2022年汽车智能座舱行业深度研究.docx
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1、2022年汽车智能座舱行业深度研究1、座舱不断升级,智能化时代迎面而来1.1 智能汽车两大核心:智能座舱+智能驾驶智能汽车以“座舱”+“底盘”上下两大智能化系统为核心组成。智能座舱作为与驾乘人员直 接接触的硬件与生态,更容易被消费者感知,且技术门槛相对较低,是各大主机厂现阶段差 异化布局的重点。智能座舱聚焦人机交互,核心是让车更懂人,新增搭载尺寸更大的中控屏、 中控娱乐系统、液晶仪表盘、抬头显示系统(HUD)等,能够实现多模态交互、地图导航服 务、丰富车机娱乐内容和生活服务信息等功能。智能座舱的前期技术积累较为成熟,量产落 地已经全面铺开,目前处于渗透率加速上行的成长期。1.2 汽车座舱历经机
2、械化、电子化,向智能化不断演进座舱指汽车内部驾乘空间,围绕中控台展开,从上世纪九十年代至今,经历了一系列革新, 呈现出从机械化到电子化,再到智能化的发展轨迹。 1)上世纪 90 年代,机械化阶段:包括机械式仪表盘及车载收音机、对讲机等设备,密集的 物理按键操作,仅提供车速、发动机转速、水温、油量等基本信息。 2)2000-2015 年,电子化阶段:电子技术进入座舱,座舱内配备小尺寸中控液晶显示屏、 车载导航、蓝牙、媒体播放设备等较为简易的电子设备。 3)2015 年起,智能化时代迎面而来:座舱智能化的开启以大尺寸中控屏的出现为标志,消 费电子技术进入汽车领域,液晶仪表、中控屏、抬头显示系统、视
3、觉感知、语音交互等通过 域控制器实现集成并装配在座舱内,能根据驾驶员、乘客的偏好、习惯和需求,提供更加舒 适、智能的驾乘体验。1.3 智能座舱的定义:车内升级+车外互联智能座舱从车内看,是座舱内饰、座舱电子产品的综合创新、升级和联动。同时也将与其他 的智能终端设备:比如智能手机、手表等实现互联,进而与智慧家庭、智慧办公等场景无缝 衔接,作为万物互联的重要一环,助力互联的全面打通,最终目标是将汽车由单一的驾驶、 乘坐工具升级为一个以消费者为中心的“智能移动空间”。该空间有望成为除住宅、办公场 所之外的第三个基本生活空间,能够满足消费者社交、学习办公、订餐、路线规划、旅行决 策等丰富多样的生活场景
4、要求。 从车外看,智能座舱将通过车联网、无线通信、远程感应、GPS 等技术,与车外的各项基 础网联设施、联网设备实现 V2X(Vehicle-to-Everything)联结。感知交通信号、路况、 车外娱乐生活场景信号,助力自动驾驶感知层和决策层的工作,进而推动高阶自动驾驶的实 现。除此之外,为了提高座舱 AI 算力,模拟人的思考、更懂人、感知人,从而主动精确地 提供服务,座舱内部的决策运算工作也将扩展至车外,在车载芯片外建立独立感知层,由云 端计算中心统一提供 AI 算力。1.4 智能座舱发展阶段:电子座舱、智能助理、人机共驾、第三生活空间智能座舱将经历四大发展阶段,逐步走向“第三生活空间”
5、的最终形态。智能座舱向第三生 活空间的进化不是颠覆式跨越的,而是基于电子电气基础架构、AI 技术的进步、各项软硬件 的研发和量产逐步行进的。 具体可划分为四大阶段: 1)阶段 1,电子座舱:这一阶段,智能座舱进展主要在基础技术层面,通过将汽车 EE 架构 域内整合、系统分层,决定汽车新的软硬件定义方法。 2)阶段 2,智能助理:提升车辆内部感知能力,驾驶监控系统(DMS)、抬头显示系统(HUD) 等开始渗透。 3)阶段 3,人机共驾(当前重点):车内感知和车外感知相结合,车辆支持自主或半自主 决策,主动感知需求,向人提供服务。 4)阶段 4,第三生活空间:车辆使用场景生活化、丰富化(出行规划、
