整車(chē)功能架構(gòu) --- 智能座艙

一、背景信息

軟件定義汽車(chē)和E/E架構(gòu)轉(zhuǎn)型浪潮下，智能座艙供應(yīng)鏈迎來(lái)變革。軟件定義汽車(chē)趨勢(shì)下，軟件在汽車(chē)中的價(jià)值量占比將不斷上升。主機(jī)廠(chǎng)的核心能力將發(fā)生范式轉(zhuǎn)移：

-> 即從專(zhuān)注于發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)等核心技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)榕嘤陨硐到y(tǒng)性的軟件開(kāi)發(fā)能力，通過(guò)設(shè)立軟件公司和成立軟件研發(fā)部門(mén)等措施來(lái)彌補(bǔ)自身軟件的短板。

-> 另外，汽車(chē) E/E 架構(gòu)從分布式向集中化轉(zhuǎn)型，軟硬件解耦有助于降低零部件生產(chǎn)壁壘，助力硬件供應(yīng)商加速實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化替代，推動(dòng)智能座艙產(chǎn)業(yè)鏈變革

座艙存量和增量軟硬件價(jià)值量發(fā)生變化，為諸多企業(yè)帶來(lái)進(jìn)入契機(jī)智能座艙因具備豐富的功能，價(jià)格相較于傳統(tǒng)座艙顯著上升。座艙單車(chē)價(jià)值量發(fā)生變化，存量硬件、增量硬件和增量軟件涉及新的入局者。硬件方面，高算力SoC芯片逐漸替代低算力的MCU芯片，為高通等消費(fèi)級(jí)芯片廠(chǎng)商帶來(lái)從中控儀表 ECU 到座艙域控制器，以德賽西威為代表的國(guó)內(nèi)Tier1已在布智能域控全套解決方案。新增硬件如HUD、通信模塊的出現(xiàn)為科技公司和訊廠(chǎng)商帶來(lái)入局機(jī)會(huì)。軟件層面，操作軟件定制化和應(yīng)用程序?yàn)橹鳈C(jī)廠(chǎng)主奪的領(lǐng)域，底層操作系統(tǒng)為傳統(tǒng)Tier1的基本盤(pán)。

汽車(chē)座艙智能化，催生Tier 0.5 和 Tier 1.5 等新興。Tier 1業(yè)態(tài)當(dāng)下汽車(chē)座艙系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)鏈條發(fā)生巨大變化，傳統(tǒng)汽車(chē)供應(yīng)鏈自下而上的模式在新智能汽車(chē)時(shí)代不再適用，Tier0.5和Tier1.5的出現(xiàn)賦能汽車(chē)供應(yīng)鏈生態(tài)。以富賽汽車(chē)電子公司為代表 Tier 0.5 作為主機(jī)廠(chǎng)與上游之間的紐帶，向上提供部分集成的軟硬件，向下提出定制化需求:以互聯(lián)網(wǎng)巨頭、科技公司等企業(yè)為主的 Tier 1.5 向 Tier 0.5 提供部分軟硬件支持服務(wù)的同時(shí)，也給 Tier1 提供集成化決策、融合及控制等方面的方案和服務(wù)。

汽車(chē)智能化趨勢(shì)下，智能座艙是最快實(shí)現(xiàn)價(jià)值變現(xiàn)的方向之一，傳統(tǒng)的汽車(chē) BOM 供應(yīng)體系將發(fā)生重大變革。傳統(tǒng)供應(yīng)模式下，Tier2 供應(yīng)商負(fù)責(zé)研發(fā)和生產(chǎn)汽車(chē)零部件，由 Tier 1 進(jìn)行零部件整合并為主機(jī)廠(chǎng)提供一體化產(chǎn)品解決方案。在當(dāng)今“軟件定義汽車(chē)”、軟硬件解耦和汽車(chē)電子架構(gòu)集成化趨勢(shì)下，主機(jī)廠(chǎng)所需的智能座艙系統(tǒng)對(duì)軟件的開(kāi)發(fā)和使用能力提升，Tier 0.5 和Tier 1.5 應(yīng)運(yùn)而生。

