2022年ADAS行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)要求研究

1、2022年ADAS行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)要求研究1.EEA架構(gòu)逐漸走向域集中，域控制器應(yīng)運而生單車ECU數(shù)量激增，無法滿足汽車智能化的需求。1980年代開始，以機械為主宰的汽車行業(yè)內(nèi)掀起一場電子電氣化革命，電子控制單元（ElectronicControlUnit，ECU）占領(lǐng)了整個汽車，此時的汽車電子電氣架構(gòu)都是分布式的，各個ECU都通過CA（NControllerAreaNetwork，控制器域網(wǎng)絡(luò)）或LIN（LocalInterconnectNetwork，局部互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)）總線連接在一起，通過工程師預(yù)設(shè)好的通信協(xié)議交換信息。在傳統(tǒng)的EEA架構(gòu)下，ECU是系統(tǒng)的核心，智能功能的升級依賴于ECU數(shù)量

2、的累加。原有智能化升級方式面臨研發(fā)和生產(chǎn)成本劇增、安全性降低、算力不足等問題，傳統(tǒng)分布式架構(gòu)亟需升級，傳統(tǒng)EEA架構(gòu)主要面臨以下問題：（1）控制器數(shù)量過多：各級別汽車ECU數(shù)量都在逐年遞增，每臺汽車搭載的ECU平均25個，一些高端車型通常會超過100個；（2）線束布置過于復(fù)雜：ECU數(shù)量越多，總線數(shù)量必將更長，2000年奔馳S級轎車的電子系統(tǒng)已經(jīng)擁有80個ECU，1,900條總長達4km的通信總線。2007年奧迪Q7和保時捷卡宴的總線長度突破6km，重量超過70kg，基本成為位列發(fā)動機之后的全車第二重部件；（3）“跨域”信號傳輸需求增加：智能駕駛需要大量的“跨域”信號傳輸，環(huán)境傳感器（雷達，視

3、頻和激光雷達）產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?，這也對傳統(tǒng)分散式ECU基礎(chǔ)架構(gòu)提出了挑戰(zhàn)。為適應(yīng)智能化需求，催生出以DCU為主的域集中架構(gòu)。為了控制總線長度、降低ECU數(shù)量，從而降低電子部件重量、降低整車制造成本，將分散的控制器按照功能域劃分、集成為運算能力更強的域控制器（DomainControlUnit，DCU）的想法應(yīng)運而生。博世用三類EEA架構(gòu)共六個階段來展示架構(gòu)演進方向：分布式（模塊化、集成化）、域集中式（集中化、域融合）、集中式（車載電腦、車-云計算）。2.成本拆解：高性能SoC主芯片占整體域控制器的主要成本當(dāng)前市面上最為成熟的域控制器為特斯拉19年推出的HW3.0，特斯拉首次推出其自研的

4、FSD芯片，通過以太網(wǎng)總線的方式承載數(shù)據(jù)輸入與以太網(wǎng)交換的功能，其成本整體較為透明，通過拆解其BOM成本，梳理高階自動駕駛域控制器的成本分布。預(yù)計HW3.0板上全部芯片的成本約在5000元左右，外加車規(guī)級接插件、以太網(wǎng)連接器以及PCB等外圍硬件，整塊板子的硬件成本大約在7500-8500人民幣之間。其中，主控SoC芯片約占總芯片成本的61%左右，占整體硬件成本的20%左右。特斯拉HW3.0的主板上共搭載了兩塊的自研芯片，雙芯片的目的是作為安全冗余，互相對照，每塊芯片可以獨立運算。每塊芯片周圍有四塊鎂光DRAM內(nèi)存，每塊芯片分別配有一塊東芝閃存芯片，用于承載操作系統(tǒng)和深度學(xué)習(xí)模型。主板的右側(cè)是視

