1、域控制器:汽车电子电气架构由分布向集中的产物
1.1 域控制器:满足电子电气架构集成化需求
近年来,随着汽车智能化进程的不断推进,汽车呈现显著的功能集成化趋势。相比于结 构较为复杂的燃油车,新能源汽车在车辆结构、动力系统、操控难度上都更容易向智能 化发展。为满足当前汽车电子电气架构从分布式向集中式进行集成的需求,域控制器 应运而生。 传统汽车的分布式电子电气架构过于复杂且难以快速迭代升级。传统汽车的电子电气 架构一般采用分布式,其控制中枢由电子控制单元ECU通过CAN总线和LIN总线连接, 在传感器、电源及通信芯片、执行器等零部件的配合下,实现对汽车状态与功能的操控。 每个控制系统采用单独的 ECU,不同的电控系统功能保持独立性,每增加一个功能就需 要增加一个 ECU,因此传统汽车智能功能的增加和升级主要依赖于 ECU 和传感器数量 的累加。随着整车电子电气产品应用的增加,单车 ECU 数量激增,分布式电子电气架 构由于算力分散、布线复杂、软硬件耦合深、通信带宽瓶颈等缺点而无法适应汽车智 能化的进一步发展,正向域集中式架构迈进。
域和域控制器推动汽车电子电气架构由分布式到集中式发展,并能在电动智能时代实 现功能快速升级。在电子化和智能化发展的需要下,传统的分布式架构逐渐进化为域集 中式架构,“域”和“域控制器”产生。域控制器最早由博世、大陆、德尔福等 Tier1厂 商提出,通过利用处理能力更强的多核 CPU/GPU 芯片,引入以太 并将分散的 ECU 集 成为运算能力更强的域控制器来相对集中地控制每个域,从而解决分布式架构存在的成 本、算力等局限性。
域集中式架构的优势主要包括: 1)域集中式架构可以节约成本、降低装配难度。在分布式架构中,随着 ECU 数量增加 产生的大量内部通信需求,导致线束成本增加并加大装配难度;而域集中式架构将传感 与处理分开,传感器和 ECU 不再一对一,管理更便捷,有效减少了 ECU 和线束的数量, 从而降低硬件成本和人工安装成本,同时更有利于部件布局。 2)域集中式架构可以提高通信效率,实现软硬件解耦,便于整车 OTA 升级。分布式 架构中,来自不同供应商的 ECU 的软件开发框架和底层代码不同,导致冗余,并提高 维护和 OTA 统一升级难度;而域集中式架构做到对各 ECU 进行统一管理与信息交互, 统一软件底层开发框架,从而便于未来的 OTA 升级和拓展功能的实现。 3)域集中式架构能进一步集中算力,减少冗余。分布式架构中的各个 ECU 之间算力无 法协同,相互冗余,产生极大浪费。而域控制架构将原本分散的 ECU 进行算力集中, 统一处理数据,减少算力冗余,更能满足高阶自动驾驶对于算力的高要求。
1.2 五大功能域划分:动力域、底盘域、智能座舱域、自动驾驶域、车身域
基于功能集中分区,博世等传统 Tier1将汽车电子控制系统分为动力域(安全)、底盘域 (车辆运动)、座舱域(娱乐信息)、自动驾驶域(驾驶辅助)和车身域(车身电子)五 域。
动力域用于动力总成的优化与控制,同时兼具电气智能故障诊断、智能节电、总线通 信等功能。动力域控制器是一种智能化的动力总成管理单元,借助 CAN/FLEXRAY 实现 变速器管理,引整管理电池监控交流发电机调节。其优势在于为多种动力系统单元(内 燃机、电动机发电机、电池、变速箱)计算和分配扭矩、通过预判驾驶策略实现 CO2 减排、通信 关等,主要用于动力总成的优化与控制,同时兼具电气智能故障诊断、智 能节电、总线通信等功能。 底盘域将集成整车制动、转向、悬架等车辆横向、纵向、垂向相关的控制功能,实现 一体化控制。传动系统负责把发动机的动力传给驱动轮,可以分为机械式、液力式和电 力等;行驶系统把汽车各个部分连成一个整体并对全车起支承作用;转向系统保证汽车 能按驾驶员的意愿进行直线或转向行驶;制动系统迫使路面在汽车车轮上施加一定的与 汽车行驶方向相反的外力,对汽车进行一定程度的强制制动,其功能是减速停车、驻车 制动。底盘域可在传动系统、行驶系统以及制动系统中集成多种功能,较为常见的有空 气弹簧的控制、悬架阻尼器的控制、后轮转向功能、电子稳定杆功能、转向柱位置控制 功能等。若提前预留足够的算力,底盘域将集成整车制动、转向、悬架等车辆横向、纵 向、垂向相关的控制功能,实现一体化控制。实现底盘域的功能,需要实现底盘域驱动、 制动和转向算法的集成。
智能座舱域将 HUD(抬头显示)、仪表、车载信息娱乐等座舱电子集成,实现“一芯多 屏”。智能座舱的构成部件主要包括全液晶仪表、大屏中控系统、车载信息娱乐系统、 抬头显示系统、流媒体后视镜等,座舱域控制器通过以太 /MOST/CAN,实现抬头显 示、仪表盘、导航等部件的融合,不仅具有传统座舱电子部件,还进一步整合智能驾驶 ADAS 系统和车联 V2X 系统,从而进一步优化智能驾驶、车载互联、信息娱乐等功能。 智能座舱域可以实现“独立感知”和“交互方式升级”。一方面,车辆具有“感知”人 的能力。另一方面,车内交互方式从仅有“物理按键交互”升级至“触屏交互”、“语音 交互”、“手势交互”并存的状态,体验感更好。
自动驾驶域能够使车辆具备多传感器融合、定位、路径规划、决策控制、图像识别、 高速通讯、数据处理的能力。自动驾驶域通常需要外接多个摄像头、毫米波雷达、激光 雷达等等车载传感器来感知周围环境,通过传感器数据处理及多传感器信息融合,以及 适当的工作模型制定相应的策略,进行决策与规划。域控制器的输入为各项传感器的数 据,所进行的算法处理涵盖了感知、决策、控制三个层面,最终将输出传送至执行机构, 进行车辆的横纵向控制。自动驾驶域所集成的功能基本不涉及机械部件,且与座舱域交 互密切,并和智能座舱域一样需要处理大量数据,对算力要求较高,因此需要匹配核心 运算力强的芯片,来满足自动驾驶的算力需求,简化设备,大大提高系统的集成度。
车身域将集成传统 BCM 功能和空调风门控制、胎压监测、PEPS、 关等功能,未来 率先与智能座舱域融合。传统的车身控制器(BCM)功能主要包括内/外部车灯、雨刮、 车窗、车门、电子转向锁等的控制,通过CAN/LIN与各个小节点进行通讯,节点较多, 线束设计、软件控制逻辑均较复杂。而车身域控制器对车身节点实现了功能和零部件的 集成,对于各个车身电子进行集中控制,对采集到的信息进行统一的分析和处理,效率 更高;技术上,车身域控制器要求传统 BCM 开发经验、硬件集成能力、软件架构能力、 芯片保供能力,未来将集成 关以及一些低等级 ADAS 功能,并率先与智能座舱域实现 融合。
其中,智能座舱域、自动驾驶域是现阶段承载整车个性化智能体验的关键所在,也是 目前车企的竞争焦点和布局重点。这两个域最能在整车端体现品牌的智能化差异,同时 对传统功能系统供应链依赖度小;在现阶段迭代最快,其功能开发和实现需要涉及大量 AI 运算,因此对芯片所提供算力、操作系统底层算法要求很高;而其他域控制器涉及 整车安全的部件较多,因此对功能安全等级要求更高,对芯片算力要求和功能智能化程 度相对较低。 从供应端来看,在汽车整体分布式架构集中化的进程中,由中控系统升级而来的智能座 舱域与新兴的自动驾驶域的供应体系较为完整;而其他域则是对传统功能系统的进一步 集成,涉及的供应商繁多,更容易产生利益冲突,且随着电子模组件实现规模生产后的 降价趋势,未来价值增量有限。未来,底盘域、动力域、车身域有望进一步集成,按 照车身区域进行“区域域”集成,向车辆集中式架构进一步发展。
1.3 域控制器产业链:主控芯片和控制器总成是关键
1.3.1 域控制器的结构:由硬件和软件构成,其中芯片是关键环节
从结构上来看,域控制器主要由硬件(主控芯片和元器件等)和软件(底层基础软件、中 间件以及上层应用算法)构成,其功能的实现主要来自于主控芯片、软件操作系统及中 间件、应用算法软件等多层次软硬件之间的有机结合。