6、主动订餐、智能内 容推送、影音娱乐、自动停车+充电+找车,自动),在车上体验线上线下无缝联动的空 间体验。 就当前阶段人机共驾来看,有如下特征:1)“一芯多屏”:芯片算力提升,中控屏的 尺寸、数量增加,多屏之间由一个域控制器控制,能够无缝流转;2)多模交互:多模态交 互(声音、手势)和生物识别(瞳孔、表情、指纹等);3)万物互联:5G+T-Box 车联网建 设,座舱实现 C-V2X 的移动互联;4)软件定义汽车:智能网联,空中下载软件更新(OTA), 车主能持续为已购车辆添加或启动新功能。1.5 智能座舱:新势力+传统车企智能座舱案例传统主机厂、造车新势力、异业玩家均聚焦智能座舱领域,以合作、
7、自研等方式大力布局新 车型智能座舱配置。1)理想 L9(售价 45.98 万元)着力打造“移动游戏空间”,搭载 3K 高清分辨率 OLED 屏 幕+21 个扬声器+7.3.4 全景声音响,影音硬件层层加码,与 Switch 合作,支持 Switch 游戏 在后排娱乐屏幕运行。2)2022 款大众 ID.4 CROZZ(补贴后售价 21.13-28.73 万)配备 12 英寸液晶中控屏的双 大屏以及 AR-HUD 增强现实抬头显示系统,位于仪表盘与前风挡之间的 ID.Light 智能交互 呼吸灯能利用灯光和颜色变换实现车辆与驾乘者的亲密互动,智能三区自动恒温空调搭载 Clean Air 4.0
8、空气净化系统,视听升级方面,ID.4 CROZZ 配备 Harman Kardon 高级环绕 音响系统,融合 9 个扬声器和 1 个低音炮;30 色炫彩内饰氛围灯,实现更丰富车语交互, 助力安全驾驶,带来智能化数字座舱体验。3)AITO 问界 M5 由 Harmony OS 智能座舱系统加持,其车载语音助手“小艺”获首张车 载语音助手 A 级认证证书,通过车载语音助手认证关于语音交互系统功能性、便利性、 快捷性、智能性的测试,支持人脸识别,搭载华为品牌音响、华为 50W 快充的无线置物架 等。问界 M7 延续 Harmony 系统强大功能,在登录华为帐号后,车机大屏上可同步使用手 机 app,
9、软件服务在手机和车机间无缝衔接;M7 座舱支持在车机上控制关联的家庭智能设 备,一键提前打开空调、空气净化器等;搭载座舱 K 歌房,配备超过 170 万支卡拉 OK MV。4)长安 UNI-T 基于长安汽车和地平线联合开发的智能驾驶舱 NPU 计算平台和国内首款车 规级 AI 芯片地平线征程二代(具备每秒 4 万亿次的算力)打造,能识别消费者表情, 车载屏幕能通过注视唤醒;监测驾驶员疲劳状态、抽烟动作,提供自动的空气净化。2、智能座舱行业驱动力分析2 行业发展驱动力:政策、技术、资本、消费需求四因素共振,驱动智能座舱兴 起供给侧驱动叠加消费升级拉动。回顾燃油车行业历史驱动力,20 世纪 50
10、年代以前,汽车行 业多由供给侧的技术革新驱动,比如福特装配流水线的诞生、发动机技术的更新换代等;20 世纪 70 年代后,技术逐渐成熟,燃油车行业主流车型偏好多由消费需求驱动,如石油危机 下消费者的节油偏好、泡沫经济下的安全偏好等。 智能座舱作为汽车行业的全新赛道,可以参考燃油车行业驱动路径,在当前阶段侧重供给端 驱动,如政策指引、技术革新引领、多方资本投入等。但不容忽视的是,2010 年至今,我 国正经历着改革开发以来的第三次消费升级,汽车产业作为消费结构升级转型驱动的最重要 赛道之一,也将享受消费者日益增长的需求拉动。2.1 政策层面2.2.1 多项政策文件出台,规范和支持智能汽车发展近年
