2023中国车载智能计算平台发展前瞻性研究报告

系列报告 “CHINASMARTELECTRICVEHICLE”SERIESREPORT 2023中国车载智能计算平台发展前瞻性研究报告 亿欧智库https://www.iyiou.com/researchCopyrightreservedtoEOIntelligence,July2023 亿欧智库： 更懂中国智能电动汽车的第三方研究机构 前言 中国车载智能计算平台发展进程 新势力、部分自主车企已率先进入域集中架构阶段，合资、外资车企陆续跟进。“蔚小理”、上汽等头部企业开始尝试探索跨域融合架构与中央计算架构。随着主机厂对于车载智能计算平台的发力，2023年将是主机厂量产下一代“整车集中+区域控制方案”的关键时间节点。亿欧智库预测，随着超高算力计算平台的量产、软件技术的快速迭代，中央计算架构会在未来3-5年内实现量产。 行泊一体功能的火爆使域控制器的重要性得到验证，目前国内已有多家企业发布了相关产品，并持续深耕更具有性价比的产品方案，做到“脚踏实地”。2023年随着更高级别智能驾驶功能的量产以及更具智能化的座舱产品推出，跨域高性能计算平台（HPC）成为智能电动汽车产业上下游接下来所关注的核心模块，开始“仰望星空”。 主机厂对于车载智能计算平台的关注度逐渐提高，使本土供应商在2023年有望凭借车载智能计算平台获得先发优势与弯道超车的最佳机遇。整车E/E架构的终局——中央计算尚未实现，亿欧智库认为车载智能计算平台的发展与竞争将长期持续地为产业链上下游企业带来发展机遇。同时，亿欧智库也认为还有很多产业与企业的问题，值得行业进一步思考与探究。 关于《2023中国车载智能计算平台发展前瞻性研究报告》 从车载智能计算平台产业链来看，主要玩家分别为SoC芯片企业、软件平台企业、Tier1企业以及主机厂。本土域控供应商核心竞争力的逐步提升，打破了原有市场固态的产品形态和行业分工，也为车企在打造行泊一体功能时提供了更加多元化的合作模式，使车企可以根据自身需求进行定制化的方案部署。 中国车载智能计算平台的发展过程中，为本土供应商带来弯道超车机会的同时也使本土供应商面临更多挑战，基于此亿欧智库撰写此份报告。《2023中国车载智能计算平台发展前瞻性研究报告》聚焦于中国车载智能计算平台发展研究，全面、深度的分析与研究当前 中国车载智能计算平台发展现状、市场格局等，以及HPC/中央计算平台的发展预测，为行业的发展打造一份可以参考的“塔灯”报告。 目录 CONTENTS 01 中国车载智能计算平台发展综述 1.1车载智能计算平台技术原理与组成部分 1.2车载智能计算平台发展驱动因素研究 1.3车载智能计算平台演进路线及发展进程解析 1.4车载智能计算平台产业链拆解 02 中国车载智能计算平台发展路径分析-域集中架构 2.2中国域控制器市场规模预测 2.1域控制器市场现状与相关技术分析 03 中国车载智能计算平台发展路径分析-跨域架构 3.1跨域融合HPC市场现状与相关技术分析 3.2跨域融合前瞻布局企业分析 3.3跨域融合面临挑战以及未来产业格局 04 中国车载智能计算平台发展前瞻分析-中央计算平台 4.1中央计算平台架构发展面临挑战 4.2中央计算平台架构布局企业分析 05 车载智能计算平台对SEV产业未来影响展望 目录 CONTENTS 01中国车载智能计算平台发展综述 1.1车载智能计算平台技术原理与组成部分 1.2车载智能计算平台发展驱动因素研究 1.3车载智能计算平台演进路线及发展进程解析 1.4车载智能计算平台产业链拆解 02 中国车载智能计算平台发展路径分析-域集中架构 2.2中国域控制器市场规模预测 2.1域控制器市场现状与相关技术分析 03 中国车载智能计算平台发展路径分析-跨域架构 3.1跨域融合HPC市场现状与相关技术分析 3.2跨域融合前瞻布局企业分析 3.3跨域融合面临挑战以及未来产业格局 04 中国车载智能计算平台发展前瞻分析-中央计算平台 4.1中央计算平台架构发展面临挑战 4.2中央计算平台架构布局企业分析 05 车载智能计算平台对SEV产业未来影响展望 车载智能计算平台的功能实现需要丰富的硬件资源和复杂的软件支持。