1)域控制器硬件主要包括主控芯片、PCB 板、电阻电容等无源元器件、射频元器件、 支架、散热组件、密封性金属外壳等部分,其中主控芯片是核心部件。目前来看,对 算力要求较高的智能座舱域和自动驾驶域所使用的主控芯片普遍由提供控车功能的 MCU 芯片和包括中央处理器 CPU、图像处理器 GPU、音频处理器 DSP、深度学习加速 单元 NPU、图像信 处理器 ISP、应用型专用集成芯片 ASIC、半定制电路芯片 FPGA 等 部件的 SoC 芯片来共同提供所需算力,以支撑各种场景下的硬件加速需求。而底盘域、 车身域、动力域由于相对较低的算力要求和成本考量,其主控芯片仍然多为较为传统的 MCU 芯片。预计主控芯片的未来趋势会走向单独使用更高算力的 SoC 芯片。
2)软件主要包括底层操作系统、中间件和开发框架、上层应用软件层。底层操作系统 包括基础汽车操作系统、定制操作系统、虚拟机、系统内核等。中间层和开发框架包括 AP AutoSar、SOA 等,处于底层操作系统与上层应用软件之间,为应用软件功能实现层 屏蔽掉特定处理器和底层操作系统相关的细节,并实现与车辆 络、电源等系统交互所 需的基础服务。上层应用软件层包括智能座舱 HMI、ADAS/AD 算法、 联算法、云平台等,实际实现对于车辆的控制与各种智能化功能。其中,预计底层操作系统将是众多 Tier1 的发力重点,而上层应用软件层、中间层将是是各整车厂重点研发打造差异化的 领域。
1.3.2 域控制器产业链:上游芯片软件供应商、中游域控制器总成厂商、下游主机厂
上游硬件、软件供应商:硬件部分,最核心的主控芯片包括 SoC 芯片和 MCU 芯片,其 中 SoC芯片的主要供应商包括海外的Mobileye、高通、英伟达等厂商和国内的地平线、 黑芝麻、华为等厂商,MCU 芯片的主要供应商包括恩智浦、英飞凌、瑞萨等传统 MCU 芯片巨头;软件部分,底层操作系统的国内主要供应商包括国汽智控、华为、百度斑马 智行等,中间层的主要供应商包括 EB、Vector、TATA、Mentor、ETAS、KPIT 等传统供 应商和 TTTech、未动科技、纽劢科技、中科创达、东软瑞驰、映驰科技等国内新兴供 应商。 中游域控总成厂商:主要是国内外 Tier1。国外 Tier1 供应商主要包括博世、伟世通、德 尔福、大陆、采埃孚等国际巨头,国内 Tier1 供应商包括德赛西威、科博达、华阳集团、 均胜电子、经纬恒润等。 下游整车厂:主要包括蔚来、理想、小鹏等国内新势力车企以及大众、上汽、比亚迪、 长安、广汽等国内外老牌传统车企。
2.主流车企加速布局域控制器,目前主要采取与 Tier 1 厂商 共同合作的开发模式
2.1 域控制器发展趋势:从分布式到域集中式,再到车辆集中式
博世将电子电气架构演进分为三大阶段、六小阶段,分类标准受到业界认可。其中三 大阶段分别是分布式电子电气架构、域集中式电子电气架构和车辆集中式电子电气架构, 六小阶段分别是模块化阶段、集成化阶段、区域集中化阶段、域融合阶段、车载电脑+ 区域控制器阶段和车-云计算阶段。 根据国家智能 联汽车创新中心与中国智能 联汽车产业创新联盟对 2022 年度汽车技 术趋势研究结果显示,当前汽车行业的整车电子电气架构正处于从分布式电子电气架 构向域集中电子电气架构过渡的阶段,中央域控制器+车云协同计算将成为整车电子电 气架构的长期发展方向。
目前,主流量产车型基本遵循博世 E/E 架构路线,由分布式向域集中式过渡,推进 “功能域”控制器集成。主流车企量产车型正在从分布式架构向“功能域”集中架构演 进,实现博世五域中全部或部分域的集成,例如大众 MEB 平台。新势力车企和部分传 统车企已经实现域集中式架构车型的搭载和量产。新势力、头部自主率先进入域集中电 子电气架构阶段,合资、外资车企陆续发展出域集中架构车辆。
特斯拉最新搭载在 Model3 上的电子电气架构主要包括中央计算模块 CCM、前/左/右 车身控制器 BCM。中央计算模块 CCM 将驾驶辅助模块、信息娱乐模块以及车内外通 信系统集成在一起,基本上实现了中央集中式架构的雏形。其中:前车身控制模块负 责整车电源分配和逻辑控制,包括为 MCU、Autopilot ECU、ESP、左右 BCM 等控制器 供电,实现制动液位检测、电池温度检测、环境温度检测、冷却液温度等检测功能,高 低音喇叭驱动、前部大灯的驱动控制、前风挡加热驱动、前备箱灯光及锁的控制等驱动 控制功能,冷凝器风扇驱动、电池冷却泵驱动、动力冷却泵驱动、TXV 膨胀阀控制、 Chiller 膨胀阀控制等部分空调控制功能。左车身控制模块负责左侧控制器配电和左侧逻辑控制,包括左侧车窗、门锁、车门、方向盘电动调节控制、驾驶员座椅控制、左侧后 视镜控制、左后灯光、左侧 EPB电机控制以及空调的鼓风机口控制等;右车身控制模块 负责右侧用电器的电源分配、逻辑控制和信 转接,包括右侧车窗、门锁、座椅、安全 带卡扣检测、空调控制、右侧外后视镜、内后视镜防眩目、右后尾灯、后备箱盖外部灯 光、后备箱锁、后除霜、PTC 加热以及右侧 EPB 等功能的控制,并集成了自动泊车辅助 APA 功能。
未来,车辆电子电气架构将向车辆集中式电子电气架构进一步发展。相对于域集中式电 子电气架构,车辆集中式集成化程度进一步提升,将几个域融合为一体,各域控制器也 将逐渐融合为一体成为中央计算平台“整车大脑”。预计底盘域、动力域、车身域的决 策层会与智能座舱域、自动驾驶域进行融合,成为中央计算平台,而感知层、执行层 将成为区域控制器,分布在车身的不同区域。 新势力车企和头部自主车企也进行了未来车辆集中式架构的研发和布局。蔚来正在研 发的下一代整车集中式电子电气架构包括中央计算平台、区域控制器,将搭载在下一代 车型上;小鹏 2021 年发布的 X-EEA3.0 电子电气架构采用中央超算+区域控制的硬件 架构,已搭载在 G9 车型上;理想 LEEA3.0 架构为中央计算平台+区域控制架构,并且 会加入 800V 快充技术,将搭载在明年上市的纯电新车上;长城汽车第五代电子电气架 构 GEEP 5.0 已经启动研发将实现全车只有一个大脑,100%SOA 化,全面完成整车标 准化软件平台的搭建,并将于 2024 年实现产品落地;广汽埃安星灵架构包括中央运算 单元、信息娱乐控制器、自动驾驶控制器和前后左右 4 个区域控制器,配以高速以太 、 5G、信息安全和功能安全等技术,组成可高效支撑纯电、混动车型的车云一体化集中 计算式电子电气架构,预计将于 2023 年实现量产。
预计到 2025 年,汽车行业整车电子电气架构将进入比较高的放量期,加速进入域集中 电子电气架构阶段,各车企搭载域集中式架构的车型将开始大批放量,域控制器市场空 间将加速增长。
2.2 域控制器竞争重点:芯片方案和量产能力
2.2.1 SoC 芯片是域控制器上游的关键环节
芯片作为域控制器的核心“大脑”,为域控制器产品的差异化提供了最大空间,SoC 芯 片是未来发展趋势,是域控制器总成产品上游的关键环节。目前自动驾驶域和智能座 舱域等对算力要求较高的域普遍采用SoC芯片加MCU芯片的形式。SoC提供相应算力, MCU 芯片提供相应的控车功能。而底盘域以及动力域等对 AI 算力要求较低但对安全性 要求较高的域,其主控芯片仍然多为较传统的 MCU 芯片。 随着汽车智能化需求的快速增长,车载大算力 SoC 芯片正在加快迭代速度,智能车的 芯片成本占比也将大幅提升。英特尔 CEO Pat Gelsinger 在 2021 年发表主题演讲时曾预 测:到 2030 年,芯片将占高端汽车物料成本(BOM)的 20%以上,比 2019 年的 4% 增长 5 倍;而 2025 年将占 12%。而 SOC 芯片决定了域控制器能提供的最大性能,因此 高算力的 SoC 芯片是域控制器总成产品上游的关键环节。