智能座艙快速滲透的同時(shí)，座艙硬件、軟件技術(shù)也在不斷發(fā)展。車(chē)載顯示屏、控制芯片、HUD等部件的功能進(jìn)一步演進(jìn)，價(jià)值量逐步提升。智能座艙主要部件的商業(yè)空間將為汽車(chē)電子企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)科技巨頭和信息通訊廠(chǎng)商提供入局機(jī)會(huì)。

二、智能座艙技術(shù)架構(gòu)

汽車(chē)智能座艙的技術(shù)架構(gòu)主要由如下幾個(gè)組成：

-> 硬件層;

-> 系統(tǒng)軟件層;

-> 功能軟件層;

-> 服務(wù)層;

-> 支撐層構(gòu)成。

復(fù)雜的技術(shù)架構(gòu)推動(dòng)了智能座艙產(chǎn)業(yè)鏈變革。

-> 硬件層包括傳感器、內(nèi)存、AI 感知模塊、應(yīng)用處理器(AP)等基本硬件設(shè)備:系統(tǒng)軟件層包括驅(qū)動(dòng)、通信等基本系統(tǒng)軟件;

-> 功能軟件層是完成智能座艙核心功能的層，主要在 AI感知模塊上完成感知，在應(yīng)用處理器上完成上層應(yīng)用;

-> 服務(wù)層，即云服務(wù)體系包含語(yǔ)音識(shí)別、場(chǎng)景網(wǎng)關(guān)等相關(guān)服務(wù);

-> 支撐層系，是支撐軟件的快速開(kāi)發(fā)工具，也可以稱(chēng)為成長(zhǎng)平臺(tái)。

分層的技術(shù)架構(gòu)有利于整合系統(tǒng)資源，推動(dòng)汽車(chē)軟件架構(gòu)由基于信號(hào)的架構(gòu)向基于服務(wù)的架構(gòu)(SOA)轉(zhuǎn)變，大大提升復(fù)雜功能在車(chē)上的落地可能性。

預(yù)計(jì)智能汽車(chē)軟件成本在整體汽車(chē)成本中的占比將從2022年的15%25%，上升至2026年的35%45%

軟件在車(chē)載成本中的占比是一個(gè)復(fù)雜而多變的問(wèn)題。隨著汽車(chē)智能化和網(wǎng)聯(lián)化趨勢(shì)的加強(qiáng)，軟件成本占比預(yù)計(jì)將持續(xù)增長(zhǎng)。然而，車(chē)企和供應(yīng)商也在不斷探索優(yōu)化和降本的途徑，以應(yīng)對(duì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和消費(fèi)者需求的變化。

隨著汽車(chē)智能化和網(wǎng)聯(lián)化水平的不斷提升，軟件在車(chē)載系統(tǒng)中的作用越來(lái)越重要。因此，軟件成本占車(chē)載成本的比例預(yù)計(jì)將持續(xù)增長(zhǎng)。

汽車(chē) E/E 架構(gòu)從分布式趨向集中式，不僅能夠推動(dòng)“智能化”的發(fā)展，還能有效實(shí)現(xiàn)新能源汽車(chē)降本增效。集中式架構(gòu)可以有效減少新能源汽車(chē)整車(chē) ECU 的數(shù)量，避免整車(chē)線(xiàn)束復(fù)雜化布局，推動(dòng)汽車(chē)實(shí)現(xiàn)降本增效，為后續(xù)OTA 的軟件管理提供便利。

隨著車(chē)規(guī)級(jí)芯片運(yùn)算能力、主頻、核心數(shù)等性能不斷迭代進(jìn)步，將助力E衛(wèi) 架構(gòu)集中化轉(zhuǎn)型升級(jí)。

