汽车的未来在智能座舱?

半导体产业纵横

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· 11月23日

1月15日,高通宣布其第四代骁龙汽车智能座舱平台已经出样,这一代智能座舱平台定名为SA8295,并支持新出货标致308车型。年初,第四代骁龙智能座舱由高通在一次线上活动中推出,采用5nm制程,搭载高通Kryo CPU、Hexagon DSP、Adreno GPU以及Spectra ISP,高通宣称CPU、GPU等比上一代SA8155提升一半以上。

图片来源@视觉中国

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文 | 半导体产业纵横

11月15日,高通宣布其第四代骁龙汽车智能座舱平台已经出样,这一代智能座舱平台定名为SA8295,并支持新出货标致308车型。年初,第四代骁龙智能座舱由高通在一次线上活动中推出,采用5nm制程,搭载高通Kryo CPU、Hexagon DSP、Adreno GPU以及Spectra ISP,高通宣称CPU、GPU等比上一代SA8155提升一半以上。

高通宣布第四代骁龙汽车智能座舱平台出样。 来源:国际数字科技展

上月28日,国内首颗7nm车规级智能座舱芯片“龍鹰一号”成功流片,这款芯片将在吉利汽车上试用,由芯擎科技自研。芯擎科技“龍鹰一号”采用了7nm工艺,集成了88亿个晶体管,同样集成了CPU、GPU、ISP、DSP以及LPDDR5。

智能座舱逐渐成为现代轿车的标配,国内国外都在这一领域攻城略地。同时,一芯多屏成为智能座舱主要的架构形式,座舱芯片正驶在快车道上。

大厂玩家的竞争格局

在汽车之家的一份数据报告中,全球智能座舱的市场在2020年达到447亿美元,到2030年将达到681亿美元,而在2016年智能座舱的市场规模还只是39亿美元。另据综合数据,中国智能座舱市场预计将在2025年达到1030亿元规模。目前中国市场座舱智能配置水平的新车渗透率约为48.8%,到2025年预计可以超过75%,均高于全球市场的装配率水平。

智能座舱体现在ADAS和车载娱乐系统的升级,智能化、数字化造车的要求前提下,车厂需要扩容并合并单个ECU。因此,包含CPU、GPU、ISP、DSP的SoC主控成为主流选择。

2015年前,车载系统的运算和控制主要由MCU和低算力的SoC为主,供应商有瑞萨、恩智浦、德州仪器。过渡到智能座舱阶段,三家仍占据了大量份额。英特尔收购Mobileye后增强了智能驾驶的实力,而高通是一击勃发,它在第二代产品之后市占稳步上升,成为现阶段出货量最多的厂商,用几年的时间在行业竞争中做到了第一。

R-Car Gen3是瑞萨经典的智能座舱产品,在2018年推出,基于Arm Cortex-A57 / A53内核,使用了Arm 64位架构。Gen3系列包含了从R-Car V3M到R-Car H3的产品,其中R-CarV3M适用于入门级车辆,R-CarH3则为高端汽车打造。2021年,瑞萨又推出了新的R-Car Gen3e,包含了R-Car D3e、R-Car E3e、R-Car M3Ne、R-Car M3e、R-Car H3Ne和R-Car H3e。相比于R-Car Gen3,Gen3e整体的CPU性能提升到了50k DMIPS和2GHz。瑞萨继续使用了Arm Cortex-R7的架构,并将Gen3e和Gen3做到了顺畅迁移,目前gen3e的客户包括了长城、大众等车型。

除了瑞萨之外,传统汽车元件大厂德州仪器和恩智浦也有市占,但是这些传统大厂的份额都在逐步下降。2018年,恩智浦量产了i.mx主控芯片,距离2013发布足足过了5年。5年之间,恩智浦已经失去了智能座舱的时机,同样在这一年,高通宣布收购恩智浦一案“已死“,以向恩智浦支付20亿美元分手费告终。

