50%中国消费者愿为智能座舱买单，座舱SoC进入混战时代

szy123 · 发表于 2020-2-21 10:47:33

在地平线(HorizonRobotics)联合战略管理咨询公司罗兰贝格(Roland Berger)发布的《智能座舱发展趋势白皮书》中，智能座舱被定义为主要涵盖座舱内饰和座舱电子领域的创新与联动，是拥抱汽车行业发展新兴技术趋势，从消费者应用场景角度出发而构建的人机交互(HMI)体系。
而近期座舱智能化之所以能成为汽车智能化发展的重点，一方面原因在于随着消费者需求层次的不断提升，其对汽车的需求已经从单一的出行工具逐步转变为生活中的“第三空间”，而且他们会逐步将对手机应用的喜好迁移到车载娱乐信息系统上，如导航、音乐、视频、社交功能等，甚至有近50%的中国消费者愿意为数字座舱类体验付费。
另一方面则源于进入2019年后，自动驾驶商业化遇到了不小的挑战，从通用的Cruise到谷歌的Waymo，都推迟了高级别自动驾驶功能的商业落地时间，停留在“路试”或“商业化试运营”阶段。

这是因为自动驾驶的落地不仅要突破自动驾驶域的相关技术，如高算力/低功耗/高功能安全等级要求的AI芯片、视觉感知的技术瓶颈、固态激光雷达的量产和降本、高精地图和高精定位、复杂的感知/决策/控制系统实现等，还需要整车级别的配套升级，例如底盘执行系统的线控和冗余、电子电气架构的升级等，甚至在监管和法规方面也需要配套升级。
而智能座舱功能的落地尽管要整合多个屏幕显示(中控、仪表、抬头等)、驾驶员监控、车联网、娱乐系统及部分辅助驾驶功能，但总体来说，由于不涉及底盘控制，安全压力小，技术实现难度低、成果易感知，有助于迅速提升产品差异化竞争力。因此国内OEM在等待自动驾驶关键技术成熟的档口，开始逐步将精力转移到智能座舱的落地。

智能座舱的演进与趋势

从“电子座舱”到“智能助理”，再到“人机共驾”，直至最终实现“第三生活空间”，智能座舱发展的四个阶段正变得逐渐清晰起来。

[li]阶段1：电子座舱——电子信息系统逐步整合，组成“电子座舱域”，并形成系统分层[/li]在这一阶段，为了满足用户对车载交互体验的新需求，车载中控屏正向高清化、大屏化方向发展,原先的其他显示方式也逐步被“显示屏”替代，如仪表、后视镜被高清液晶仪表、流媒体后视镜替代。此外，很多新的显示方案也开始在座舱中普及，如抬头显示(HUD)、增强现实(AR-HUD)等

[li]阶段2：智能助理——生物识别技术应用，催生驾驶员监控系统迭代，增强车辆感知能力；消费者对车辆智能化功能的期望不仅仅局限在自动驾驶与人机交互。[/li]比如智能座舱系统通过独立感知层，能够拿到足够的感知数据，例如车内视觉(光学)、语音(声学)以及方向盘、刹车踏板、油门踏板、档位、安全带等底盘和车身数据，利用生物识别技术(车舱内主要是人脸识别、声音识别)，来综合判断驾驶员(或其他乘员)的生理状态(人像、脸部特征等)和行为状态(驾驶行为、声音、肢体行为)，做到“理解”人。

[li]阶段3：人机共驾——语音控制和手势控制技术突破，车内软硬件一体化聚合，实现车辆感知精细化；车辆可在上车-行驶-下车的整个用车周期中，为驾乘人主动提供场景化的服务，实现机器自主/半自主决策。[/li]这一阶段关键的驱动因素包括三方面：在电子控制单元(ECU)向域控制器(DCU)的电子架构过度中，车载影音娱乐底层硬件的计算能力快速增强，得以支持一芯多屏；自动驾驶辅助系统(ADAS)的丰富功能增加了驾驶员处理信息的难度，在面临即时性信息处理的需求下，更加需要智能交互与显示；以及AI引擎逐步成熟，大幅提升了智能化体验。

[li]阶段4：第三生活空间——未来汽车使用场景将更加丰富化和生活化，基于车辆位置信息，融合信息、娱乐、订餐、互联等功能，为消费者提供更加便捷的体验。[/li]而除了前文谈到的近期座舱智能化成为汽车智能化发展的重点外，另外三个值得关注的趋势则包括：车辆视觉感知“由外向内”发展，车内感知需求日趋强烈；触摸屏不是交互的“终点”；多模交互要求整合分散的感知能力，催生出“独立感知层”。