11、来我国明确了建立汽车强国的战略目标,智能座舱是政策红利直接受益赛道。国家出台 多项政策、文件支持智能网联(5G)基建及智能网联汽车发展,为智能汽车行业发展创造了 有利的环境。智能座舱作为智能汽车关键、先行领域,是政策红利的直接受益赛道,尤其是 一些聚焦行车安全的座舱部件比如驾驶监测系统(DMS)等受明确的法规推动,效果显著。2.2 技术层面2.2.1 汽车 EE 架构变革,底层软硬件解耦,支持软硬件分别开发座舱域计算平台集中化,座舱各部件的软件、硬件能够分别开发。汽车电子电气架构革新, 从分布式架构走向域控制器架构,过去分散的边缘计算开始集中化,逐渐形成座舱域控制器 方案。在新方案下(座舱域控
12、制器&域内集中),各个硬件的控制计算统一集中在同一颗 SoC 芯片上,不同的操作系统也可以在虚拟机的承托下运行在同一个硬件计算芯片上。过去单个 部件的软硬件嵌套开发演化为平台化的分别开发,计算硬件与软硬件不再绑定,开发过程变 得更加灵活。 具体看:1)软件实现标准化和平台化,通过标准接口在不同的硬件上实现复用;2)硬件采 用可插拔式模组,满足升级需求;3)数据由域控制器进行集中交互和决策处理;4)不同操 作系统在虚拟机承托下在同一计算单元上运行。2.2.2 芯片算力提高,异构设计兼顾高性能、高安全性要求传统的车载芯片 MCU 在智能座舱上的运用遇到了算力不足、无法兼容的难题:1)座舱功 能复杂
13、,传统芯片的数据承载能力、数据处理速度、图像渲染能力难以满足需求;2)不同 座舱部件对应不同的操作系统(如 QNX、Linux、Android 等),传统芯片无法兼容不同的 传感器和操作系统。 SoC 芯片的车规级运用解决了这两个问题。SoC 全称是 System on a Chip,即系统级芯片。 一颗芯片上除了 CPU 之外,还集成了 GPU、RAM、ADC/DAC、Modem、高速 DSP 等。 算力方面,SoC 芯片的 CPU 算力从数 KDMIPS(Dhrystone Million Instructions executed Per Second ,主要用于测整数计算能力,每秒钟可
14、以执行的指令数量)提升到百余 KDMIPS; 集成 GPU,极大提高了处理视频、图片等非结构化数据的能力,满足高端智能座舱系统对 车载娱乐的需求;集成 NPU,大幅提高 AI 运算的效率,能满足智能座舱的智能化交互体验 要求。 兼容性方面,SoC 芯片多采用异构内核,具备“普适性”,能适配不同的操作系统,如 QNX、 Linux、Android 等;也有部分公司,如华为,开发多内核设计的 SoC 芯片(自研微内核+部 分 Linux 宏内核+LiteOS 内核),针对性适配自家的鸿蒙系统,能更好地发挥鸿蒙系统优越的 AIoT 终端连接能力。2.2.3 软件架构向 SOA 升级,更好的满足维护和