未能成功的收购案对恩智浦的事业或许造成了不小的影响,i.mx8之后,恩智浦没有新的高端产品问世。i.mx8的出货量同样不如人意,目前,恩智浦的主要智能座舱芯片还是发布于10年前的i.mx6,其在国内入门级汽车上得到广泛应用,具有一席之地。

德州仪器的上一个智能座舱芯片是Jacinto6,在2016年发布,仍然针对成本敏感性客户,使用了ARM Cortex-A15内核。德州仪器于2016年发布了智能座舱芯片Jacinto6,一贯针对成本敏感性客户,使用了ARM Cortex-A15内核。2020年年初发布了Jacinto 7处理器系列,主攻汽车ADAS,成为德州仪器的又一重磅产品。德州仪器智能座舱芯片的主要客户是日系车和德系车。

Apollo Lake是英特尔2016年推出的车载处理器,现为凌动系列,该芯片基于英特尔的Goldmont架构,拥有2-4个CPU内核和多个视频输出接口,可以支持车载信息娱乐系统等驾驶舱体验,是英特尔在驾舱上的主打产品。

Apollo Lake架构图。来源:英特尔

而说到目前出货量最多的高通,高通已经商用落地了三代智能座舱平台,第三代智能座舱平台SA8155于两年前推出,高通官方称在全球前25的车企中,已有23家采购了SA8155智能座舱平台。SA8155可以称得上是目前经典的智能座舱平台。在威马W6、吉利星越L、小鹏P5等汽车均已搭载高通SA8155智能座舱平台。

SA8155P作为第三代智能座舱的主控芯片,运算速度是第二代智能座舱芯片820A的3倍,在相关报道中SA8155P的运算速度360万次/秒,SA8155P还支持新一代的联网技术,包括 WiFi6、蓝牙 5.0 等等。和它的上一代产品820A相比,8155的体积更小、发热更低、算力有了较高量级的提升。有消息称,高通第三代车载芯片8155在电动车智能座舱中占据8成以上的份额。

高通从2014年开始部署智能座舱市场, 2014年1月高通推出了其第一代汽车智能座舱平台骁龙602A。602A基于骁龙600平台,满足了4G、手势识别、车上WiFi等一系列需求。

2016年,高通成功推出了第二代智能座舱S820A,成为高通逐渐吞并智能座舱市场的主要战斗力。高通推出第二代智能座舱,用较大的技术进步和生态能力在来自英特尔、瑞萨、德州仪器、恩智浦的猛烈攻势中突出。820芯片使用Kryo CPU、四核,64位。目前,高通的S820A客户覆盖了理想、比亚迪、奥迪A4、丰田雅阁、大众高尔夫等国产和外资车型。

三星是近两年才加入智能座舱SoC的厂商,在今年的CES上,三星展示其智能座舱的驾驶场景。三星的智能座舱SoC主要有Exynos 8890及ExynosAuto V9,相关机构表示ExynosAuto V9整体性能与SA8155P打平。今年,奥迪突然转向,离开原有的合作对象,转身拥抱三星Exynos 8890,并订立了长期的合同关系。

新人层出,各有千秋

除了以上半导体厂商之外,华为的半导体部门近年来也有产品问世。

华为的智能座舱芯片主要是麒麟系列,包括了去年发布的710A 和今年4月发布的麒麟 990A。麒麟990A基于ARM V7A,其中麒麟 990A 同样可以平替SA8155P并且具备更高的AI算例。990A目前已经用在北极狐阿尔法S以及比亚迪部分车型中。

华为智能座舱架构图。来源:海思官网

目前,智能座舱的芯片多以ARM打造的CPU为主,消费级产品和车规产品均有一定市场份额。传统汽车芯片厂商遇到了消费类芯片厂家的挑战。华为海思麒麟成为现阶段国产智能座舱芯片的领头羊,吉利旗下芯擎科技成为汽车厂商自研的代表。互联网公司如百度也打造了Apollo的自动驾驶车并且提出 “智座“的业务方向。

