域控主流芯片的升級之“道”

受益于智能汽車的發展和汽車電子電氣架構從分布式向集中式轉變的趨勢，域控制器市場正在快速增長。據廣汽汽車研究院預測，2025年自動駕駛域控制器出貨量將超過400萬臺，智能座艙域控制器出貨將超過500萬臺，復合增長率預計將超過50%。作為未來智能汽車的“大腦”，域控制器功能由主控芯片、系統軟件（操作系統、中間件）和應用算法共同實現。從目前車企的做法來看，以主控芯片為代表的高性能硬件將率先上車，而操作系統和應用軟件將隨著算法模型的不斷迭代而不斷更新，逐步釋放嵌入式硬件的利用率，從而實現軟件定義汽車。例如，小鵬汽車目前擁有L2+級別的自動駕駛能力，但在P7車型中嵌入了Xavier芯片、14個攝像頭等方法，為未來升級到L3級別的自動驅動留下了空間。極氪還透露，極氪001基于SEA龐大的智能進化體驗架構，擁有全方位的嵌入式智能硬件和先進的芯片解決方案。未來，它將通過OTA發布更多的安全和便利功能，并能夠在整個生命周期中重新進化。

極氪001；圖片來源：從中我們不難看出主控芯片在吉利汽車領域控制器中的關鍵作用。因此，域控制器主控芯片領域成為熱門賽道，許多制造商都在布局。域控制器芯片不斷涌現。目前，域控制器主芯片領域已經聚集了大量玩家，尤其是在自動駕駛域控制器領域。其中，英偉達、高通、恩智浦、Mobileye、德州儀器等海外制造商，以及華為、地平線、黑芝麻、新清科技等國內制造商采取了更多行動。在海外制造商中，英偉達布局較早。2019年，NVIDIA發布了智能駕駛SoC Orin和基于Orin的計算平臺Drive AGX Orin。經過兩年的進化和完善，該公司推出了OrinX SoC。據悉，NVIDIA Orin X芯片由新型NVIDIA GPU和12核ARM CPU組成，采用7nm工藝，單芯片計算能力高達每秒254 TOPS。基于多個Orin或OrinX的組合，相應的智能駕駛域控制器的計算能力超過1000 TOPS。近兩年，已有多家車企宣布開發基于Orin的新一代車型，如理想汽車的X01、蔚來汽車的ET7、智己汽車的L7。恩智普也較早在域控制器芯片領域積累了實力。早在2017年，據報道，前15名汽車制造商中有一半以上已經在即將推出的車型中采用了Enzipu S32平臺（一種完全可擴展的汽車計算架構）。2020年，恩之浦推出了S32G域控制器芯片。作為S32系列的最新產品，S32G將傳統MCU和高性能MPU與ASIL D功能安全集成在一個芯片上，同時還集成了網絡通信加速器，與以前的單功能芯片相比，性能顯著提高。Enzipu表示，S32G處理器可以使原始設備制造商朝著域控制器架構發展，取代傳統的分布式架構。于是，東軟睿馳、鎂嘉科技等多家廠商選擇基于S32G芯片打造域控制器。目前，這些產品正在加速量產和實施，S32G應用將在未來兩年內廣泛部署。