例如得益于触控屏幕材质和技术的显著提升(LCD-OLED)、GPU对复杂图像快速处理能力的提升、声音取代屏幕成为新交互方式等，车内视觉感知能够有效支持座舱多样功能和自动驾驶功能的实现。未来，智能座舱的HMI设计也不会局限于触屏交互，而是结合车外环境、车内视觉、语音识别、AR等多种感知手段的多模交互。车载主芯片之外也有可能建立独立的AI计算，即通过使用单颗性能出众的AI感知芯片，实现车外/车内视觉感知及语音识别等多模感知算法。

一颗车载SoC应该具有的品格

德州仪器(TI)Jacinto处理器产品线总经理Curt Moore认为一颗出色的车载SoC芯片应该具备以下几种特质：1.它可以根据一系列应用需求适当地平衡内存、输入/输出和处理核心，达到系统的BOM目标；2.可以适应开放式软件开发方法，使多次使用生成代码、节省在开发和测试中付出的精力成为可能；3.SoC从设计之初就以功能安全为前提来构建，并具备必需的可靠性和产品寿命，使得汽车生产线能够在市场上持续多年。
以高级驾驶辅助系统(ADAS)为例，ADAS解决方案需要从不同类型的摄像头、光学、毫米波雷达和超声波传感器集中提取数据，更复杂的情况中还需要激光雷达和热夜视仪，并将数据转换为车辆的行为情报或者是通过比较从传感器数据提取的特征与高清晰度地图数据来定位车辆。

正如驾驶员必须同时接收多重信息并快速做出安全驾驶决策一样，所有ADAS应用程序对这些传感数据的理解和分析也必须实时进行(新数据每秒到达60次)，这就要求作为数据处理“大脑”的SoC芯片具备足够的扩展性，无论是系统简单还是复杂，SoC芯片都可以进行并行处理，而不需要大幅削减电力、温度、组件和集成成本方面的预算，更不会在以减配ADAS功能或降低系统级别为代价。
而Qualcomm Incorporated总裁安蒙(Cristiano Amon)的看法是，自动驾驶的演进经历了三个阶段，分别是安全、便利和完全自动，汽车的下一个创新浪潮将出现在“便利性”系统领域，即L2+级别自动驾驶。然而，汽车行业目前仍面临诸多重要却复杂的问题，例如解决方案必须保证安全、稳健、高性能、高效散热，非常重要的一点是，解决方案还应该具备可扩展性，即能够通过通用硬件和软件，规模化地应用于不同层级的车型。
他强调说，未来十年，车对云的连接、车对车以及车对行人的连接将是汽车行业发展的关键。因此，必须要对车载信息处理、数字座舱和C-V2X领域给予足够的重视，从而能够更好的赋能车对车、车对基础设施、车对云、车对行人之间的连接，并利用移动技术来变革数字仪表盘、信息影音系统、后座娱乐等驾乘体验。
让我们再把视线转向软件。
近年来，汽车产业电动化、智能化、网联化和共享化的“新四化”改造正逐步从概念步入现实，车载软件的复杂性正在呈指数增长(如今代码已长达1亿5000万行)，这使得开发和维护成本激增，系统的开发必须具有较高性价比，才能实现广泛而有效的利用。同时，系统的路况感知能力越来越强，其功能安全要求也在不断变化和发展，满足严格的汽车质量和可靠性目标成为了必选项。经过摸索，汽车行业近年来逐渐达成了将“软件定义汽车”视作未来发展方向的共识。
软件定义汽车首先定义的是整车的基础架构，想要实现软件定义汽车，整车的电子化架构的调整就显得尤为重要。在未来汽车中，只有使所有电子器件经由一个统一的中央控制器发布指令，再由外部执行控件执行动作，才可以实现真正意义上的软件定义汽车。

在这一概念下，汽车在传统的控制器之上可以叠加域控制层和应用层。域控制层可以统一协调和控制多个底层控制器，而顶层的应用层则能够为汽车提供更多可能。在此之中，域控制层和应用层所有的功能都是由软件来定义的，也正因为此，软件定义汽车能够为汽车提供更多可能。
在软件定义汽车中，无论是车载娱乐系统的应用，辅助驾驶的实现，还是远程遥控、语音交互等功能的融入，都使得汽车变得更有“温度”，也为未来的自动驾驶乃至乘客经济的发展做好了准备。