不同硬件资源的集成形成计算平台的硬件架构，将复杂的软件分层化处理构成了计算平台的软件架构。计算平台硬件架构中的主控芯片集成了多个和多类计算单元，如CPU、GPU等，通常还包含了音频、多媒体、显示、安全、通信、AI计算等子单元，不同种类的计算单元有各自的优势，分别负责不同任务。 软件架构包括系统软件、功能软件以及上层的应用软件。系统软件负责承上启下，实现应用软件与物理硬件分离；功能软件为智驾、座舱功能提供共性功能模块；应用软件实现具体智驾、座舱功能，开发者可根据自身产品功能定义，利用功能软件层提供的基础库，设计具体应用功能。 智能驾驶功能 智能座舱功能 感知 决策 预测 规划 定位 控制 应用软件 功能软件 基础功能（安全、通讯、存储等） 软件 中间件 操作系统 系统软件 芯片驱动 虚拟机 智能驾驶/智能座舱/网联等多核异构分布架构 硬件 能台 车载智计算平 网联服务 Hypervisor MCAL BSP BSP AUTOSARClassic RTOS(QNX/VxWORKS) 应用OS(AGL/Android) AdaptiveAUTOSAR/其他中间件 基础算法（AI算法、控制算法等） …… 控制单元-MCU 计算单元-CPU AI单元-GPU/FPGA/ASCI… 亿欧智库：智能电动汽车车载智能计算平台架构 安全体系 工具链 ACC FCW …… L3、L4、L5应用 信息娱乐 HMI 生活服务 …… 高等级智能驾驶实现过程中需要一个强大的“大脑”来统一实时分析、处理海量的数据与进行复杂的逻辑运算，因此对其计算能力的要求非常高。车载智能计算平台本质是嵌入式系统，相比于汽车传统控制器ECU，其硬件和软件的复杂度更高，算力更高，功能更强。车载智能计算平台的发展应用成为高等级智能驾驶功能呢实现的唯一可行方案。 硬件层，汽车传统ECU主要采用MCU实现简单的计算和逻辑判断。智能计算平台通常使用单个甚至多个集成CPU、GPU、FPGA或AISC的SoC，可实现大量数据并行计算和复杂的逻辑功能。软件层，传统ECU软件架构较为简单，部分功能简单的控制器甚至不需要使用操作系统和中间件。车载智能计算平台软件架构更复杂，自下而上包括虚拟机、操作系统、中间件、功能软件和应用软件。 感 车载智能计算平台 …… …… 中央集中式 感知 决策 执行 架构 车端 预测规划决策 知定位融合 毫米波雷达 超声波雷达 T-box 激光雷达 摄像头 仪表中控 其他感知硬件 发动机+变速器/电机 BMS 动力域控制器 气囊 雨刷 车灯 门窗 车身域控制器 …… 转向系统 制动系统 底盘域控制器 亿欧智库：高等级智能驾驶功能系统沟通：感知、决策、执行 卫星定位 交通设施其他车辆 交通设施其他车辆 虚拟机 中间件 基础应用 功能软件 应用软件 操作系统 E/E 云端/V2X 传统控制器 车载智能计算平台 软件 硬件 车载计算平台成为实现高等级智能驾驶功能唯一方案 硬件 操作系统 中间件 MCU 应用软件 硬件：片内引入专用计算单元、板上集成多SoC的高算力异构架构 软件：高度分层化与模块化，支持实时和非实时操作系统，基于SOA架构设计。 特点：高算力，处理大容量运算和复杂逻辑，应 用功能多样，拓展性强 硬件：基于MCU的单片机系统 软件：以实时操作系统OSEK为主，基于CPAUTOSAR框架 特点：处理基本运算和逻辑判断，功能专一， 实时性和安全性强 在感知、交互、场景应用持续升级的背景下，座舱芯片需支撑大规模传感器数据处理、持续攀升的AI算法数量与海量应用软件服务，座舱数据量与处理需求将超过手机，算力需求飞速增长。