恩智普S32G；

圖片來源：恩智浦TI已推出TDA4系列芯片。據悉，TDA4芯片支持深度學習和實時圖像處理，可以執行高性能ADAS操作，功耗和性能效率為5-20W，無需主動冷卻。具有通用軟件平臺的有針對性的集成SoC可以降低系統復雜性和開發成本。單芯片支持連接4-6至300萬像素攝像頭，提高車輛感知和環繞視圖處理能力。目前，TI的TDA4系列芯片已被許多汽車制造商和供應商選中，包括東軟瑞馳、宇康智行等。在國內廠商中，華為已經進行了相關布局。為了應對自動駕駛計算平臺的需求，華為推出了MDC智能駕駛計算平臺，包括MDC210、MDC300、MDC610和MDC810。計算能力范圍從48個TOPS到400+個TOPS，實現L2-L5的全場景覆蓋。據了解，MDC平臺集成了華為自主研發的Host CPU芯片、AI芯片、ISP芯片和SSD控制芯片，其中Ascend 310芯片是MDC的核心，主要用于AI計算。升騰310是一款N-SOC芯片，采用自主研發的達芬奇架構和12nm工藝，計算功耗為16TOPS/8W。公開資料顯示，Nezha Motors的首款B級數字電動轎車Nezha S搭載了華為的MDC計算平臺，預計將于明年第三季度正式量產。地平線今年發布了用于L3級以上自動駕駛的Journey 5芯片。據了解，《征途5》是地平線繼《征途2》和《征途3》人工智能芯片量產后發布的第三代汽車級產品。該芯片采用16nm工藝，每個芯片的最大計算能力為128TOPS，功耗僅為30W，延遲僅為60ms。它可以支持16個攝像頭視頻輸入，可以滿足自動駕駛所需的多傳感器融合、預測和規劃控制的要求。目前已知，將搭載Journey 5芯片的車型包括全新哈弗H9、榮威全新RX5，以及一汽紅旗和理想汽車的多款車型。升級有“方法”：異構多核、高度集成和低功耗。盡管以上只是部分情況，但不難看出，主流域控制器芯片正在朝著某個方向升級。首先，很明顯，域控制器的主控芯片正在向異構多核SoC方向發展，國內外芯片制造商都在爭相推出計算能力更強的SoC芯片。計算能力已經從幾十個TOPS上升到數百個TOPS，甚至數千個TOPS。西部證券的羅亞梅在一份相關報告中表示，ECU時代的核心是MCU芯片。進入域控制器時代，汽車智能化程度顯著提高，計算處理的復雜性呈指數級增長。例如，L4級以上的自動駕駛所需的計算能力可能超過700TOPS。而且，在智能功能開發過程中，汽車制造商往往會先嵌入高性能硬件，然后通過算法軟件對功能進行更新。域控制器主控芯片有必要擁有更強的核心更強大的計算能力。她指出，與基于CPU的MCU芯片不同，SoC芯片集成了CPU、AI芯片（GPU/FPGA/AASIC）、深度學習加速單元（NPU）等多個模塊。SoC芯片的計算能力主要來自AI芯片。其中，以圖像處理為主要關注點的GPU與CPU相比具有顯著更多的計算單元，這有助于SoC芯片與MCU相比獲得顯著更強的計算能力優勢。因此，在域控制器中使用SoC芯片已成為主流趨勢。當然，值得注意的是，域控制器芯片的設計并不僅僅關注計算能力。例如，東軟瑞馳汽車科技（有限公司總經理曹斌在相關主題演講中指出，汽車行業需要一個能夠將所有傳感器集中在一起、在這些傳感器算法基礎上不斷迭代和創新、優化和進化的域控制器。這樣的域控制器需要相對完整的異構芯片底層架構，以及對AI加速和GPU的支持，只有將這樣的計算能力和分布式計算資源集成在一起，才能持續……

通過上層軟件抽象和下層芯片有機解耦，可以實現集中式和迭代進化的域控制器。曹斌表示，TI推出的TDA4芯片和恩智浦推出的S32G芯片都滿足了這一需求。以恩智普S32G為例，它是一款通用的域控芯片，沒有太多的計算能力，但它使車輛控制更像一臺計算機。它具有通用的計算能力，包括實時和非實時部分，包括MCU、CPU或SoC。它可以支持DDR內存、高速存儲和出色的網絡支持。這些因素使S32G對相關企業具有高度的通用性和便利性，它可以將實時和控制部分擴展到較低級別，在那里相關企業可以封裝軟件或構建清晰穩定的架構。即使他們不熟悉硬件，他們也可以迭代應用軟件。此外，我們還可以看到，在制造技術方面，域控制器的主控芯片正在向更先進的工藝技術邁進，并且仍在向前發展。芯片制造工藝已經從28nm發展到16nm和12nm，甚至是7nm。此外，廣汽表示，一些制造商已經進入了5納米工藝。今年1月，高通公司透露，其Snapdragon Ride SoC將采用5納米工藝，成為業界首款5納米工藝的自動駕駛芯片。值得注意的是，在工藝技術演進的背后，域控制器對芯片集成度的提高、功耗的降低、成本的優化、響應速度的提高都有更高的要求。

