汽车的未来在智能座舱？

烟雨流年

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文 | 半导体财产纵横
11月15日,高通公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,接纳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。

高通公布第四代骁龙汽车智能座舱平台出样。 泉源: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”接纳了7nm工艺,集成了88亿个晶体管,同样集成了CPU、GPU、ISP、DSP以及LPDDR5。
智能座舱渐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重要的架构情势,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,环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。现在中国市场座舱智能配置程度的新车渗透率约为48.8%,到2025年预计可以超过75%,均高于环球市场的装配率程度。
智能座舱体现在ADAS和车载娱乐系统的升级,智能化、数字化造车的要求条件下,车厂需要扩容并归并单个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重要由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气力,而高通是一击勃发,它在第二代产物之后市占稳步上升,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物,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的产物,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做到了顺畅迁徙,现在gen3e的客户包罗了长城、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,间隔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机遇,同样在这一年,高通公布收购恩智浦一案“已死“,以向恩智浦付出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物问世。i.mx8的出货量同样不如人意,现在,恩智浦的重要智能座舱芯片照旧发布于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,仍旧针对本钱敏感性客户,使用了ARM Cortex-A15内核。德州仪器于2016年发布了智能座舱芯片Jacinto6，一向针对本钱敏感性客户，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物。德州仪器智能座舱芯片的重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物。

Apollo Lake架构图。泉源:英特尔
而说到现在出货量最多的高通,高通已做生意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,高通官方称在环球前25的车企中,已有23家采购了SA8155智能座舱平台。SA8155可以称得上是现在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能,包罗 WiFi6、蓝牙 5.0 等等。和它的上一代产物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,成为高通渐渐吞并智能座舱市场的重要战斗力。高通推出第二代智能座舱,用较大的技能进步和生态本领在来自英特尔、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。现在,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,在本年的CES上,三星展示其智能座舱的驾驶场景。三星的智能座舱SoC重要有Exynos 8890及ExynosAuto V9,相关机构表现ExynosAuto V9整体性能与SA8155P打平。本年,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物问世。
华为的智能座舱芯片重要是麒麟系列,包罗了去年发布的710A 和本年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而且具备更高的AI算例。990A现在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。泉源:海思官网
现在,智能座舱的芯片多以ARM打造的CPU为主,消费级产物和车规产物均有一定市场份额。传统汽车芯片厂商遇到了消费类芯片厂家的挑衅。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的自动驾驶车而且提出 “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。公司表现,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表现。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能的公司也没有落下。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)产物不同,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四大产物系列,支持Hypervisor假造座舱、导航、双娱乐屏、信息娱乐控制面板、高端IVI系统等。现在,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车厂目次。

杰发智能座舱AC8015芯片系统框图。泉源: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年成立的公司重要业务有智能驾驶和车载应用。2018年,minieye推出前装ADAS产物X1,使用Xilinx FPGA技能,现在已经量产上车,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,可以检测驾乘职员的实时视线方向、面部状态以及行为姿态,判断疲劳、分神程度,以及搭客危险行为,打造全新的车内交互体验。Minieye表现, FPGA更适用深度学习,研发体系成熟可以降本增效。

Minieye舱内技能。泉源: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本钱并非高不可及,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,国内厂商在技能上并不算落后,超前也有希望。
同时,智能座舱技能还在不停变动。ECU堆积是过去座舱的重要模式,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,域成为重要的主控情势,将来汽车芯片将向“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思量的问题,也就是说智能座舱的整体办理方案和生态打造力成为提高市占的重要抓手。此前,IHS Markit汽车技能高级分析师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也会广泛盛行。过去,汽车制造商并不会过多地思量软件,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。
不外整体来说,智能座舱的硬件仍是决定产物的天花板的所在,这也是属于它们的黄金时代。