车载计算平台多采用异构芯片硬件方案，异构芯片硬件方案包括采用单板卡集成多种架构芯片的方案，以及采用同时集成多个架构单元的SoC芯片的方案。车载计算平台可通过提高单芯片算力、复制堆叠计算单元等方式实现算力的弹性拓展。 传统功能汽车采用分布式电子电气架构，离散化的ECU软硬件紧耦合且各ECU之间独立性较强，硬件资源无法共享且形成数据孤岛，对用户新需求反馈的整体周期长达20个月以上，难以形成持续快速迭代的软件开发模式。软件定义汽车开发模式可以通过硬件预埋，软件持续优化升级的方式实现用户体验提升，其核心是车载计算的集中化发展，高集成化的域控制器、HPC成为关键。 务个 推性 荐化 服 出行场景 驾驶舱系统 娱乐场景 车生活场景 信息娱乐系统 社交场景其他系统 机器主动式交互 场景引擎 + + + 服务应用 车端场景 模态融合 生物识别 虹膜识别 手势识别 触屏识别 人脸识别 语音识别 用户兴趣 汽车座舱功能的实现从输入至输出涉及多模块多环节，复杂程度逐渐提升，对于算力的需求剧增 车辆数据用户数据环境数据交通数据 DMS摄像头多音区麦克风车内毫米波雷达近车外摄像头车辆信息输入车外前视摄像头…… 软件定义汽车开发模式通过软硬件解耦，将车辆硬件与软件开发流程与周期分离； 通过软件持续迭代，满足用户需求，持续获取市场反馈并加以改进优化，形成软件研发数据闭环。 A版本 B版本 软件开发周期分离 免费 付费 OTA 版本1 OTA 版本2 OTA 版本N 功能1 功能N 售出 SOP 车辆开发周期（3年） 硬件 软件 车载计算平台集中化发展 车辆使用周期（5年+N年） 软件持续迭代满足用户个性化和长尾需求 新需求驱动车辆换置基础软件/功能 用户需求反馈实时更新，长期形成数据闭环 付费软件/功能 软件定义汽车开发模式 遵循整车E/E架构发展路径，车载智能计算平台的发展历程可分为三大阶段，分别为分布式E/E架构平台（包括模块化架构与功能集成架构）、域集中式E/E架构平台（包括域集中架构与域融合架构）以及最终的中央集中式E/E架构平台。 目前国内已有多家企业发布了相关产品，并持续深耕更具有性价比的产品方案。随着E/E架构的升级至域融合架构阶段（本质上仍属于域集中式E/E架构），各域功能之间会实现跨域融合，高性能计算平台（跨域融合HPC）也将在2023年迎来量产。主机厂对于车载智能计算平台的关注度逐渐提高，使本土供应商可凭借车载智能计算平台获得先发优势与弯道超车的最佳机遇。 亿欧智库：整车E/E架构升级，车载智能计算平台不断演进，2023年下一代跨域融合HPC成为热点 超级电脑 车载云计算 时间 2025年 之后 2023年 -2025年 2021年 -2023年 2021年 中央集中式 E/E架构 域集中式 E/E架构 功能集成 域集中 中央计算 域融合 GW 超级电脑 域控制器整合为超级电脑 域控制器整合 域控制器产生，基础控制其标准化 ECU整合，集成软硬件 智能驾驶域的功能和座舱域的功能进行跨域融合，形成一个更高性能的舱驾融合HPC。 泊车功能与行车功能融合，出现行泊一体技术方案即智能驾驶域控方案。 之前模块化GW 各功能都有一个对应的模块 新势力、部分自主车企（长城、比亚迪、吉利等）已率先进入域集中架构阶段，合资、外资车企陆续跟进，当中部分领先企业已开始尝试探索跨域融合架构与中央计算架构。当前形成了两种主流的跨域融合方案：按功能融合、按位置融合。 按功能融合是将全车划分为整车控制（vehicledomaincontroller,VDC）、智能驾驶（ADASdomaincontroller,ADC）、智能座舱 （cockpitdomaincontroller,CDC）三大功能域，分别实现车辆行驶、自动驾驶、信息娱乐等功能。按位置融合是采用区集中式（ZonalE/EA），按照汽车的物理空间