汽车座舱SoC芯片混战

[li]TI[/li]TI全新Jacinto 7处理器平台系列中首先面世的两款汽车级芯片，即应用于ADAS的TDA4VM处理器和应用于网关系统的DRA829V处理器，既包含了用于加速数据密集型任务的专用加速器(如计算机视觉和深度学习)，又包含了支持功能安全的微控制器，使得汽车厂商和一级供应商能够用单芯片同时支持ASIL-D高安全要求的任务和功能。此外，这两款芯片共享一套软件平台，使得开发人员能够在多个车辆域的应用中重用大量软件投资，从而减轻了系统的复杂度和开发成本。

DRA829V处理器是业界第一款集成了片上PCIe交换机的处理器，同时它还集成了支持8端口千兆支持TSN的以太网交换机，进而能够实现更快的高性能计算和整车通信。而TDA4VM处理器能够使用高分辨率的800万像素前置摄像头，或者同时操作4-6个300万像素摄像头，同时还可以将雷达、激光雷达和超声波等其他多种感知处理融合在一个芯片上。这种多级处理能力使得TDA4VM能够胜任ADAS的中心化处理单元，进而实现自动泊车应用中的环绕视图和图像渲染显示等功能，增强车辆感知能力，实现360度识别感知。

[li]Qualcomm[/li]Snapdragon Ride平台是高通在CES 2020上推出的全新汽车产品组合，包括Snapdragon Ride安全系统级SoC芯片、Snapdragon Ride安全加速器和Snapdragon Ride自动驾驶软件栈，为汽车制造商提供了能够支持自动驾驶系统三个细分领域可扩展的组合式解决方案。即：L1/L2级别主动安全ADAS——面向具备自动紧急制动、交通标志识别和车道保持辅助功能的汽车；L2+级别“便利性”ADAS——面向在高速公路上进行自动驾驶、支持自助泊车，以及可在频繁停车的城市交通环境中进行驾驶的汽车；L4/L5级别完全自动驾驶——面向在城市交通环境中的自动驾驶、机器人出租车和机器人物流。

同时，高通还面向数字座舱内的信息娱乐系统推出了按需激活和即用即付服务，并支持Soft SKU芯片规格软升级能力，它让芯片组可以在外场利用OTA升级来支持新的特性、让用户体验全新的服务。

[li]NXP[/li]东风启辰T90年度改款车型中融入的“启辰智联3.0PLUS”智能座舱由东风日产技术中心、航盛电子和恩智浦联合开发，整合了车家互联、全时在线导航、全新升级的语音交互、手机远程控车、智能安防系统、全场景账号服务系统、高品质娱乐体验、智能车联服务等八大功能场景，NXP i.MX8 QuadMax处理器平台在其中扮演了重要角色。
i.MX 8QuadMax具有安全域分区功能，通过四块呈现独立内容的高清屏幕或4K屏幕提供多显示屏汽车应用，帮助驾驶员优化信息娱乐体验。硬件分区架构和功能，可以在没有管理程序的情况下运行多个操作系统，确保其他eCockpit子系统(包括安全关键型显示器)正常运行。此外，最新的i.MX 8处理器集成了高级安全技术和标准，包括加密引导、椭圆曲线加密和安全密钥存储，并且支持AES、SHE及其他汽车安全标准——全部整合到单个AEC-Q100 3级认证设备中。

基于恩智浦i.MX 8QuadMax的模拟电子座舱

[li]Intel[/li]英特尔凌动处理器A3900系列是专门为车载体验所设计的处理器，能够支持车载信息娱乐系统、数字仪表、后座娱乐和高级驾驶辅助系统。截至目前，包括宝马、特斯拉等在内的多家汽车厂商都量产了基于Apollo Lake的下一代娱乐与仪表系统。在中国，超过5家中国车厂将在2019年和2020年量产搭载Apollo Lake的新一代车型。到2020年，Apollo Lake有望占据全球30%至40%的市场份额。
此外，随着多核高算力的微控制器或SoC被越来越多的应用到车内电子电气系统中，把更多的计算和控制任务做集中处理成为了主流趋势，也被称之为ECU融合参考方案。这种集中化的框架内，用一颗计算力更强的ECU取代以往多颗ECU，辅以虚拟化和硬件隔离技术，可以把更多不同的计算和控制任务集成在一起，显著降低了系统的硬件成本和软件复杂度和依赖性。
可以预见的是，随着手机领域芯片厂商三星、高通、联发科、华为等的加入，汽车座舱SoC领域的产品迭代速度很有可能会像手机芯片一样快速，产品生命周期缩短，竞争程度加剧，给传统汽车SoC芯片厂家NXP、瑞萨和德州仪器带来较大竞争压力。