15、迭代需求SOA 架构(Service-Oriented Architecture)即“面向服务”的软件架构,是一种软件架构的设 计技术,在 IT 领域已有数十年的应用经验。在汽车端的应用,是“软件定义汽车”的技术基 础,也是众多车企打造智能座舱软件平台的方向。 “面向服务”的概念可以从 IT 行业的 SOA 应用中理解:手机 APP 的复杂业务代码实际运行 在远程机房的“服务器”上,运行在这些“服务器”上的软件统称为“后台服务”,而运行在个人手 机上的 APP 则是“前台界面”。相应的,座舱域控制器、ADAS 控制器等其中的软件可视作手 机端的 APP,在 SOA 架构下,这些软件代码也会在统
16、一的后台“服务器”上运算。SOA 架构能满足智能座舱频繁迭代需求,为开发新的软件、消费者共创软件功能提供便利 技术支持。现有汽车电子软硬件大多高度耦合,新增功能、变更通讯信号等都需要增加新的 ECU 及其中的软件部分,SOA 架构对智能座舱高迭代度的需求而言优势显著,松耦合、接 口标准可访问、易扩展。应用该架构的智能座舱的不同域内的信号可以通过一个统一的“服 务器”来沟通传达,能有效地避免软件的重复开发,也能更好地满足智能座舱频繁迭代的需 求;用户车辆使用的大数据也会上传到“后台服务器”数据工厂,为开发下个软件或者升级 现有软件提供数据支持。 SOA 架构能节省主机厂、供应商双向的集成成本。S
17、OA 软件架构通过设计一套统一的软件 接口和数据传输格式,保证座舱内外使用以太网通信的软件都能顺利进行数据交换,避免软 硬件解耦后出现接口适配和数据不兼容,给 OEM 和供应商双方节省大量集成成本。2.3 资本层面2.3.1 多方资本入局智能座舱,激发生态活力汽车实现万物互联需要在生态方面与其他 IOT 设备打通,产业链从封闭到开放,迎接多方 生态入局。汽车是万物互联的重要环节,此前车联网更多是属于汽车的单独封闭体系,与其 他智能设备分属不同网联系统,彼时的“车联网”仅局限于“联网的汽车们”。汽车要融入 AIOT,就需要在生态方面和各种 IOT 设备打通,激发生态活力。由此,汽车行业的竞争更
18、多将变成开放性平台之间的竞争、生态系统之争。对车企而言,生态合作伙伴越多,产品就 会更具竞争力。我们注意到,目前封闭的汽车座舱产业正在逐渐开放化,迎接更多非汽车背 景、拥有自身生态优势的企业入局,比如科技公司、互联网公司、消费电子公司、智慧家居 公司等,补足内容生态、车机技术、万物互联等方面的短板。2.3.2 智能座舱相对更易落地,商业化进程更快实现难度相对较低,智能座舱商业化进程加速。自动驾驶实现的不确定性较高、商业化进程 较慢;而智能座舱与汽车底盘控制目前关联度较低,不会直接影响行车安全,牵涉到的外部 安全、监管压力带来的不确定性较小,相对更容易落地,故而主机厂及生态伙伴将更多资金、 精力
19、倾斜至智能座舱领域,相应的人才资源也顺势流向智能座舱的研发和推动工作中,极大 拓展了国内自主厂商的自研能力和边界,直接促进了智能座舱的落地。 自动驾驶落地过程中技术攻关难点、商业化关卡依然存在。自动驾驶技术领域在技术层面尚有未攻克的内容,如自动驾驶域的技术、更高算力+高安全性的芯片、视觉感知技术的瓶 颈、激光雷达量产问题、高精地图和定位技术、感知+决策+执行的联动、监管配套、底盘 执行系统的冗余、底盘线控技术的渗透、电子电气架构升级等,高阶自动驾驶大规模商业 化短期仍较难落地。 座舱成果易被感知,助力车企产品差异化实现。作为汽车与车主的高频触点,座舱空间一定 程度上直接决定了未来的“第三空间”
