2023中国车载智能计算平台发展前瞻性研究报告-0718-46页-WN7.pdf
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1、亿欧智库:更懂中国智能电动汽车的第三方研究机构“CHINA SMART ELECTRIC VEHICLE”SERIES REPORT系列报告亿欧智库 https:/ Copyright reserved to EO Intelligence,July 20232023中国车载智能计算平台发展前瞻性研究报告亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)前言中
2、国车载智能计算平台发展进程新势力、部分自主车企已率先进入域集中架构阶段,合资、外资车企陆续跟进。“蔚小理”、上汽等头部企业开始尝试探索跨域融合架构与中央计算架构。随着主机厂对于车载智能计算平台的发力,2023年将是主机厂量产下一代“整车集中+区域控制方案”的关键时间节点。亿欧智库预测,随着超高算力计算平台的量产、软件技术的快速迭代,中央计算架构会在未来3-5年内实现量产。行泊一体功能的火爆使域控制器的重要性得到验证,目前国内已有多家企业发布了相关产品,并持续深耕更具有性价比的产品方案,做到“脚踏实地”。2023年随着更高级别智能驾驶功能的量产以及更具智能化的座舱产品推出,跨域高性能计算平台(H
3、PC)成为智能电动汽车产业上下游接下来所关注的核心模块,开始“仰望星空”。主机厂对于车载智能计算平台的关注度逐渐提高,使本土供应商在2023年有望凭借车载智能计算平台获得先发优势与弯道超车的最佳机遇。整车E/E架构的终局中央计算尚未实现,亿欧智库认为车载智能计算平台的发展与竞争将长期持续地为产业链上下游企业带来发展机遇。同时,亿欧智库也认为还有很多产业与企业的问题,值得行业进一步思考与探究。关于2023中国车载智能计算平台发展前瞻性研究报告从车载智能计算平台产业链来看,主要玩家分别为SoC芯片企业、软件平台企业、Tier1企业以及主机厂。本土域控供应商核心竞争力的逐步提升,打破了原有市场固态的
4、产品形态和行业分工,也为车企在打造行泊一体功能时提供了更加多元化的合作模式,使车企可以根据自身需求进行定制化的方案部署。中国车载智能计算平台的发展过程中,为本土供应商带来弯道超车机会的同时也使本土供应商面临更多挑战,基于此亿欧智库撰写此份报告。2023中国车载智能计算平台发展前瞻性研究报告聚焦于中国车载智能计算平台发展研究,全面、深度的分析与研究当前中国车载智能计算平台发展现状、市场格局等,以及HPC/中央计算平台的发展预测,为行业的发展打造一份可以参考的“塔灯”报告。亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972
5、)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)目录C O N T E N T S中国车载智能计算平台发展综述1.1 车载智能计算平台技术原理与组成部分1.2 车载智能计算平台发展驱动因素研究1.3 车载智能计算平台演进路线及发展进程解析1.4 车载智能计算平台产业链拆解01中国车载智能计算平台发展路径分析-域集中架构02中国车载智能计算平台发展前瞻分析-中央计算平台044.1 中央计算平台架构发展面临挑战4.2 中央计算平台架构布局企业分析2.1 域控制器市场现状与相关技术分析2
6、.2 中国域控制器市场规模预测车载智能计算平台对SEV产业未来影响展望055.1 中国车载智能计算平台演进升级对于智能电动汽车的影响5.2 中国智能电动汽车产业链未来发展展望中国车载智能计算平台发展路径分析-跨域架构033.1 跨域融合HPC市场现状与相关技术分析3.2 跨域融合前瞻布局企业分析3.3 跨域融合面临挑战以及未来产业格局亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库