在这种趋势下,已经与高算力芯片厂家实现深度绑定的域控制器总成厂家和提供适配 多种芯片方案的域控制器总成厂家将更好地在未来竞争中脱颖而出。 目前已与芯片厂家实现深度合作和绑定的域控制器总成厂家包括:经纬恒润与 Mobileye 在 ADAS 领域深度绑定,是 Mobileye 中国区的重要合作伙伴;中科创达与高 通绑定,高通于今年 7 月投资中科创达子公司畅行智驾,主要设计自动驾驶技术、智驾 域控硬件的设计、开发,目前已经推出基于高通 8540 芯片的首款自动驾驶域控制器产 品,还将在 2024 年推出基于高通 QC8650 平台打造的中算力智驾域控产品以及基于 QC8795 平台打造的首款高性能计算平台产品,并于 2025 年前完成多平台、全覆盖的 产品布局;德赛西威在智能座舱领域与高通合作,在自动驾驶领域绑定英伟达,是英 伟达国内首家也是目前唯一的供应商,双方与小鹏汽车、理想汽车相继达成战略合作, 开发并量产 IPU03、IPU04 域控制器。
致力于为客户提供多种芯片方案的域控制器总成厂家包括:均胜电子智能座舱方案在 硬件上支持各种主流芯片,在软件上支持 Hypervisor 虚拟隔离技术、各种中间件和开发 工具,并支持多种操作系统以及车企定制化需求的软件开发,满足严苛的功能与可靠性 测试要求;经纬恒润行泊一体域控制器解决方案采用 Autosar AP/CP 标准架构,支持 QNX/Linux 系统和多感知芯片方案,为客户提供国际化、国产化多种配置组合;东软睿 驰于今年 5 月发布基于恩智浦 S32G 芯片的 NeuSAR DS 首款快速开发原型,还将提供面 向 TI TDA4 系列及芯驰 G9 系列的快速开发原型,未来还将支持更多主流芯片。
2.2.2 量产能力是域控制器总成的重要竞争壁垒
实现域控制器的量产,需要克服技术壁垒和时间壁垒。其中技术壁垒包括与固定芯片 厂商的长期合作能力、系统集成能力、产品开发能力、安全研发体系、满足高时效交付 要求的研发能力以及战略供应链搭建,从而实现规模效应,有效控制量产产品的成本和 良品率。时间壁垒包括研发人员培养,对高时效交付体系的提前布局,对研发成功后的 域控制器在上市前进行性能、安全性测试、路测、仿真测试、问题解决优化等重要环节 的测试。 因此,对于域控制器总成厂家来说,研发出相关域控制器后要实现稳定的量产,还需要 克服技术壁垒和时间壁垒。预计量产产品的稳定性、可靠性和技术成熟度也是整车厂 与域控总成厂家合作时考虑的重要因素。
2.3 域控制器的主流合作模式:整车厂和 Tier1 厂商合作开发
目前主流域控制器设计生产主要包括以下三类整车厂参与程度由高到低的合作模式:
1)整车厂自研域控制器,硬件委托 Tier1 代工:这一模式首先由特斯拉引入,而后被 蔚来、小鹏等造车新势力采用。整车厂掌握上层应用软件算法、中间层、底层操作系统 的开发,并深度参与且主导域控制器的硬件架构设计,甚至实现主控芯片的自研; Tier1 主要负责制造硬件代工,后续也开始介入域控底层基础软件、BSP 驱动等软件工 程环节。在这种合作模式中,整车厂技术实力强、体量大,有进行自研的技术基础和资 金投入,在域控制器制造过程中话语权更强。 整车厂中,特斯拉成功实现自研,蔚来、小鹏加速布局,长城汽车自研进度领先。 2019 年,特斯拉已经在 Model3 上实现了中央计算+区域控制器的 EE 架构方案和各域 控制器、上层软件和芯片的全栈自研。国内整车厂中,蔚来已经发布全栈自研的 ICC 底 盘域控制器,并已组建团队自主研发其他域控;小鹏已经组建团队进行各域深度研发; 长城汽车依托其旗下毫末智行、仙豆智能、诺博科技等子公司,自主研发智能驾驶解决 方案、智慧线控底盘、智能座舱等相关技术。
2)Tier1 和整车厂合作生产域控制器:整车厂掌握上层应用、中间层软件开发权限与 域控硬件架构设计等核心技术,Tier1 负责域控制器硬件生产、底层软件适配以及芯片 方案整合。也有可能有芯片厂商参与合作,提供芯片、开发软件栈和原型设计包。这一 模式是当下最普遍的合作模式。 相较于国外 Tier1 厂商,国内 Tier1 更有机会在这种模式中实现领先。在与整车厂合作 开发域控制器的过程中,整车厂掌握域控制器核心技术和合作主导权,海外 Tier1 供应 商很难同意让渡部分主导权,而国内 Tier1 在开发配合度、响应速度上都优于外资 Tier1, 预计将成为整车厂的优先选择。例如,德赛西威和英伟达分别与小鹏汽车、理想汽车签 订战略合作协议,共同研发 IPU03和 IPU04域控制器,均胜电子与华为深入合作研发智 能座舱域控制器等。
3)整车厂全栈外包给 Tier1:Tier1 为整车厂提供包括硬件、底层软件、中间件、部分 应用算法的整套解决方案,整车厂只进行简单上层功能开发。在这种合作模式中,整车 厂技术实力较弱,域控制器设计和开发的核心技术仍掌握在 Tier1 手中,虽然能快速实 现域控制器上车搭载,但无法进行后续的自定义功能升级和调整,整车厂自主性较差。
从中期维度看,域控制器的主流合作模式将还是由整车厂和 Tier1厂商共同研发完成, 实力较强的国内 Tier1 厂商将更有可能抓住域控制器市场空间全面增长机遇;长期来 看,整车厂自研域控制器是趋势,有实力的整车厂出于软件定义汽车和后续 OTA 升级 等需求,更倾向于实现域控制器自研。
3.域控制器行业将迎全面增长,优秀国内 Tier1 厂商将受益
3.1.智能座舱域控制器:直观体现车型智能化水平,渗透率将持续上升
当前,智能座舱域是全球众多车企的发力重点,也将重点体现未来车企产品智能化水 平的核心差异。从低阶的按键转变为高阶的数字液晶仪表显示、一芯多屏、HUD(抬头 显示系统)、流媒体后视镜,从满足基础需求的按键式操作,演变到现在的电子甚至体 态式操作,智能座舱正在快速演进。据 IHS 数据显示,国内消费者购车的关键因素中, 座舱智能科技水平是仅次于安全配置的第二大关键因素,重要程度超过动力、价格、能 耗等因素。根据 GGII 的 告,目前双屏交互、智能语音、车联 、OTA,是目前市场 主流智能座舱的基本配置。 当前,基于语音、触觉、手势、视线追踪等多模交互技术开始进入新车前装量产的标 配序列,中国智能座舱市场加速进入 2.0 时代。随着 1.0 时代由按键、触摸屏简单组合 的功能座舱退出历史舞台,进入 2.0 时代的国内主流座舱主要使用大尺寸中控液晶屏、 全液晶仪表等多屏设计,进一步集成 SOTA、智能信息娱乐系统、HUD 抬头显示、多屏 交互等功能,进入联 智能交互时代。随着一芯多屏、5G 车联 、OTA、语音识别等 各类功能的加速渗透,未来智能座舱域控将向 3.0 时代发展,进一步整合 V2X 车联 、 ADAS 高级驾驶辅助系统,进一步提高智能化水平,有望实现驾舱融合。
智能座舱域控制器对算力有持续的需要,但目前仍未大幅超越现有消费电子类功能。 根据罗兰贝格预测,短期内高端手机芯片的算力仍可满足下一代座舱性能需求,SoC 芯片将成为未来智能座舱主控芯片主流。随着车内场景的不断丰富,软件/操作系统的 优化对于算力仍有持续的需要。长期来看,座舱功能对芯片算力的需求将超越消费电子, 且安全要求也随着域融合而提升,预计为座舱专门开发芯片将取代消费电子芯片在车内 的应用。多核 SoC 将成为未来智能座舱主控芯片的主流,丰富生态的中控大屏、“一芯 多屏”系统、AR-HUD 等多屏场景需求,以及执行语音识别、车辆控制等操作都需要多 核 SoC 芯片进行支持。
