形成了完整的域控制器產(chǎn)品線布局,包含IPU01、IPU02、IPU03等行泊一體方案以及即將要量產(chǎn)的基于英偉達(dá)Orin的IPU04平臺(tái),以多樣化的產(chǎn)品矩陣來滿足不同用戶的需求。目前其四代域控制器產(chǎn)品累計(jì)出貨量已達(dá)數(shù)百萬臺(tái),同時(shí)面向未來跨域融合和中央計(jì)算架構(gòu)的發(fā)展,公司提前布局了IPU 04Pro和IPU05等兩款高性能域控制器,其中IPU 04 Pro預(yù)計(jì)將于2023年量產(chǎn),預(yù)計(jì)將采用英偉達(dá)OrinX+8295+S32G的芯片駕駛,實(shí)現(xiàn)AI算力1000-2000Tops,支持智能駕駛、智能座艙、車身以及網(wǎng)關(guān)的深度融合。

在智能座艙領(lǐng)域,德賽西威在2018年就率先量產(chǎn)了其首款域控制器,截至目前共推出了5款產(chǎn)品,產(chǎn)品線布局完整。另外,面對(duì)一芯多屏的發(fā)展趨勢,德賽西威已完成了硬件隔離(Hardware Partition)和虛擬機(jī)監(jiān)視器(Hypervisor)兩種技術(shù)布局。其中,硬件隔離(Hardware Partition)應(yīng)用于德賽西威2022年推出的國產(chǎn)定制座艙平臺(tái),該平臺(tái)采用芯馳科技X9SP芯片,支撐國產(chǎn)方案的定制開發(fā);虛擬機(jī)監(jiān)視器(Hypervisor)是德賽西威從2019年開始和 BlackBerry 合作推出一機(jī)雙屏虛擬智能座艙域控制器,目前該域控制器方案能夠兼容瑞薩和高通旗下多款芯片,已應(yīng)用于奇瑞、廣汽、理想等旗下車型,同時(shí)基于Hypervisor架構(gòu),德賽正在進(jìn)行全新域控制器的開發(fā),該域控制器將搭載高通第四代座艙芯片8295,已獲得某項(xiàng)目定點(diǎn),能夠?qū)崿F(xiàn)多模融合并集成駕駛輔助功能。