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現在汽車的電子電氣架構逐步在更新，越來越多的ECU進行整合，從原來的分布式階段逐步演進到域控制器和中央計算架構。在架構演進過程中，支撐這一變革的底層芯片也在逐步發展，越來越多的主機廠關注的是一整套的解決方案，而不是獨立的芯片解決單獨的區域。面向未來電子電氣架構核心區域進行全場景布局的芯片廠商，將具備更明顯的競爭優勢。
主流OEM電子電氣架構的演變進度
博世認為汽車電子電氣架構演變路徑為分布式、域集中、中央集中式。電子電氣架構逐步成為汽車產品的一個核心技術，過去汽車上的控制器相互獨立，軟件為嵌入式，整車做最終的集成即可，隨著分布式架構朝著域控制器，主機廠自己掌握中央控制系統，否則就會失去對汽車產品的控制權。
特斯拉Model3開啟了電子架構的變化，實現了中央域控制架構的雛形，被行業認為在電子電氣架構方面領先傳統車企6年以上。大部分車企的跨域電子電氣架構在2023年量產，比如今年量產的小鵬G9；一些傳統車企電子架構仍處于功能域早期，呈現“分布式ECU+域控制器”的過渡形態，向“中央計算單元+區域控制器”將可能耗時3-10年。我們來看看主流的主機廠和tier1的電子電氣架構發展進程。
1.1 大眾的電子電氣架構
大眾汽車MQB平臺在2012年研發出來，到現在已經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。目前大眾的ID系列的電子電氣架構還處于E3 1.1版，在今年的PPE平臺上搭載E3 1.2版本，從路徑規劃來看在2025年才能進化到E3 2.0版。
大眾的MEB平臺（首款車ID3）的E3架構
E3架構即由3個車輛應用服務器（ICAS，即In-Car Application ）組成的新型集中式EE架構，具體包括：車輛控制服務器（ICAS1）、智能駕駛服務器（ICAS2）和智能座艙域（ICAS3）；其中智能駕駛域ICAS2還在開發過程中，量產車型上搭載的依然是分布式架構方案。
綜合來看，大眾還是比較穩扎穩打，一步一步進行漸進式的架構推進，并沒有直接采用中央式架構，由此看的出來大眾是那種穩中求勝的選手。
1.2 小鵬的電子電氣架構
小鵬的電子電氣架構最近這幾年的演進非常不錯，在G3采用的電子架構還是傳統的架構時，在P7就升級為功能域控制器，而且該電子電氣架構在那個時間節點都是非常領先的。
小鵬P7的搭載的第二代電子電氣架構， ECU數量減少了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儀表、中控導航和智能車身控制的大部分功能，而且集成中央網。
在剛剛量產的G9車型中，小鵬的電子電氣架構已經迭代到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的量產車。
通過上圖可以看到X-EEA 3.0硬件架構方面，采用了中央超算+區域控制的硬件架構，中央超算包括車控、座艙、智駕3個域控制器，區域控制器分為左右控制器，將更多控制件分區，類似于特斯拉的架構，采用就近分配的原則，分區接管相應功能，大幅縮減線束。
1.3 特斯拉的電子電氣架構
特斯拉在電子電氣架構方面是先驅者，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 的部分控制器出現跨網段的特征，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，實現中央計算+區域控制器的框架。
Model 3 標志著特斯拉從域控制器的階段直接進入多域控制器階段。單個控制器可以對接到傳統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據，對其進行分析，最終發出控制的指令。
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演進的本質原因，是不斷把車輛功能的控制權收回到自主開發的過程，model3的自動駕駛模塊、娛樂控制模塊、其他區域控制器、熱管理都是自己進行開發設計，實現了關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，通過軟件更新實現剎車距離變短。
大部分企業規劃的跨域融合的電子電氣架構在2022年和2023年量產，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+區域控制器的電子電氣架構，從而實現軟硬件進一步的集成化，讓車廠對于軟件的控制權往回收。
頭部主機廠公布的下一代電子電氣架構，將實現車輛功能域的進一步集成：“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+若干網關）邁進，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，越來越多的主機廠關注的是一整套的解決方案，而不是獨立的芯片解決單獨的區域。除了主機廠外，Tier 1和芯片廠商也在深入探索跨域融合和中央計算架構的演進，在產品、架構和解決方案上與主機廠節奏保持一致。
核心域控芯片競爭格局
如果我們按照整車三大架構來進行分析：
根據安全性排序：車身底盤動力域>自動駕駛域>座艙域
從產品形態變化、產業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，能夠看到主機廠在座艙方面的嘗試最為激進，最典型的代表就是車內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，因此無論是產品形態還是產業鏈的格局，相對變化都較小。而自動駕駛域因為對算力要求遠超從前，因此產業鏈逐步增加了新的供應商。
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聯用戶體驗感受的，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的車載芯片公司，都在全力以赴進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.海外手機領域的廠商，主打高端市場：聯發科、三星、高通等。
3.國內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、外設都有更高的要求，特別是安全層面，這樣才能更好地保護用戶在智能座艙的數據安全和穩定性。
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用對強大的計算能力、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、中控娛樂導航、副駕娛樂、抬頭顯示、電子后視鏡、DMS駕駛員監測系統、OMS乘客監測系統、虛擬空調面板、360環視+APA自動泊車輔助、DVR行車記錄儀、語音系統等所有座艙功能，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、CAN-FD，能夠以較小造價無縫銜接應用于車載系統。該款處理器還采用了包含Cortex-R5雙核鎖步模式的安全島，能應用于對安全性能要求嚴苛的場景。
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到ASIL-B的功能安全，在安卓中控死機的情況下，依舊能保障儀表的正常運行。
剛過去不久的上海車展上，芯馳發布了X9系列的最新產品X9SP。
X9SP產品特性
- 12核ARM Cortex-A55處理器，100KDMIPS