低算力座舱芯片格局较为分散,除 NXP、瑞萨、德州仪器等传统车载 SoC 厂商外,高 通、英特尔、英伟达、华为、AMD、联发科等消费电子领域芯片厂商也在积极进驻。国 内芯片企业如杰发科技、芯驰科技、瑞芯微、地平线、芯擎科技等也通过自主造芯之路 加入混战,重塑汽车芯片产业格局。 高通在高端座舱芯片中市占率领先,高通骁龙 8155 芯片已占据中高端车座舱主控芯片 大部分市场份额。2022 财年高通向汽车制造商销售的芯片金额由 2021 财年的 9.75 亿 美元上升到了 13 亿美元,累计订单达到 300 亿美元,主要得益于汽车行业对骁龙芯片 的广泛使用。自 2021 年 11 月以来,高通汽车业务的收入增长预测上调至 2026 财年超 过 40 亿美元,2031 财年超过 90 亿美元。
高通在国内与诺博科技、德赛西威、中科创达、华阳集团、均胜电子、东软集团等 Tier1 座舱域控厂商均有合作,旗下骁龙 8155 芯片系列已经于长城 WEY(摩卡、拿铁)、 蔚来(ET7、ES8、ES6、EC6)、哪吒 U、小鹏 P5、理想 L9、威马 W6、广汽埃安 LX、 吉利星越 L、智己 L7、极氪 001 等车型上实现量产装车。按照高工智能汽车研究院的监 测数据,2022 年上半年,基于高通平台的座舱域控制器在中国乘用车市场的前装标配 搭载上车达到 19.29 万台。 高通骁龙 8155 芯片于 2019 年 1 月发布,是当时全球首个 7nm 及以下制程的汽车芯片 不同于上一代高通 820A 芯片从手机端移植而来,仅仅简单做了性能平衡,8155 芯片相 比手机端使用的骁龙 8155 芯片,针对性的调整了 GPU 和 CPU,并更着重考虑车机的多 屏幕和多程序使用。8155 芯片在 820A 芯片基础上算力的增加,可以支持最多 6 个摄像 头,连接 4 块 2K 屏幕或者 3 块 4K 屏幕,支持 Wi-Fi6,支持 5G,支持蓝牙 5.0。目前 高通 8155 芯片的定价在 40 美元左右,但由于缺芯背景,采购成交价大约在 250 美 元左右,约人民币 1600 元。
高通 8295 芯片是高通第四代第 4 代骁龙汽车数字座舱平台,和高通 8155 和高通 8195 存在代差。高通 8295 芯片是 5nm 制程芯片,旨在提供卓越车内用户体验以及安全性、 舒适性和可靠性,为汽车行业数字座舱解决方案树立全新标杆。8295 芯片将在集度汽 车 2023 年量产车型上实现首度搭载。 随着座舱域控制器集成功能逐渐变多和对智能化的需求上升,MCU 芯片、高端手机芯 片的占比预计将逐步降低,未来使用车规级座舱 AI 芯片将成为主导。高通已经开发出 多款车规级 AI 芯片,在现有芯片的算力、制程和量产能力等方面都占据主导地位。未 来高通有望凭借丰富的产品线、先发优势及消费电子领域的技术基础保持头部地位。而 目前国内厂商中,地平线推出的征程 2 车规级 AI 芯片、华为推出的麒麟 990A 车机芯片 不管是在算力和与智能座舱的匹配度上都占据一定优势,未来面对可能再次到来的“缺 芯”危机,华为、地平线等国产芯片厂商也有望通过技术发展和产品线实现国产替代, 进一步扩大市占率。
目前智能座舱域控制器参与方主要包括整车厂、域控制器总成厂商与软件开发公司。 其中,整车厂与软件开发公司多专注于软件与算法的开发,一般缺乏芯片适配与大规模 量产能力。正因如此,国内外传统 Tier1 凭借与芯片厂商的深度绑定和大规模落地量产 能力成为不可或缺的关键参与方。国内 Tier1 中,德赛西威与高通深度绑定,实现多款 高性能座舱域控制器的量产并搭载大量车型,处于行业领先地位;均胜电子、华阳集 团也与国内外芯片厂商合作,实现域控制器量产和车型搭载,具备一定竞争力。
海外 Tier1 企业在智能座舱域布局较早。其中伟世通从 2012 年就已开始研发座舱域控 制器。并在 2018 年推出了全球第一款量产座舱域控制器,目前已获得吉利领克、东风、 广汽等车企的订单;博世联手车联天下,拿下了广汽传祺、广汽埃安、奇瑞汽车、吉利 汽车、长安汽车等多家车企的 8155 座舱域控订单,2021 年在长城汽车上完成了全球首 款单芯片双系统多端设备的智能座舱域控制器的开发及量产下线。
3.2.自动驾驶域控制器:行业带动众多厂商迎来增长
国家工信部发布的《汽车驾驶自动化分级》文件将自动驾驶系统分为 L0-L5 共 6 个等 级,当前市场规模量产的新能源与传统燃油车型)仍为 L2+级自动驾驶系统。L3 级为 有条件自动驾驶,在自动驾驶系统激活的情况下,车辆可完成设计运行条件内的全部动 态驾驶任务,在不满足设计运行条件时,会向驾驶员发出接管请求;L4 级为高度自动 驾驶,在不满足设计运行条件或接管无效的情况下,执行动态驾驶任务接管并自动达到 最小风险状态;L5 级为完全自动驾驶,无设计运行条件限制,激活后执行全部动态驾 驶任务。
目前,政府出台多项规范、支持自动驾驶落地的政策,加速推动自动驾驶汽车市场的 法治化进程,为自动驾驶行业实现未来增量提供政策支持。
全球图形处理芯片、自动驾驶芯片巨头英伟达,目前是车企 L2+以上自动驾驶领域的 主要芯片供应商。目前英伟达占据了自动驾驶芯片领域 30%以上的市场份额,主要集 中在 L3 级自动驾驶。英伟达的 Orin 芯片是目前技术最为成熟的自动驾驶域控制器芯片, 在 L2+以上的自动驾驶领域具有较大的技术优势,国内政策厂要进行 L3 与 L4 级别的自 动驾驶的开发基本只能选择英伟达的芯片。2021 年 4 月英伟达发布了下一代芯片 Atlan, 单芯片算力达 1000TOPS,预计 2023 年向开发者提供样品,2025 年大量装车。2022 年 9 月,英伟达正式发布了下一代 SoC 芯片 Thor,计划于 2024 年量产,2025 年上车,此 前发布的 Atlan 芯片将不再上市。Thor 单片算力能够达到 2000TOPS,达到了现款产品 Orin 近 8 倍,同时也是单颗 FSD 芯片的 28 倍。极氪已宣布将搭载 Thor,应用于下一代 智能电动汽车,并于 2025 年初开始生产。
Mobileye 目前在 L2 及以下的自动驾驶领域市场占有率很高,由于其黑盒子产品方案和较慢的新产品开发进程,预计未来市场占有率将进一步缩减。Mobileye 对外提供的 EyeQ4 黑盒子方案是一套完整的辅助驾驶技术方案,包括摄像头+芯片+基础软件+应 用算法,整车厂无法灵活修改和调整算法,从而无法实现 OTA 升级。Mobileye 提供的 芯片可以帮助刚起步或技术能力不足的整车厂缩减成本、加速车型成型并快速实现量产, 但忽略了整车厂在快速成长后进行自动驾驶算法等核心技术自研的迫切需要。正因如此, 蔚来、理想等一众车企在 2018 年搭载 MobileyeQ4 方案后,出于日益增长的自研软件需 求,相继与英伟达、地平线达成合作。宝马和大众两个大客户也陆续宣布将从 2025 年、 2026 年开始使用高通骁龙 Ride 自动驾驶平台及芯片。EyeQ 系列芯片的发布节奏与算 力更强的竞品重合,影响其市占率的提升。EyeQ3 和 EyeQ4 的发布时间横跨 4 年,再 此期间比 EyeQ4 算力高 30 倍的英伟达 Xavier 横空出世。2021 年,算力为 24Tops 的 EyeQ5 量产上车,但比其算力高 10 倍的英伟达 Orin 芯片紧跟其后。因此,虽然 Mobileye 自 2020 年提供开放版 EyeQ5 芯片,可执行第三方的程序代码,支持车企自行 编译程序,但预计其未来市场占有率将进一步缩减。