16nm和7nm工藝過程的比較；圖片來源：芯清科技產品規劃部總經理蔣漢平以7nm工藝為例，在相關演講中指出，在這種工藝下，芯片集成度更高。由于在單位面積的晶片上可以放置更多的邏輯門，并且減少了封裝面積，因此節省了晶片成本和封裝成本，進一步節省了單板上成品芯片占用的面積，使相同尺寸的電子產品功能更強、速度更快；芯片功耗更低，使用更先進的技術制造相同尺寸的邏輯電路將導致更低的功耗；響應速度更快，單晶體管斷開速度更快，并且相同的邏輯電路可以運行到更高的主頻率，這將大大提高性能。據他介紹，與16nm節點工藝相比，7nm可以提供3.3倍的柵極電路密度，在相同功耗的情況下提供35-40%的速度提高或65%的功耗降低。隨著生產能力和產量的提高，成本優勢正在迅速顯現。域控制器落地進程加速如前所述，域控制器的主控芯片正朝著異構多核、高集成度、低功耗等更高性能方向發展，這將極大地促進域控制器產品的升級，加速域控制器的落地進程。例如，通過與恩智浦、TI、地平線等芯片制造商的合作，東軟睿馳在域控制器等相關領域不斷取得進展。在之前產品的基礎上，東軟睿馳于今年8月同時發布了兩款標準化域控制器產品：自動駕駛集成停車域控制器和整車通用域控制器。據廣汽介紹，這兩款域控制器分別使用恩智浦S32G和TI TDA4芯片。從產品性能來看，東軟睿馳自動駕駛與停車一體化域控制器可以通過停車與駕駛功能的集成和傳感器的共享，實現L2+增強感知能力，提高安全性和用戶體驗。基于SOA的軟件架構通過預設的自動駕駛基礎軟件和專用中間件支持OTA升級，并為開發者提供了一套豐富的“開發者友好型”工具，這為傳統1V1R+APA的技術解決方案節省了20%-30%的成本。

東軟瑞馳自動駕駛與泊車集成域控制器支持的自動駕駛功能；

圖片來源：東軟睿馳通用域控制器可以實現跨域集成，集成車身、動力、底盤系統等控制域，支持網關功能和車內通信加密要求，統一OTA升級。它配備了豐富的外部接口和全面的功能，有助于汽車公司實現集中式架構。基于面向SOA的體系結構，該平臺的可擴展性和可移植性得到了極大增強，幫助汽車公司減少了開發投資。同時預裝基礎軟件和標準中間件，提供豐富的開發工具，支持開發者個性化開發，提供多元化的開發服務支持。

東軟瑞馳通用域控制器的特點；圖片來源：東軟瑞馳的其他制造商也在迅速布局，比如德賽西威。該公司已經綁定了NVIDIA，并推出了自動駕駛域控制器IPU03。據悉，IPU03于2020年在小鵬P7上正式批量供應，并將與其他車型配對。IPU04是德賽西威最新一代的大型計算能力域控制器，使用單片Orin系列構建。據悉，小鵬汽車、理想汽車等多家車企明年將量產IPU04相關項目。均勝電子今年8月宣布，其子公司均聯智行將與黑芝麻智能合作開發自動駕駛域控制智能解決方案，計劃到2023年量產自動駕駛域控制器。根據其2021第三季度的財務報告，在智能駕駛艙領域，駿勝電子已完成與多個駕駛艙芯片的集成。客艙域控制器、V2X技術、人機交互以及位置引擎、AR引擎等產品已在主流汽車公司大規模生產并投入生產。綜上所述，近兩年來，隨著域控制器主流芯片的“進化”，相關供應商要么升級了域控制器產品，要么宣布了新的項目定點或量產計劃，域控制器的應用進入了一個新階段。

標簽：極氪理想汽車小鵬紅旗哈弗

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