供應(yīng)鏈邊界將隨著 EI架構(gòu)發(fā)展推動(dòng)日趨模糊，零部件供應(yīng)商將需要更強(qiáng)的協(xié)同整合能力，同時(shí)軟硬件解耦有助于降低零部件生產(chǎn)壁壘，推動(dòng)硬件供應(yīng)商加速實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化替代

汽車(chē)電氣化/智能化創(chuàng)造增量零部件，軟件定義汽車(chē)帶來(lái)盈利模式變革，部分車(chē)企會(huì)選擇智能硬件預(yù)埋，OTA 軟件升級(jí)也會(huì)帶來(lái)新的盈利模式，帶動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈微笑曲線(xiàn)更加陡峭。

智能座艙產(chǎn)業(yè)鏈新玩家積極入局，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值重構(gòu)，芯片廠(chǎng)商、軟件提供商和互聯(lián)網(wǎng)科技公司三大新入局者分別搶占SoC芯片、中間層和操作系統(tǒng)等附加值高的領(lǐng)域

汽車(chē)智能座艙主要由軟硬件和人機(jī)交互技術(shù)構(gòu)成，硬件包括液晶儀表盤(pán)、HUD、顯示屏、芯片等，軟件包括操作系統(tǒng)、中間件等，人機(jī)交互技術(shù)包括語(yǔ)音識(shí)別、觸控識(shí)別等技術(shù)

伴隨智能座艙軟硬件的復(fù)雜化程度不斷加深,傳統(tǒng)車(chē)載信息芯片已無(wú)法滿(mǎn)足座艙的算力需求和更新速度，SoC 芯片應(yīng)然而生；

一方面，系統(tǒng)級(jí)SOC芯片高度集成了中央處理器(CPU)、AI處理單元、圖像處理單元(GPU)、深度學(xué)習(xí)加速單元 (NPU)等多個(gè)模塊，能滿(mǎn)足高讀運(yùn)算和復(fù)雜運(yùn)算的需求；

另一方面，主機(jī)廠(chǎng)愈發(fā)傾向于在車(chē)內(nèi)使用硬件預(yù)埋的方式，主機(jī)廠(chǎng)間的算力競(jìng)賽越來(lái)越白熱化,高算力 S0C芯片廠(chǎng)商市場(chǎng)地位將得到進(jìn)一步提升；

高通作為消費(fèi)電子芯片的霸主，目前也是智能座艙的 SoC芯片的全球龍頭，旗下 820à多8155芯片已經(jīng)成為當(dāng)前智能座艙的主流芯片方案

車(chē)載顯示器上游面板廠(chǎng)和中游模組廠(chǎng)憑借自身積累的成熟的軟件開(kāi)發(fā)及軟硬件耦合能力，布局顯示系統(tǒng)集成和智能座艙總成業(yè)務(wù)，在軟件定義汽車(chē)的浪潮下，獲得了直接對(duì)接OEM 廠(chǎng)商的機(jī)會(huì)

SDK(軟件開(kāi)發(fā)工具包): 目前市場(chǎng)以 Tier1和互聯(lián)網(wǎng)科技公司為主，日后主機(jī)廠(chǎng)將搶占份額主機(jī)廠(chǎng)或?qū)?zhēng)奪核心應(yīng)用算法對(duì)一些與用戶(hù)體驗(yàn)交互較強(qiáng)的核心應(yīng)用進(jìn)行自研。

BSP(板級(jí)支持包):傳統(tǒng) Tier 1 的基本盤(pán)，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和主機(jī)廠(chǎng)不考慮底層軟件市場(chǎng)BSP 與底層硬件封裝后，后續(xù)不涉及定制化升級(jí)，車(chē)規(guī)級(jí)軟件開(kāi)發(fā)工作相對(duì)底層。

操作系統(tǒng)定制化:目前市場(chǎng)以 Tier1和軟件公司為主，日后主機(jī)廠(chǎng)將搶占份額:車(chē)機(jī)系統(tǒng)是所有數(shù)據(jù)的入口，爭(zhēng)奪操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)能力，便于后續(xù)進(jìn)行 OTA 升級(jí)和功能的優(yōu)化。