高通有望借助座舱芯片领导地位推广自动驾驶芯片。高通在 2020 年底推出了骁龙 Ride 平台,可提供不同等级的算力,综合算力最高可达 2000TOPS。Ride 平台包括 Mid、 High、Premium 三个级别。其中最高级的 Ride Flex Premium SoC 单颗芯片的 AI 算力在 600TOPS 以上。骁龙 Ride Flex SoC 芯片将成为首款集成视觉、ADAS/AD 和 络等多种 操作的汽车 SoC 芯片,将继续开发以达到 L4 级甚至 L5 级自动驾驶的算力需求,AI 加 速器将作为芯片方案的补充,以确保实现 2000TOPS 的综合算力并进行云计算。目前, 高通 Ride 平台已获得多个车企定点,2020 年奔驰宣布下一代信息娱乐系统将采用高通 骁龙座舱芯片,首批车型将于 2023 年推出;2021 年宝马宣布从 2025 年开始使用高通 骁龙 Ride 自动驾驶平台及芯片。今年,大众宣布从 2026 年起在其全球所有品牌中使用 高通自动驾驶芯片。因此,作为智能座舱芯片的领导者,高通有望通过与众多主机厂的 合作关系进一步推广自动驾驶方案。
少数领先车企实现自动驾驶域控制器自研:以造车新势力和头部自主车企为代表,特 斯拉采取自动驾驶域控制器全自研模式,自研中央计算模块 CCM 和区域车身控制模块 BCM,域控制器由代工厂生产制造;蔚来汽车跟随特斯拉的研发思路,布局自动驾驶域 控制器和 AI 芯片全自研进程;小鹏汽车也在推动自动驾驶域控自研;长城汽车依托子 公司毫末智行,力图全面自研自动驾驶控制器、中间件系统、自动驾驶软件系统,并于 今年 10 月宣布将自研芯片。目前来看,整车厂短期内能够实现全部自研的可能性较低, 中期来看,大多数整车企业仍将依赖 Tier1 厂商及算法解决方案公司。
海外 Tier1 在自动驾驶域控制器领域具有先发的客户、供应链优势:主要厂商包括伟世 通、博世、大陆集团、采埃孚、麦格纳等,代表产品包括伟世通 DriveCore、博世 DASy、 大陆集团 ADCU、采埃孚 ProAI、Veoneer Zeus、麦格纳 MAX4 等。2018 年伟世通发布 自动驾驶平台“DriverCore”,支持英伟达、恩智浦、高通等芯片方案;2019 年博世发 布 DASy 域控制器,专为高速公路辅助在内的辅助与部分自动化功能而设计,支持达到 最高功能安全 ASIL D 等级;2018 年大陆推出的辅助和自动化驾驶控制单元(ADCU) 提供了适配瑞萨、英伟达的不同硬件配置,为辅助和自动化驾驶提供可拓展性功能; 2019 年采埃孚发布 ProAI 系列的第四代产品 ProAI RoboThink,可实现约 600TOPS 的 总计算能力,适用于 L4 级以上的自动驾驶解决方案。
国内 Tier1 以搭载大算力芯片寻求差异化突破:主要厂商包括德赛西威、经纬恒润、均 胜电子、华为 MDC、诺博科技等。 德赛西威已经研发并量产四代自动驾驶域控制器产品:IPU01、IPU02、IPU03 以及 IPU04。其中 IPU03 和 IPU04 域控制器是分别与小鹏汽车、理想汽车签订协议共同研 发的,且分别搭载了英伟达 Xavier 芯片、Orin 芯片,均满足车规级要求。IPU03 已配套 小鹏 P7、P5 实现量产,实现生产规模化。IPU04 由德赛西威与理想汽车、英伟达合作 研发,是基于 Orin 平台研发的最高算力自动驾驶计算平台,单控制器算力覆盖 110TOPS 到 1016TOPS,为将来的智能驾驶系统提供了更高的拓展性。IPU04 自 2021 年 9 月底第一版样件,到 2022 年 7 月份开始量产交付,目前已经在理想、小鹏等车型 上进行量产,并已进入量产规模爬坡期。2022 年 9 月 28 日,全系标配搭载德赛西威 IPU04 的理想 L9 交付量突破 10000 台,反映了 IPU04 域控制器快速爬升的量产交付能 力。作为英伟达全球六大合作伙伴之一,德赛西威目前已占据核心竞争优势。
中科创达旗下子公司畅行智驾已推出基于高通 8540 芯片的首款自动驾驶域控制器产 品。畅行智驾作为中科创达在域控及中央计算平台领域的子公司,整合操作系统、芯片、 感知、智能制造及算法等生态战略合作伙伴,共同打造可落地的智能驾驶域控及跨域融 合产品。高通于今年 7 月投资中科创达子公司畅行智驾,主要设计自动驾驶技术、智驾 域控硬件的设计、开发,目前已经推出基于高通 8540 芯片的首款自动驾驶域控制器产品,还将在 2024 年推出基于高通 QC8650 平台打造的中算力智驾域控产品以及基于 QC8795 平台打造的首款高性能计算平台产品,并于 2025 年前完成多平台、全覆盖的 产品布局。
东软睿驰于 2021 年相继发布新一代自动驾驶中央计算平台和面向自动驾驶领域的行泊 一体域控制器。2021 年 7 月发布的新一代自动驾驶中央计算平台采用 4 颗地平线征程 5 芯片,支持多路激光雷达、16 路高清摄像头、毫米波雷达、超声波雷达接入,可实现 整车 360°的感知冗余,提供 L3/L4 级别自动驾驶功能。中央计算平台基于开放的 SOA 架构以及东软睿驰自研的基础软件 NeuSAR,同时可通过云端进行自我训练,实现自动 驾驶系统全生命周期的自我进化。2021 年 8 月发布的新一代行泊车一体域控制器持 5 路高清摄像头、5 路毫米波雷达、12 路超声波雷达接入,摄像头最高支持 800 万像素, 提供包括前方碰撞预警、交通标志识别功能、自动泊车、遥控泊车等 28 项 L2/L2+级别 自动驾驶功能。
均胜电子也在加速进军自动驾驶域控制器赛道,着力 L2++至 L4 级自动驾驶域控制器 和功能模块的研发,预计在 2023 年初搭载量产。其子公司均联智行与黑芝麻科技签署 了自动驾驶域控制器开发协议,计划于 2023 年量产自动驾驶域控制器。2022 年 8 月子 公司均胜科技获得某国内知名整车厂商关于自动驾驶高算力域控平台的联合开发合作, 将基于英伟达自动驾驶车规级芯片 Orin,提供一款双 Orin 系统架构的高算力域控平台 (AD 域控制器),可实现 L2++高速公路及城市场景 NOA功能,及 AVP 代客泊车功能, 计划于 2024 年开始量产。
经纬恒润研发的智能驾驶域控产品使用 TI、英飞凌、Mobileye等多个厂商的芯片,定 位实际可量产产品,目前已获得某新能源车企的产品定点,预计年底即将量产。该域 控产品定位行泊一体解决方案,可实现前方碰撞预警 FCW、车道偏离预警 LDW、自动 紧急制动 AEB、自适应巡航控制ACCA、车道保持辅助 LKA、驾驶员确认换道DCLC等, 泊车方面包括 360 度全景影像 AVM、低速自动驾驶 APA、遥控泊车辅助 RPA 等功能, 也可以实现领航辅助和自动变道等 L2+级别功能。目前该产品累计配套超 120 万套,有 效路试里程高达 150 万公里,预计年底即将量产。
具有软件开发优势的自动驾驶域控软件平台头部厂商正在寻求直接切入域控制器总成 市场机会。高水平自动驾驶软件平台是自动驾驶域控制器开发的另一大难点,目前整车 厂虽然进入自主研发阶段,但进度较慢,仍需要向已在自动驾驶软件和算法领域研发多 年的软件平台厂商和自动驾驶初创企业购买解决方案。随着自动驾驶产业链逐渐成熟, 下游场景解决方案纷纷开始落地,因此头部软件平台厂商致力于进行域控制器硬件设计 和制造,突破 Tier1 厂商与整车企业直接接触合作。 小马智行基于英伟达 DRIVE Hyperion 计算架构及 Orin 芯片合作研发并量产的自动 驾驶域控制器将于今年四季度开启量产,目前已开始对客户交样。小马智行自动驾驶 域控制器有配备单 Orin 和双 Orin 两个版本,算力分别为 254TOPS 和 508TOPS。此次 合作中,小马智行是研发设计和生产方。在产业链上游,小马智行与英伟达共同开发, 其中针对 Orin 的合作从 2021 年 5 月开始;在产业链下游,域控制器除了自用外,还将 实际交付给乘用车、商用车领域的客户,帮助实现自动驾驶技术的量产化应用。