20、带给消费者的体验。智能座舱中无论是交互手段、物 理空间、声、光、显示、升级后的内饰,还是多联屏设计、HUD 抬头显示、流媒体后视镜 等都将为驾驶员、乘客带来鲜明的差异化体验,迅速抓住消费者眼球,提高车型的竞争力。2.4 需求层面2.4.1 消费者配置意愿不断提升消费者个性化需求成长,尤其新一代年轻消费者注重科技感的交互体验,寻求个性化体验。 据 IHS markit 调研数据,61.3%的用户认为座舱智能化配置极大提升购车兴趣,17.4%的消 费者认为智能座舱是买车必购配置;并且,消费者对座舱内产品的智能化水平的关注程度已 经超过座舱座椅舒适度、空间宽敞度、设计美观度、零部件质量等因素,在年龄
21、位于 25 35 岁的年轻消费者中,这一偏好更为显著。2.4.2 智能手机使用偏好迁移,消费者配置意愿、意愿不断提升消费者对智能手机的使用偏好迁移至车端。当中控屏等进入汽车座舱后,消费者在智能手机 上的用户体验和使用偏好也将延伸至车内,消费者期待汽车变成一个数字伴侣,车载系统能足够流畅、屏幕能足够高清、无线联动能够顺畅。 软件订阅类消费习惯培育初见成效,消费者意愿提升。智能手机端的类 APP、音 乐视频网站的订阅类产品提高了消费者对软件升级和订阅行为的认可度,消费者的软件 消费习惯被培育起来,并将同样体现在对智能座舱 OTA 服务的意愿中。OTA(Over-theAir)是指通过移动通信网络(
22、2G/3G/4G 或 Wifi)对汽车的零部件终端上固件、数据及应用 进行远程管理的技术。简单来说 OTA 技术实现分三步:1)将更新软件上传到 OTA 中心, 2)OTA 中心无线传输更新软件到车辆端,3)车辆端自动更新软件。3、智能座舱产业链技术趋势3 智能座舱单车价值量有望达到传统座舱的 3-5 倍座舱配置的全面升级带动单车价值量大幅提高,智能座舱单车价值量有望达到传统座舱的 3 至 5 倍。我们估计传统汽车座舱单车价值量在 2500 元左右,智能座舱的变化主要体现在: 1)部件升级:中控屏、仪表盘、后视镜、芯片、声学系统;2)部件新增:座舱域控制器、 驾驶员监控系统(DMS)、智能语音
23、、氛围灯、抬头显示(HUD)等,整套智能座舱整体价 值量我们估计有望达到 0.75 万元-1.35 万元,为传统座舱的 3-5 倍。3.1 域控制器3.1.1 域内集中式方案是域控制器的技术背景整车 EE 架构变革从传统分布式(ECU)走向域集中式(DCU),再发展至中央计算式。 1)分布式阶段:ECU,即基本电子控制单元,也叫车载电脑,是域控制器的前身。在分布 式技术阶段,ECU 和座舱部件单一对应,如中控、HUD 等分别由单独 ECU 独立控制,单 车 ECU 数量庞杂,一般达 50-100 个,部分豪华车 ECU 数量超过 100 个。众多的 ECU 数 量使得单车成本提升、主机厂管理难
24、度加大,且 ECU 修改权限往往在一级供应商手中;对 车内电子电器架构优化改良势在必行。2)域集中方案:域集中式方案正当主流,可视为“准中央集中方案”。目前国内乃至全球, 已处于分布式方案向着域集中式方案转化的趋势中,域集中式正当主流,形成单域的软硬解 耦,多屏间的高效互动。在域集中的方案下,整车上百个 ECU 理论上有望被“浓缩”到 5 个 DCU(域控制器),由域控制器集中控制对应域内的多个部件;实际应用中,DCU 与 ECU 同时存在,智能座舱域、智能驾驶域这两个域一般由 DCU 域控制器来控制,其他部件目前 以 ECU 控制为主,合计看来,我们预计全车一般含 ECU、DCU 控制器大幅
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