7、-李先生(203972)目录C O N T E N T S中国车载智能计算平台发展综述1.1 车载智能计算平台技术原理与组成部分1.2 车载智能计算平台发展驱动因素研究1.3 车载智能计算平台演进路线及发展进程解析1.4 车载智能计算平台产业链拆解01中国车载智能计算平台发展路径分析-域集中架构02中国车载智能计算平台发展前瞻分析-中央计算平台044.1 中央计算平台架构发展面临挑战4.2 中央计算平台架构布局企业分析2.1 域控制器市场现状与相关技术分析2.2 中国域控制器市场规模预测车载智能计算平台对SEV产业未来影响展望055.1 中国车载智能计算平台演进升级对于智能电动汽车的影响5.2
8、 中国智能电动汽车产业链未来发展展望中国车载智能计算平台发展路径分析-跨域架构033.1 跨域融合HPC市场现状与相关技术分析3.2 跨域融合前瞻布局企业分析3.3 跨域融合面临挑战以及未来产业格局亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)1.1 车载智能计算平台分为软硬件架构,主控芯片+3层软件适配实现功能应用5 车载智能计算平台的功能实现需要丰富的
9、硬件资源和复杂的软件支持。不同硬件资源的集成形成计算平台的硬件架构,将复杂的软件分层化处理构成了计算平台的软件架构。计算平台硬件架构中的主控芯片集成了多个和多类计算单元,如CPU、GPU等,通常还包含了音频、多媒体、显示、安全、通信、AI计算等子单元,不同种类的计算单元有各自的优势,分别负责不同任务。软件架构包括系统软件、功能软件以及上层的应用软件。系统软件负责承上启下,实现应用软件与物理硬件分离;功能软件为智驾、座舱功能提供共性功能模块;应用软件实现具体智驾、座舱功能,开发者可根据自身产品功能定义,利用功能软件层提供的基础库,设计具体应用功能。智能驾驶功能ACCFCWL3、L4、L5应用智能
10、座舱功能信息娱乐HMI生活服务感知决策预测规划定位控制基础算法(AI算法、控制算法等)基础功能(安全、通讯、存储等)Adaptive AUTOSAR/其他中间件应用OS(AGL/Android)RTOS(QNX/VxWORKS)BSPBSPMCALAUTOSAR ClassicHypervisor智能驾驶/智能座舱/网联等多核异构分布架构AI单元-GPU/FPGA/ASCI计算单元-CPU控制单元-MCU工具链安全体系虚拟机操作系统中间件功能软件硬件应用软件芯片驱动系统软件软件网联服务亿欧智库:智能电动汽车车载智能计算平台架构数据来源:亿欧智库 车载智能计算平台亿欧智库-李先生(203972)
11、亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)1.2.1 驱动因素:智驾等级不断升级,功能实现需要车载计算平台提供强大“大脑”6 高等级智能驾驶实现过程中需要一个强大的“大脑”来统一实时分析、处理海量的数据与进行复杂的逻辑运算,因此对其计算能力的要求非常高。车载智能计算平台本质是嵌入式系统,相比于汽车传统控制器ECU,其硬件和软件的复杂度更高,算力更高,功能更强。车载智能计算平台的发展应
12、用成为高等级智能驾驶功能呢实现的唯一可行方案。硬件层,汽车传统ECU主要采用MCU实现简单的计算和逻辑判断。智能计算平台通常使用单个甚至多个集成CPU、GPU、FPGA 或 AISC的SoC,可实现大量数据并行计算和复杂的逻辑功能。软件层,传统ECU软件架构较为简单,部分功能简单的控制器甚至不需要使用操作系统和中间件。车载智能计算平台软件架构更复杂,自下而上包括虚拟机、操作系统、中间件、功能软件和应用软件。卫星定位交通设施其他车辆交通设施其他车辆摄像头激光雷达T-box超声波雷达毫米波雷达其他感知硬件感知定位融合感知预测规划决策底盘域控制器车身域控制器动力域控制器制动系统转向系统门窗车灯雨刷气
13、囊BMS发动机+变速器/电机仪表中控决策执行中央集中式E/E架构车载智能计算平台车端云端/V2X亿欧智库:高等级智能驾驶功能系统沟通:感知、决策、执行数据来源:亿欧智库 硬件:基于MCU的单片机系统软件:以实时操作系统OSEK为主,基于CP AUTOSAR框架特点:处理基本运算和逻辑判断,功能专一,实时性和安全性强传统控制器应用软件功能软件基础应用中间件操作系统虚拟机硬件应用软件中间件操作系统MCU软件硬件车载智能计算平台硬件:片内引入专用计算单元、板上集成多SoC的高算力异构架构软件:高度分层化与模块化,支持实时和非实时操作系统,基于SOA架构设计。特点:高算力,处理大容量运算和复杂逻辑,应