- Imagination PowerVR 3D GPU，220GFLOPS
- 針對汽車應用場景優化的NPU， 8 TOPS
- 車規級ISP，高達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
- 內置安全島，集成一組800MHz雙核鎖步ARM Cortex-R5F MCU
-?內置硬件安全模塊，集成一組800MHz雙核鎖步ARM Cortex-R5F MCU，支持國密認證SM2/SM3/SM4/SM9
- 支持9個攝像頭輸入，覆蓋360環視、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的獨立運行，大大降低了開發難度，提升了系統資源的運行效率。在性能顯著提升的同時，X9SP和前一代產品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個月左右就可實現車型快速量產，最大程度優化開發成本，并同時大大降低研發投入。
從性能、安全認證等指標來看，芯馳座艙產品已經達到國際一流水平，是國內創新型車芯廠商中座艙芯片量產進度最快的企業之一，擁有幾十個重磅定點車型。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上市；同時，芯馳與斑馬智行聯合發布智能座艙生態化平臺，推進艙行泊一體落地。
案例介紹：高通8155處理器
高通驍龍8155是由消費芯片“魔改”而來的芯片，采用1+3+4的8核心設計，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算力可以達到8TOPS，能夠實現藍牙5.0、WI-FI6等連接能力。
高通8155的性能比較強，不過因為基于手機芯片改進而來，其本質是耐用的消費電子芯片，在電路設計之初沒有考慮ECC這類汽車芯片需要的功能。如果因為干擾或內部數據傳輸總線隨機的錯誤，其車內顯示屏就無法正常工作或者不完整，表現為顯示花屏、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。
當下，行泊一體域控制器需求正在全面爆發階段。
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 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 12 個超聲波雷達，即 11V5R12USS 行泊一體化解決方案。其系統框圖如上圖所示，TDA4VM_A 接入了四個全景攝像頭和兩個前向攝像頭。TDA4VM_B 接入了四個側視攝像頭和一個前向攝像頭。
行車方面可實現盲區檢測 (BSD)、開門預警 (DOW)、車道偏離預警 (LCW)、前向碰撞預警 (FCW)、智能遠光燈控制 (IHC)、前方穿行預警 (FCTA)、后方穿行預警 (RCTA)、后方碰撞預警 (RCW)、自適應巡航 (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)、自動輔助導航駕駛 (NOA) 等功能；
泊車方面可實現全景功能 (AVM)、自動泊車輔助 (APA)、遙控泊車輔助 (RPA)、家庭區域記憶泊車 (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+單芯片量產解決方案V9P，CPU性能70KDMIPS，GPU達200GFLOPS，整體AI性能20TOPS，在單個芯片上即可實現AEB（自動緊急剎車）、ACC（自適應巡航）、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環視。V9P內置獨立安全島，無需外置MCU便可實現真正的單芯片行泊一體方案，有效地節約系統成本。
產品特性：
-NPU整體算力達20TOPS，同時支持算力擴展
-8核ARM Cortex-A55 CPU, 70K DMIPS
-Imagination PowerVR 3D GPU, 200GFLOPS
-車規級ISP模塊，高達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/2路PCIe 3.0接口
-內置安全島，集成800MHz雙核鎖步ARM Cortex-R5F MCU
典型解決方案框圖
面向量產的APA解決方案（全自動泊車輔助系統）。該方案采用4個魚眼攝像頭和12個超聲波雷達實現APA功能，基于CV算法，完成對車位的識別和障礙物檢測，結合超聲波雷達，適應多種車位和工況。
在L2+及以上高階智能駕駛領域，天準科技、東軟睿馳等Tier 1廠商也在推進國產化的域控制器落地方案。
案例介紹：天準科技TADC系列高階自動駕駛域控制器
天準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環視等自動駕駛場景。兩款產品已于2022年8月實現全部功能的一次性點亮，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測試達到量產狀態。
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開發模式下的全新L2+級別域控制器標準品。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，實現了中國自動駕駛產業自主化芯片、算法、軟件、硬件在研發和量產應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演進
隨著主機廠電子電氣架構的不斷演進，在集中式域控制器架構的核心主芯片選擇上，理想情況下，主機廠更愿意選擇同一家車規級SoC芯片廠商，供應鏈更簡單，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計與開發。從這個角度來說，做核心域控車規芯片全場景布局的廠商在未來將更具有競爭優勢。
以芯馳為例，由于在智艙、智駕、網關和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SCCA2.0，給主機廠提供底層參考。
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用于高可靠運算，CPU總算力達到300KDMIPS，作為未來汽車的大腦，實現智能座艙、自動駕駛、整車的車身控制，并提供高速網絡交互和存儲共享服務等功能，未來芯馳將持續升級，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，實現底盤和動力的融合以及智能操控。
4個區域控制器：以高性能高可靠的E3多核MCU為核心，實現在車內四個物理區域內的數據交互和各項控制功能。
6個核心單元之間采用10G/1Gbps高性能車載以太網實現互聯，并采用冗余架構，既確保了低延遲高流量的數據交換，又能確保安全性。
SCCA2.0是一個足夠開放的系統，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以落地量產為目標，共同摸索前行。
在傳統分布式架構時期，主要由少數幾家國際巨頭掌握行業話語權，希望在電子電氣架構變革的過程中，更多的中國廠商能積極參與，為行業的發展做出更多貢獻。
編輯：黃飛
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工商網監
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