有部分智能座舱半导体公司也有了一定规模,南京芯驰半导体便是其中之一,其自研X9系列处理器是专为新一代汽车电子座舱设计的车规级汽车芯片,以64位ARM Cortex-A55内核打造。公司表示,X9总算力达到了100KDMIPS,3D性能达到300GFLOPS,AI计算达到1.2TOPS,最多高达8个FullHD显示。除了硬件之外,芯驰科技还推出UniDrive全开放自动驾驶平台,帮助X9芯片落地。

自动驾驶公司早先落子

某些专攻自动驾驶技术的公司也没有落下。2018年,地平线发布了征程5系列ASIC芯片,基于16nm工艺,与自动驾驶领域较为强势的Mobileye(英特尔于2017年收购的ADAS公司)产品不同,征程可以用于动驾驶和智能座舱两种场景,支持交互等能功能,DMS、多模态语音交互等舱内感知计算成为亮点。

9月,四维图新在投资平台上提及,四维图新子公司合肥杰发科技自研智能座舱芯片AC8015已于上半年实现量产出货,使用四核ARM Cortex-A53架构, 8015包含了AC8015I、AC8015H、AC8015M、AC8015A四大产品系列,支持Hypervisor虚拟座舱、导航、双娱乐屏、信息娱乐控制面板、高端IVI系统等。目前,该芯片已经通过AEC-Q100 Grade 3认证,公司称智能座舱芯片已经进入Tier1车厂目录。

杰发智能座舱AC8015芯片系统框图。来源:杰发科技

除了杰发科技、地平线等专注于自动驾驶起家的公司,Minieye也是其中一员。这家2014年成立的公司主要业务有智能驾驶和车载应用。2018年,minieye推出前装ADAS产品X1,使用Xilinx FPGA技术,目前已经量产上车,在载货汽车、危化品运输公司等领域落地应用。Minieye的智能座舱更侧重于安全场景,可以检测驾乘人员的实时视线方向、面部状态以及行为姿态,判断疲劳、分神程度,以及乘客危险行为,打造全新的车内交互体验。Minieye表示, FPGA更适用深度学习,研发体系成熟可以降本增效。

Minieye舱内技术。来源:minieye

行业仍在嬗变

玩家身份融合。智能座舱芯片的研发难度和成本并非高不可及,因此吸引了大量不同基因的半导体公司加入,车厂、自动驾驶、通讯厂商、芯片传统大厂都涌了进来,架构等也有不同,基于不同的使用场景、车型、消费层次均有不同的方案进驻。中国是汽车保有量第一的国家,国内厂商在技术上并不算落后,超前也有希望。

同时,智能座舱技术还在不停变动。ECU堆积是过去座舱的主要模式,现在智能座舱和自动驾驶都在平行演进,汽车电子电器架构向集中式过渡。有分析师称,近期汽车芯片将形成智能座舱域主控芯片和自动驾驶域主控芯片的双脑结构,域成为主要的主控形式,未来汽车芯片将向“中央计算平台”演进。2030年以后,自动驾驶汽车的电子电气架构将发展至基于域融合的带状架构,智能座舱和自动驾驶会逐步向中央计算芯片融合。

除了硬件之外,软件也成为智能座舱现阶段必须要考虑的问题,也就是说智能座舱的整体解决方案和生态打造力成为提高市占的重要抓手。此前,IHS Markit汽车技术高级分析师Chen Dexin曾预测,与电子电气架构相关的软件部分会更加完善,OTA也会广泛流行。过去,汽车制造商并不会过多地考虑软件,或者把软件作为打造或定义一辆汽车的核心。现在开始,这种局面将会改变。

不过整体来说,智能座舱的硬件仍是决定产品的天花板的所在,这也是属于它们的黄金时代。

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