福瑞泰克推出的 ADC 域控制器平台可满足 L1-L4 不同级别的产品需求。其中 ADC20 作为福瑞泰克新一代面向主机厂 SOA 架构下的标准化中央域控制器产品,定位于 L2- L2+的软硬件一体可迭代可演进的智能汽车技术,目前已进入大规模量产上车阶段,并 可通过 OTA 持续实现功能升级。ADC30 是福瑞泰克第三代的域控制器,定位于 L3 级别 中央计算平台,通过 11V5R3L1D 配置,能够提供 L3-L4 级别的智能驾驶功能。目前 ADC30 已获得上汽红旗定点,采用多颗大算力 SOC 芯片的组合方案,AI 算力最高支持 500+Tops,提供 L3 高级别自动驾驶功能,并将于 2023 年在一汽红旗全新车型上实现 全面量产。
受益于车企加速全新 E/E 架构量产,自动驾驶域控制器渗透率迅速提升。2025 年国内 自动驾驶域控制器出货量将达到 1554 万套。除了新兴造车企业一开始便采用域控制架 构,传统车企也加快了域控制器产品上车步伐,典型架构包括吉利浩瀚 SEA架构、广汽 星灵架构、长城 GEEP 架构、比亚迪 E3.0 平台、大众 E3 架构等。据佐思汽研统计, 2021 年已有至少 33 家主机厂,超 50 款量产车型搭载自动驾驶域控制器产品。进入 2022 年,量产车型数量还将大幅增加。2021 年中国乘用车自动驾驶域控制器年出货量 已达到 53.9 万套,渗透率为 2.7%,预计 2022 年渗透率将超过 7%,到 2025 年中国乘 用车自动驾驶域控制器年出货量将达到 1554 万套,渗透率达 65%。
随着规模增加,成本逐步降低,高阶智能驾驶功能可逐步由高端车型向经济型车渗透。 预计自动驾驶域控制器将呈现 L2 级域控制器与 L3、L4 级域控制器齐头并进的发展趋 势。预计未来 L2 级域控制器未来将覆盖 10-20 万左右的经济车型,采用 TI TDA4、地 平线 J3 芯片的轻量级行泊一体解决方案,与基于英伟达 Xavier 芯片的高算力方案相比 或有 30%-50%的成本优势,均价在 2000 元-2500 元左右,并在芯片成本降低、量产规 模效应影响下有降价趋势,预计 2025 年均价将低于 2000 元。未来 L3、L4 级域控制器 未来将主要搭载在 30万以上的高端车型,主要搭载英伟达 ORIN-X、地平线 J5、华为昇 腾 610、EyeQ6、高通 Ride(8540+9000)、瑞萨 V3U 等高算力芯片,支持激光雷达、 4D 毫米波雷达以及多颗 800 万像素摄像头等高精度传感器,可支持实现覆盖高速、城 市和泊车的全场景自动驾驶。 根据安波福 2018 年资料显示,包含传感器在内的各等级辅助驾驶套件成本为 2000 至 30000 元不等,其中主控芯片成本占比约 50%-60%。目前 ORIN 芯片单颗价格在 500 美元左右,折合人民币约 3500 元,出于算力考虑需要搭载 2 颗及以上,结合激光雷达、 传感器、其他零部件、软件开发成本和生产成本,预计域控制器量产后均价在 15000元 左右,并将随着量产规模扩大和芯片降本有降价趋势。
3.3 车身域、动力域、底盘域控制器:集成现有分散功能模组,车企域架构 量产带来市场增量
车身域控制器是车身控制模块 BCM 的进一步集成产品,在传统 BCM 的内/外部车灯、 雨刮、车窗、车门、电子转向锁、座椅、电动尾门、后视镜等功能的基础上,和空调、 热管理、EPB 等模块进行进一步集成。目前来看,车身域控制器对主控芯片的算力要 求不高,在目前阶段主要使用 MCU 芯片。未来,车身域将趋向于集成 关、低级 ADAS 等功能,并按照就近原则进行区域集成。
目前车身域控制器市场齐聚了大陆、安波福、联合电子等国际 Tier1巨头,国内仅有经 纬恒润、华为、诺博科技等少数企业涉足,其中经纬恒润已实现量产和车型搭载,诺 博科技实现 关集成,技术领先。 国际 Tier1 中,大陆集团推出的车载应用服务器 ICAS1 于 2019 年起搭载大众 ID 系 列纯电动车上。ICAS1 集成传统 关功能以及车身控制的全面功能,并同时负责整车 OTA 更新和电池管理。2023 年,国内某品牌的一款全新车型也将采用大陆集团这款中 央高性能计算单元。 2021 年 12 月,联合电子首款车身域控制器(BDU8.1)在联合电子柳州厂顺利批产。 该车身域控制器集成了无钥匙进入及一键启动、主动进入及接近灯光、座椅调节及记忆、 多色氛围灯控制、灯光秀控制、大数据采集、整车 OTA 升级、远程诊断等系统功能, 并首次将先进 联的两大核心产品车身控制器(BCM)和 关(GAW)进行融合。 国内厂商中,经纬恒润是国内最早一批布局车身控制器的国内 Tier1,相较于国内其他 供应商已展现出相当的规模优势和品质优势。经纬恒润于 2020 年推出车身域控制器, 在原有 BCM 功能基础上,集成了无钥匙进入及启动系统(PEPS)、空调算法、门控逻辑、 胎压监测等整车控制逻辑,已累计出货 100 多万套,成功配套一汽红旗、一汽奔腾、华 人运通、中华汽车等诸多主流客户。
华为 2020 年发布的 CC 架构中,除了智能座舱和智能驾驶两大域控制器,其他车身控 制功能全部集成到 VDC 整车控制平台中,形成中央计算+区域 关的架构。VDC 将原来 的 VCU 集成进去,采用 VOS 系统,可兼容 AutoSar。在 VDC 整车控制平台,华为将开 发一个开放给车企的整车控制操作系统,让车企基于 VDC 平台做好差异化的整车控制。
近年来,国内厂商在动力域控制器陆续获得突破,其中华为、合众汽车在量产能力、 技术水平上领跑。 合众汽车是国内首家动力域控制器进入量产阶段的新创车企,其研发的 PDCS 域控制 器于 2020 年通过了搭载车辆测试,开始量产并搭载于哪吒汽车。该域控制器采用英飞 凌(Infineon)多核处理器,集成 VCU、BMS、MCU(微控制单元)以及 L2 自动驾驶功 能;按照 ASIL C 功能安全等级开发,有效保证用户出行安全,兼具 AUTOSAR 架构和 MBD 建模与控制,有效提高软件可靠性;可实时监控电控系统,智能协调及监控动力 输出,提升驾控性能及安全;同时保护电池安全,根据系统需求,同步优化能量分配、 增加续航里程。未来依托硬件迭代可实现更多功能,如复杂算法,更高级别的控制策略, 驾驶习惯自学习,习惯路线模拟与低能耗规划,无感知 OTA 等。
2020 年 6 月,天际汽车第一台 VBU 正式量产下线,集成了 VCU 和 BMS 功能,全面 提高了控制系统的可靠性和效率。未来天际汽车 VBU 将更多地承担车辆“云”管家的 角色,监测车辆状态,并结合大数据云计算,根据不同用户用车习惯定制电池管理系统 方案,使电池应用更高效,续航里程更长,寿命更久。
电动智能化时代,底盘域控制器需求日渐增加,国际 Tier1在底盘系统的集成控制方面 处于领先位置。为了配套高阶自动驾驶,底盘域控制器产品应运而生,以实现转向、制 动、悬架、动力系统的集中控制和软硬件分离,以及车辆的横向、纵向、垂向的协同控 制。在开放生态路线上,底盘域控制器技术壁垒较高,量产方案还不多,目前 Tier1 多 聚焦于底盘子系统的单个/多个子系统开发(域)控制器。在底盘系统的集成控制方面, 采埃孚等国际 Tier1 相较国内供应商更为领先。 采埃孚的车辆运动控制器 VMC 集成已有的底盘功能,支持 L3 及以上智能驾驶。VMC 一方面承接了与智能驾驶系统的交互工作,执行自动驾驶系统下发的各项操作指令,让 车辆实现自动驾驶;另一方面还可在底盘各个执行器之间建立联系,使各子系统相互交 互,提升车辆的动态性能。VMC 底盘集成控制协调软件产品 cubiX 从整个车辆和环境中 收集传感器信息,判断并优化集成控制底盘、转向、制动和动力系统。同时 cubiX 采取了开放的开发形式,将支持采埃孚的组件以及第三方组件。2022 年 2 月,集度汽车与 采埃孚达成战略合作,以支持集度首款汽车机器人的 L4 级自动驾驶目标。采埃孚负责 底盘部件和数字执行接口的研发工作,合作开发出的智能底盘技术将直接达到量产标准, 并搭载到集度首款汽车机器人上。