根據(jù)主機(jī)廠(chǎng)軟件能力全面程度和研發(fā)主導(dǎo)能力，主機(jī)廠(chǎng)向軟件轉(zhuǎn)型具有四條路徑:

-> 1、與軟件企業(yè)戰(zhàn)略合作;

-> 2、全棧道技術(shù)布局;

-> 3、同Tier1深度綁定;

-> 4、核心領(lǐng)域重點(diǎn)突破

當(dāng)下汽車(chē)座艙系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)鏈條發(fā)生巨大變化，傳統(tǒng)汽車(chē)供應(yīng)鏈自下而上的模式在新智能汽車(chē)時(shí)代不再適用，Tier0.5和Tier1.5的出現(xiàn)賦能汽車(chē)供應(yīng)鏈生態(tài).

零部件供應(yīng)商、軟件服務(wù)商與主機(jī)廠(chǎng)的關(guān)系變化很大。傳統(tǒng)的零部件供應(yīng)商和主機(jī)廠(chǎng)的關(guān)系是零部件廠(chǎng)商負(fù)責(zé)研發(fā)和生產(chǎn)，主機(jī)廠(chǎng)再把零部件上的最優(yōu)資源集成到車(chē)?yán)?，按照主機(jī)廠(chǎng)對(duì)車(chē)的定位來(lái)打造產(chǎn)品，最終推向市場(chǎng)，面向消費(fèi)者。如今在“軟件定義汽車(chē)”的新形式下，軟件對(duì)于汽車(chē)越來(lái)越重要，軟件在車(chē)上的話(huà)語(yǔ)權(quán)越來(lái)越大，在整車(chē)成本的占比上也越來(lái)越高。### 主機(jī)廠(chǎng)也在根據(jù)目前的形式進(jìn)行調(diào)整，做車(chē)內(nèi)軟件的定義和控制，將技術(shù)能力下探，做車(chē)內(nèi)智能零件的定義，包括底層的SOA架構(gòu)。在這個(gè)過(guò)程中，主機(jī)廠(chǎng)和供應(yīng)商都在增強(qiáng)自身能力。

關(guān)于供應(yīng)鏈未來(lái)關(guān)系的發(fā)展思考①)對(duì)于主機(jī)廠(chǎng)，大型主機(jī)廠(chǎng)基本都在開(kāi)始布局底層S0A架構(gòu)和共同開(kāi)發(fā)體系，未來(lái)主機(jī)廠(chǎng)很可能會(huì)控制一部分S0A架構(gòu)。主機(jī)廠(chǎng)會(huì)去集成各個(gè)零件軟件供應(yīng)商的軟件功能，同時(shí)將硬件整合成ONE BOX體系。

對(duì)于零部件廠(chǎng)商，一方面，要從底層架構(gòu)軟件上更多得支持主機(jī)廠(chǎng)，很多零部件廠(chǎng)商從Tier1變成Tier0.5，從零部件的軟件體系上更多得給主機(jī)廠(chǎng)賦能。另一方面，零部件供應(yīng)商、軟件服務(wù)商要在應(yīng)用層上形成各自的專(zhuān)業(yè)發(fā)展方向，從用戶(hù)體驗(yàn)的角度來(lái)為用戶(hù)提供豐富的應(yīng)用。

名詞解釋

V2X:V2X(VehicletoEvenrything)，V2X是支持車(chē)輛與周?chē)煌ㄏ到y(tǒng)進(jìn)行通信的技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)車(chē)與萬(wàn)物互聯(lián)的技術(shù)，包括Vehicle-to Vehicle(車(chē)與車(chē))，vehicle-to-infrastructure (車(chē)與基礎(chǔ)設(shè)施)，vehicle-to-network(車(chē)與網(wǎng)絡(luò))和vehicle-to-pedestrian(車(chē)與人)。

云計(jì)算:一種資源交付和使用模式，用戶(hù)可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)以自助服務(wù)的形式獲取自身所需要的IT資源。