14、用功能多样,拓展性强车载计算平台成为实现高等级智能驾驶功能唯一方案亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)1.2.2 驱动因素:座舱算力需求剧增,需车载智能计算平台提供算力冗余实现“软件定义”7 在感知、交互、场景应用持续升级的背景下,座舱芯片需支撑大规模传感器数据处理、持续攀升的AI算法数量与海量应用软件服务,座舱数据量与处理需求将超过手机,算力需
15、求飞速增长。车载计算平台多采用异构芯片硬件方案,异构芯片硬件方案包括采用单板卡集成多种架构芯片的方案,以及采用同时集成多个架构单元的SoC芯片的方案。车载计算平台可通过提高单芯片算力、复制堆叠计算单元等方式实现算力的弹性拓展。传统功能汽车采用分布式电子电气架构,离散化的ECU软硬件紧耦合且各ECU之间独立性较强,硬件资源无法共享且形成数据孤岛,对用户新需求反馈的整体周期长达20个月以上,难以形成持续快速迭代的软件开发模式。软件定义汽车开发模式可以通过硬件预埋,软件持续优化升级的方式实现用户体验提升,其核心是车载计算的集中化发展,高集成化的域控制器、HPC成为关键。DMS摄像头多音区麦克风车内毫
16、米波雷达近车外摄像头车辆信息输入车外前视摄像头车辆数据用户数据环境数据交通数据用户兴趣车端场景服务应用+个性化服务推荐+机器主动式交互语音识别人脸识别触屏识别手势识别虹膜识别生物识别模态融合出行场景娱乐场景车生活场景社交场景驾驶舱系统信息娱乐系统其他系统场景引擎车辆使用周期(5年+N年)车辆开发周期(3年)硬件软件SOPA版本B版本软件开发周期分离售出软件持续迭代满足用户个性化和长尾需求版本1版本2版本NOTAOTAOTA免费付费功能1功能N新需求驱动车辆换置基础软件/功能付费软件/功能汽车座舱功能的实现从输入至输出涉及多模块多环节,复杂程度逐渐提升,对于算力的需求剧增 软件定义汽车开发模式通
17、过软硬件解耦,将车辆硬件与软件开发流程与周期分离;通过软件持续迭代,满足用户需求,持续获取市场反馈并加以改进优化,形成软件研发数据闭环。软件定义汽车开发模式用户需求反馈实时更新,长期形成数据闭环车载计算平台集中化发展数据来源:亿欧智库 亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)1.3.1 整车E/E架构持续演进,2023年车载智能计算平台逐渐全面进入域
18、集中式E/E架构8 遵循整车E/E架构发展路径,车载智能计算平台的发展历程可分为三大阶段,分别为分布式E/E架构平台(包括模块化架构与功能集成架构)、域集中式E/E架构平台(包括域集中架构与域融合架构)以及最终的中央集中式E/E架构平台。目前国内已有多家企业发布了相关产品,并持续深耕更具有性价比的产品方案。随着E/E架构的升级至域融合架构阶段(本质上仍属于域集中式E/E架构),各域功能之间会实现跨域融合,高性能计算平台(跨域融合HPC)也将在2023年迎来量产。主机厂对于车载智能计算平台的关注度逐渐提高,使本土供应商可凭借车载智能计算平台获得先发优势与弯道超车的最佳机遇。亿欧智库:整车E/E架
19、构升级,车载智能计算平台不断演进,2023年下一代跨域融合HPC成为热点GWGW超级电脑超级电脑模块化功能集成域集中域融合中央计算车载云计算各功能都有一个对应的模块ECU整合,集成软硬件域控制器产生,基础控制其标准化域控制器整合域控制器整合为超级电脑泊车功能与行车功能融合,出现行泊一体技术方案即智能驾驶域控方案。智能驾驶域的功能和座舱域的功能进行跨域融合,形成一个更高性能的舱驾融合HPC。时间域集中式E/E架构中央集中式E/E架构数据来源:博世、亿欧智库 2021年之前2021年-2023年2023年-2025年2025年之后亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧
20、智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)1.3.2 部分主机厂已实现域集中架构车型量产,领先企业长期布局跨域融合方案9 新势力、部分自主车企(长城、比亚迪、吉利等)已率先进入域集中架构阶段,合资、外资车企陆续跟进,当中部分领先企业已开始尝试探索跨域融合架构与中央计算架构。当前形成了两种主流的跨域融合方案:按功能融合、按位置融合。按功能融合是将全车划分为整车控制(vehicle domain controller,VD
21、C)、智能驾驶(ADAS domain controller,ADC)、智能座舱(cockpit domain controller,CDC)三大功能域,分别实现车辆行驶、自动驾驶、信息娱乐等功能。按位置融合是采用区集中式(Zonal E/EA),按照汽车的物理空间,将全车划分为多个区域,如左车身域、右车身域等。大众 车控、智驾、智舱三域划分 MEB平台 ID.4,2021 车控、智驾、智舱三域划分 PPE平台,奥迪、保时捷,2023(E)车控、智驾、智舱三域划分 SSP平台,2025(E)E3 1.1E3 1.2E3 2.0亿欧智库:部分代表车企E/E架构发展路线蔚来 分布式、独立ECU E
22、S8、ES6、EC6 五大功能域划分 ET7、ET5 中央集中式架构 下一代量产车型分布式E/E架构域集中E/E架构整车集中式E/E架构小鹏 分布式ECU、局部OTA G3 功能域划分、整车OTA P7、P5 中央超算+区域控制 G9E/EA1.0E/EA2.0E/EA3.0理想 分布式ECU 理想ONE 智驾域、智舱域、车控域 理想L9 CCU(智驾+智舱+车控)+区域控制器,2023年(E)分布式架构域控制器架构中央计算平台架构长城 动力底盘域、车控、智能座舱、智能驾驶域,2021量产 3大计算平台+3个区域控制器,2022量产 中央计算大脑+智能区域控制,2024量产GE/EP3.0 域
23、控制器架构GE/EP 4.0 中央计算+区域GE/EP 5.0 One Brain架构上汽 中央计算(车控及数据融合中心)+智能驾驶(智驾控制中心)+智能座舱(交互中心)+AI Box(算力拓展中心),2021搭载,L2.9+智驾 整车计算中心(HPC1+HPC2)+4区域控制器 2024年搭载,L4+智驾全栈1.0 域集中式全栈3.0 中央计算式ICAS1ICAS2ICAS3+车辆控制智能驾驶ICAS2暂未研发完全信息娱乐BDCSASMGU车辆控制智能驾驶信息娱乐+VDCMDSCDC车辆控制智能驾驶信息娱乐+按功能进行跨域融合-三域架构CCMBCM LHBCM RH+中央计算前车身控制Cen
24、tralzone+Core systemMechatronic rim+按位置进行跨域融合-区域集中架构数据来源:亿欧智库 注:已实现已研发已规划BCM FH左车身控制右车身控制+亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)亿欧智库-李先生(203972)1.4 车载智能计算平台产业链边界模糊,参与企业拓展业务线可提供开放式产业合作模式 通过架构模块看,车载智能计算平台的生态圈主要由传
25、统汽车零部件企业、车载芯片厂商、算法解决方案商、系统软件厂商以及主机厂构成。相较于本土企业,国外大厂已构建了成熟生态以及深度合作关系。业务发展方面,车载智能计算平台产业链上下游企业不断拓展自身业务线、提升软硬件协同发展的能力。底层芯片在提供硬件芯片外,正在沟通软件算法的能力;中间件企业逐步提供功能软件以及应用软件算法相关业务;主机厂不再仅是零部件集成商,开始自研应用软件相关业务,希望实现产品的自主可控。企业业务不断拓展过程中,也为产业链提供更加开放多元的合作模式与可能。10车载SoC&MCU虚拟机底层操作系统中间件功能软件应用软件数据来源:亿欧智库 亿欧智库:2023年车载智能计算平台产业图谱
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