国内厂商来看,科博达已获得比亚迪底盘域控制器定点,预计 2023 年量产。此外,在 相关技术领域中,科博达还获得小鹏、吉利、理想等车型的 DCC(自适应悬架控制器)、 ASC(空气悬架控制器)等产品定点,其中配套小鹏的 DCC 产品已批量生产。 经纬恒润自主研发底盘域控制器,集成减震器阻尼控制、空气弹簧高度控制、电子驻 车冗余控制等功能。除上述功能外,还可以集成后轮转向功能、电子稳定杆功能、转向 柱位置控制功能等。通过与智能执行器的结合,预留足够算力的底盘域控制器可以支持 集成整车转向、制动、悬架等车辆横向、纵向、垂向相关的控制功能,完成整车的高水 平底盘协调控制与车辆运动轨迹控制。目前,经纬恒润已经获得蔚来汽车定点,助力蔚 来 ET7、ES7 上市。此外,经纬恒润在底盘域控制器的领域持续发力,十几款车型正在 研发中,预计明后年陆续量产。
总体来说,车身、动力、底盘三域的域控制器对芯片算力要求不高,主流方案采用 MCU 芯片,价格比较低,主要处于几十元的水平。域控厂商主要在传统分布式 ECU 的 基础上进行功能集成,单车价值量会随着集成功能增多而逐步上升,也会随着电子器 件的量产降价而下降。 车身域控制器单车价值量预计 2025 年将达到 1500 元以上,2030 年将突破 3000 元: 传统 BCM 模块平均价格在 800 元左右;传统燃油车热管理模块只包括汽车空调系统和 动力总成冷却系统两部分,单车价值量在 2300 元左右;新能源汽车热管理模块增加了 电池热管理的部分,电动压缩机和热泵空调带动空调系统升级,单车价值量提高到 2-3 倍,在 6700 元左右;EPB 总成单车价值约 1300 元。车身域初步投产后的单车价值量预 计在 1000 元左右,未来逐步集成 EPB、热管理模块后,将迎来很大的涨价空间,预计 2025 年将达到 1500 元以上,2030 年将突破 3000 元。
动力域控制器单车价值量预计2025年将在2000-2500元左右,2030年将低于2000 元:纯电车型中 VCU+MCU 单车价值量为 3000 元;插混车型中 VCU+MCU+GCU 单车 价值量为 5000 元;我国汽车电池管理系统 BMS 价格逐年走低,2021 年均价为 2908 元 /套。因此,动力域初步投产后的单车价值量预计在 3000 元左右,未来受 BMS、VCU、 MCU 等电子部件量产降价趋势和功能加总提高价值量的双重影响下,预计 2025 年将在 2000-2500 元左右,2030 年将低于 2000 元。 底盘域控制器单车价值量预计 2025 年将达到 8000-9000 元,2030 年将降至 6000- 8000 元:目前线控制动系统单车价值量约 2000-2500 元;线控转向单车价值量 3000- 4000 元;目前空气悬架的总体单车价值量约 1.1-1.6 万元,随着供应链国产化降本与产 量提升,预计 2025 年国产化乘用车空气悬架整体价格有望降至 8000 元以内,2030 年 迎来进一步降价。其他部件也将随着量产推进逐步降价。预计底盘域初步投产后的单车 价值量预计在 2000-3000元,未来随着逐步集成线控转向、悬架、换挡等模块总成,预 计 2025 年将达到 8000-9000 元,2030 年将在 6000-8000 元左右。 受益于车企加速全新 E/E 架构量产,车身、动力、底盘三域的域控制器渗透率将迎来 腾飞期。除了新兴造车企业一开始便采用域控制架构,传统车企也加快了域控制器产品 上车步伐,典型架构包括吉利浩瀚 SEA 架构、广汽星灵架构、长城 GEEP 架构、比亚迪 E3.0 平台、大众 E3 架构等。预计 2025 年中国乘用车车身域、动力域、底盘域控制器 渗透率降提升至 15%,2030 年将提升至 60%。
3.4 域控制器市场空间预测:预计 2025/2030 年达到 1675/3759 亿元
当前,中国乘用车预计总量趋于平稳,2025/2030 年将达到 2323/2393 万辆。国内新能 源汽车渗透率将迎来快速提升:2022 年国内新能源车销量有望达到 650 万辆;预计 2025 年中国新能源汽车销量将达到 1394-1626 万辆,渗透率达到 60%-70%;2030 年 或将达到1914-2154万辆,渗透率突破80%。结合预测区间中位数,将根据2025/2030 年新能源汽车销量 1500/2100 万辆进行后续计算。
智能座舱域市场空间预测: 智能座舱域成本主要来自芯片,按照目前市占率最高的 8155 芯片成交价格 1600 元计 算,结合硬件和生产成本,总价大约在 2000 元-2500 元左右,以中位数 2250 元计算。 由于 8155 芯片出厂价仅在人民币 300 元左右,未来有较大的降价空间。未来缺芯情况 预计会有所缓解,因此预计 2025 年域控制器总成价格在 1800-2200 元左右,到 2030 年会达到更低水平。 出于研发难度较低、技术成熟度较高、单车价值量较低、智能化体现程度较高的多重考 量,新能源车企纷纷布局智能座舱域。预计未来智能座舱控制器在新能源车上的渗透率 将接近 100%,并还将适用于部分燃油车,未来渗透率提升最为迅速,出货量将大幅提 升。因此,智能座舱域控制器市场空间预计到 2025 年将达到 349 亿元,2030 年突破 400 亿元。
自动驾驶域市场空间预测: 根据实现的自动驾驶功能级别,自动驾驶域控制器可以细分为 L2、L3、L4 级别产品分 别进行计算: L2 级域控制器:预计未来将适用于 10-20 万左右的经济车型,目前均价在 2300 元2500 元左右,并在芯片成本降低、量产规模效应影响下有降价趋势,预计 2025 年均价 将低于 2000 元。L2 硬件渗透率将从 2021 年的 20%逐年提升,预计在 2025 年达到 50%,后因主流车企对低水平自动驾驶需求减弱,预计在 2030年降低至 20%;由于 L2 级别自动驾驶功能对算力要求较低,目前主要以 ADAS 辅助驾驶系统搭载上车,使用域 控制器的占比较低,预计未来域控制器在 L2 硬件中的渗透率将持续提升,预计到 2030 年达到 100%。
L3、L4 级域控制器:主要适用于 30 万元以上的高端车型,搭载英伟达 ORIN 等高算力 芯片方案。目前 ORIN 芯片单颗价格在 500 美元左右,折合人民币约 3500 元,出于算 力考虑需要搭载 2 颗及以上,结合激光雷达、传感器、其他零部件、软件开发成本和生 产成本,预计域控制器量产后均价在 15000元左右,并将随着量产规模扩大和芯片降本 有降价趋势。 受行业内各公司加速研发趋势、中央及各地出台允许自动驾驶车辆上路相关政策影响, L3、L4 级别域控制器渗透率将逐年提升。特斯拉等头部整车厂、创时智驾等国内外域 控总成厂商都积极布局 L3 级别及以上自动驾驶域控制器研发,有望于 2025 年前实现上 车量产。自动驾驶相关政策的发布也为 L3 级别及以上自动驾驶实现正式上路行驶提供 政策保障:2022 年 7 月深圳发布《深圳经济特区智能 联汽车管理条例》,允许 L3 级 自动驾驶汽车上路行驶;2022 年 11 月工信部发布试点意见稿,允许具备量产条件的 L3、 L4 级自动驾驶车辆开展上路通行试点。同时,满足 L3 及以上级别的高算力 SoC 芯片研 发也为域控渗透率提升提供动力。英伟达预计于 2024 年量产 Thor 芯片,单片算力达到 2000Tops,目前已与极氪汽车签订合作协议,预计将于 2025 年初实现上车量产。由于 L3、L4 高级别自动驾驶对算力、集成要求高,域控制器在 L3、L4 硬件中的渗透率将保 持 100%。未来几年内,高等级域控制器渗透率有可能受到各车企量产进度快速推进、 各地方自动驾驶上路试点政策加速颁布等因素影响,预期将有更大的提升空间。因此, 预计 L3 级别域控制器渗透率将在 2025 年达到 10%-20%,以中间值 15%进行计算; 2030 年将达到 40%以上。L4 级别域控制器渗透率将在 2025 年达到 1%-5%,以中间值 3%进行计算;2030 年预计达到 20%以上。