SaaS:SonwareasaService，軟件即服務(wù)，位于云架構(gòu)上層，是一種軟件交付模式。SaS服務(wù)商將軟件統(tǒng)一部署在自身服務(wù)上，客戶(hù)可根據(jù)自己實(shí)際需求通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)向SaaS服務(wù)商采購(gòu)所需的軟件服務(wù)。

PaaS:PlatfomasaService，平臺(tái)即服務(wù)，位于云架構(gòu)中間層，是一種將軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)作為服務(wù)提供給用戶(hù)使用的云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。

IaaS:InfastruclureasaService，基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)，位于云架構(gòu)底層，把I基礎(chǔ)設(shè)施作為一種服務(wù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)外提供，并根據(jù)用戶(hù)對(duì)資源的實(shí)際使用量或占用量進(jìn)行計(jì)費(fèi)的一種服務(wù)模式。

智能汽車(chē):通過(guò)搭載自主探測(cè)設(shè)備，具備單車(chē)環(huán)境感知能力，能夠進(jìn)行自主決策并安全行駛至目的地的汽車(chē)。

車(chē)聯(lián)網(wǎng):涵蓋車(chē)內(nèi)網(wǎng)、車(chē)際網(wǎng)和車(chē)云網(wǎng)，以特定通信協(xié)議和數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)車(chē)與車(chē)、人、路、平臺(tái)之間信息交換的通信網(wǎng)絡(luò)。

5G: 5th Generation MobileNetworks，第五代移動(dòng)通信技術(shù)，一種具有高數(shù)據(jù)速率、低延遲、高吞吐量特征的數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)。

ADAS:Advanced DrivingAssistantSystem，高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)，通過(guò)傳感器收集環(huán)境信息并分析決策，提醒駕駛員潛在危險(xiǎn)的主動(dòng)安全技術(shù)。

環(huán)境感知:通過(guò)傳感器或自組織網(wǎng)絡(luò)，對(duì)道路、車(chē)輛、行人、交通標(biāo)志等進(jìn)行檢測(cè)和識(shí)別的技術(shù)，目前多用于先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)。

智能決策:對(duì)獲取到的信息進(jìn)行融合、分析判斷車(chē)輛應(yīng)該做出的最優(yōu)決策。

AliOs:由阿里巴巴發(fā)布的面向汽車(chē)、IOT終端、IOT芯片和工業(yè)領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。

IoT: The lntemetofThings，物聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)各種信息傳感器、射頻識(shí)別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器等各種裝置與技術(shù)，實(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體或過(guò)程，采集其聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種需要的信息，通過(guò)各類(lèi)可能的網(wǎng)絡(luò)接入，實(shí)現(xiàn)物與物、物與人的泛在連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品和過(guò)程的智能化感知、識(shí)別和管理。

HUD:Head Up Display，抬頭顯示器，一種利用光學(xué)反射原理將影像和信息投射到玻璃上的裝置。

OBD:On-borad diagnostics，隨車(chē)診斷系統(tǒng)，汽車(chē)檢測(cè)儀器訪(fǎng)問(wèn)汽車(chē)電腦ECU的接口。

ECU:Electronic ControlUnit,電子控制器單元，是利用各種傳感器、總線(xiàn)的數(shù)據(jù)采集與交換，來(lái)判斷車(chē)輛狀態(tài)以及司機(jī)的意圖并通過(guò)執(zhí)行器來(lái)操控汽車(chē)。

IVI:In-VehicleImfotainment，車(chē)載信息娛樂(lè)系統(tǒng)，是采用車(chē)載專(zhuān)用中央處理器，基于車(chē)身總線(xiàn)系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，形成的車(chē)載綜合信息處理系統(tǒng)。流媒體后視鏡:可實(shí)時(shí)觀(guān)察后方路況的后視鏡，通過(guò)高清的外置后視攝像頭對(duì)車(chē)輛后方環(huán)境進(jìn)行拍攝，并把圖像呈現(xiàn)到后視鏡上。

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