车身域、动力域、底盘域市场空间预测: 车身域初步投产后的单车价值量预计在 1000 元左右,未来逐步集成 EPB、热管理模块 后,将迎来很大的涨价空间,预计 2025 年将达到 1500 元以上,2030 年将突破 3000 元。动力域初步投产后的单车价值量预计在 3000 元左右,未来受 BMS、VCU、MCU 等 电子部件量产降价趋势和功能加总提高价值量的双重影响下,预计 2025 年将在 2000- 2500 元左右,2030 年将低于 2000 元。底盘域初步投产后的单车价值量预计在 2000- 3000 元,未来随着逐步集成线控转向、悬架、换挡等模块总成,预计 2025 年将达到8000-9000 元,2030 年将在 6000-8000 元左右。 车身域、动力域、底盘域目前处于前期导入阶段,由于主流车企未来纷纷布局三域实现 功能综合,未来渗透率将迎来较大增量,预计 2025 年会达到 15%。由于三域的技术难 度较低,主要实现原有功能模组的集成,未来三域的决策层可能会并入中央计算平台, 感知层、执行层会分置于不同的区域域控制器,三域渗透率将趋向一致,并随着中央集 中式电子电气架构的普及有进一步提升,有望在 2030 年达到 60%。
基于以上假设,结合新能源汽车销量和各域控制器预估价格区间的中位数进行计算, 预计 2025/2030 年全国域控制器市场空间为 1675/3759 亿元,其中智能座舱域控 制器市场空间为 349/404 亿元,自动驾驶域控制器市场空间为 871/1603 亿元,车 身域控制器市场空间为 63/503 亿元,动力域控制器市场空间为 78/244 亿元,底盘 域控制器市场空间为 314/1005 亿元。2021-2025 年复合增长率为 162%,2021- 2030 年复合增长率为 68%。
4.重点公司分析
4.1 德赛西威
本土域控制器龙头,聚焦智能座舱(占比 82.49%)、智能驾驶(14.50%)和 联服 务(3.02%)三大主营业务。公司在智能驾驶、智能座舱领域领先行业,都推出了相 应的域控制器产品。随着汽车“新四化”的快速发展,公司新业务增长迅速,整体营收 规模、订单规模加速提升。2021 年,公司实现营收 95.69 亿元,同比增长 40.75%;实 现归母净利润 8.33 亿元,同比增长 60.75%。
客户战略逐步落地,公司客户结构逐年优化,核心客户群体包括主流外资、内资品牌 和造车新势力。据公司年 ,2021 年公司突破路特斯(豪华品牌)、PSAStellantis 等新客 户,并获得一汽-大众、上汽大众、广汽丰田、一汽丰田、长城汽车、吉利汽车、广汽 乘用车、比亚迪汽车、奇瑞汽车、上汽集团、一汽红旗、长安汽车、理想汽车、小鹏汽 车等众多主流车企的核心平台项目订单,全年获得年化销售额超过 120 亿元的新项目订 单,同比增长超过 80%,突破历史新高,智能驾驶产品、大屏座舱产品和智能座舱域 控制器的订单量快速提升。
智能座舱方面,公司多屏融合座舱产品及座舱域控制器业务量快速提升,与多方合作 开发座舱域控制器并实现量产。据公司年 ,2020 年,公司量产了基于 Hypervisor 架 构的新一代智能座舱,采用了 QNX Hypervisor 和 QNX Neutrino?实时操作系统(RTOS), 搭载公司最新的 AR 导航功能,已于 2020 年 9 月在奇瑞瑞虎 8 PLUS 上实现搭载。2021 年内,公司第二代座舱域控制器已规模化量产,第三代座舱产品获得长城汽车、广汽埃 安、奇瑞汽车、理想汽车等多家主流自主品牌客户的项目定点。另外,公司与高通技术 公司达成战略合作,双方基于第 4 代骁龙座舱芯片平台,共同打造德赛西威第四代智能 座舱系统。2022 年 7 月,公司与哪吒汽车达成战略合作,双方将在座舱域控制器、显 示屏和手机无线充电模块等多领域展开合作,首款合作量产车型哪吒 S 将于 2022 年年 内上市交付。
智能驾驶解决方案业务逐步放量,新一代高算力自动驾驶域控制器平台获多家车企定 点。公司致力于提供智能驾驶整体解决方案,包括智能传感器、智能驾驶域控制器及相 关算法的全栈自研解决方案及多种形态业务模式组合。传感器方面,摄像头产品年度累 计出货超过 1000 万颗,智能驾驶摄像头也获得多个整车厂定点;77GHz 毫米波雷达已 经在多个国内主流车型上规模化量产;5G 和 V2X 产品在合资品牌客户项目实现了国内 首次量产供货。智能驾驶域控制器方面,公司环视及泊车系统产品已批量供货给国内众 多主流车企,年销量超过百万套;新一代轻量级智能驾驶平台目前已获得多家主流自主 品牌及合资车厂的项目定点,并在 21 年底实现记忆型泊车产品的量产供货。公司第一 代高算力自动驾驶域控制器平台已率先在小鹏汽车的 P7、P5 车型上大规模量产供货; 新一代高算力自动驾驶域控制器平台基于英伟达 Orin 系列芯片打造,将实现算力大幅 提升,可支持实现冗余设计及未来升级高级别的自动驾驶功能,目前已获得众多项目定 点,包括传统自主品牌客户和新造车势力,其规模化量产将成为公司智能驾驶业务快速 增长的另一支柱。
4.2 经纬恒润
公司与 Mobileye 保持紧密合作,着力发展域控制器相关产品,智能驾驶、智能座舱、 车身域、底盘域均有布局。公司和 Mobileye 合作时间较久,Mobileye 在视觉感知算法 方面具有领先的优势,L2、L2+的产品市占率较高,也在计划推出更高算力的下一代芯 片。经纬恒润作为 Mobileye 的深度合作伙伴,在智能驾驶市场受益于 Mobileye 芯片的 统治力,未来随着 Mobileye 生态开放有望首要受益。公司 2021 年实现营业收入 32.62 亿元,同比增长 31.61%,净利润 1.46 亿元,同比增长 98.37%。
公司智能驾驶产品研发起步较早,覆盖感知、决策、执行各个层面,具备全栈式的开 发能力,可提供 L2-L4 的解决方案。公司智能驾驶电子产品业务围绕汽车智能化展开, 主要包括先进辅助驾驶系统(ADAS)、智能驾驶域控制器(ADCU)、车载高性能计算平 台(HPC)、毫米波雷达(RADAR)、车载摄像头(CAM)、高精定位模块(LMU)、驾驶 员监控系统(DMS)和自动泊车辅助系统控制器(APA)等。公司为合众汽车开发的双 TDA4智能驾驶域控产品预计于 10月底达到量产状态,同时公司已经启动基于 Mobileye EyeQ6 芯片平台的域控产品开发。公司开发的基于 TI 方案的智能驾驶域控产品定位行 泊一体解决方案,搭载某新能源车企将于今年量产,并已获得江铃的车型定点。智能驾 驶域控的其他芯片方案包括 EQ4+TDA4 和 EQ6L+TDA4,TDA4 的 VH 芯片和其他更高 算力的芯片方案正在推进中,目前公司也在考虑合作国产芯片厂商。
公司智能 联电子产品业务围绕汽车 联化技术趋势展开。主要产品包括远程通讯控 制器(T-BOX)和 关(GW)等。公司 T-B0X 于 2014 年首次量产,形成了适配于华为、 高通等主流通讯模组厂商的一系列产品。随着 5G 基础设施的建设和相关通信技术的发 展成熟,公司已推出了基于 5G 和 V2X 技术
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