5、頻輸出接口，從上到下依次是FOV攝像頭、環(huán)視攝像頭、A柱左右攝像頭、B柱左右攝像頭、前視主攝像頭、車內(nèi)DMS攝像頭、后攝像頭、GPS同軸天線；左側(cè)是電源接口和其他另外的輸入/輸出接口，從上到下依次是第二供電和I/O接口（車身LIN網(wǎng)絡(luò)等），以太網(wǎng)診斷進/出、調(diào)試USB、燒錄、主供電和I/O（底盤CAN網(wǎng)絡(luò)等）。3.迭代路線：控制節(jié)點不斷收縮，帶動ADAS系統(tǒng)架構(gòu)持續(xù)迭代隨著EEA架構(gòu)走向集中，ADAS系統(tǒng)架構(gòu)控制節(jié)點也在不斷收縮。L0-L2級分布式系統(tǒng)方案，主要由前向ADAS系統(tǒng)、側(cè)后ADAS系統(tǒng)、自動泊車系統(tǒng)、全景環(huán)視系統(tǒng)四個控制節(jié)點組成。以智能前視攝像頭將鏡頭模組、計算平臺主板整合在一起，

6、ECU主板內(nèi)含2個芯片，采用安全核（SafetyCore）和性能核（PerformanceCore）的芯片組合架構(gòu)案：安全核對安全等級要求高，計算要求不強烈，一般選用MCU，如英飛凌TC297/397等，而性能核在成本考量下，允許功能安全等級低，但是要承擔(dān)大量運算，滿足控制器對性能的要求，一般選用高性能SoC為主，比如Mobileye的EyeQ4、EyeQ5以及英偉達Xaiver等。而對于L2+級域集中式方案，控制節(jié)點開始收縮，前向ADAS系統(tǒng)與側(cè)后ADAS系統(tǒng)由行車控制器實現(xiàn)，自動泊車系統(tǒng)和全景環(huán)視系統(tǒng)由泊車ECU實現(xiàn)，目前仍處于行車與泊車分離的階段，而對于高階的方案，行車與泊車合二為一，出

7、現(xiàn)行泊一體的域控制器作為統(tǒng)一的控制節(jié)點來實現(xiàn)所有的ADAS功能。4.技術(shù)要求：面向高階自動駕駛，異構(gòu)多核硬件架構(gòu)成為趨勢車載計算平臺需采用異構(gòu)多核芯片硬件架構(gòu)。自動駕駛的域控制器，要具備多傳感器融合、定位、路徑規(guī)劃、決策控制、無線通訊、高速通訊的能力。通常需要外接多個攝像頭、毫米波雷達、激光雷達，以及IMU等設(shè)備，完成的功能包含圖像識別、數(shù)據(jù)處理等。面向L3及以上高階自動駕駛，單一芯片無法滿足諸多接口和算力需求，計算基礎(chǔ)平臺需采用異構(gòu)芯片的硬件方案，具有芯片選型靈活、可配置拓展、算力可堆砌等優(yōu)點。計算平臺的異構(gòu)分布硬件架構(gòu)主要包括CPU計算單元、AI單元和控制單元。（1）CPU計算單元：由車規(guī)

8、級多個多核CPU組成，大多為ARM架構(gòu)，單核主頻高，計算能力強，擅長處理高精度浮點數(shù)串行計算，通過內(nèi)核系統(tǒng)管理軟硬件資源、完成任務(wù)調(diào)度，用于執(zhí)行自動駕駛相關(guān)大部分核心算法，同時整合多源數(shù)據(jù)完成路徑規(guī)劃、決策控制等功能。（2）AI單元：AI單元是整個異構(gòu)硬件平臺中算力的最主要來源，承擔(dān)大規(guī)模浮點數(shù)并行計算需求，主流的AI芯片可選用GPU、FPGA、ASIC三種等。通常內(nèi)核系統(tǒng)進行加速引擎及其他芯片資源的分配、調(diào)度。AI單元實現(xiàn)對多傳感器的數(shù)據(jù)高效處理與融合，獲取用于規(guī)劃及決策的關(guān)鍵信息。（3）控制單元：負責(zé)可靠性和車輛控制，功能安全和冗余監(jiān)控作用，不要求很高的算力，但是可靠性必須要有保障?；趥?/p>

9、統(tǒng)車輛控制器MCU，實現(xiàn)車輛動力學(xué)橫縱向控制并滿足功能安全ASIL-D等級要求。高性能的車載計算平臺是高階自動駕駛的必備，除了異構(gòu)多核的硬件架構(gòu)外，分布彈性可擴展、豐富的I/O接口資源、高內(nèi)存帶寬、車規(guī)與功能安全等也都是高階自動駕駛域控制器的必備特點：（1）硬件異構(gòu)：面向高階自動駕駛的計算平臺需兼容多類型多數(shù)量傳感器，單一芯片無法滿足諸多接口和算力要求，需采用“CPU+XPU”的異構(gòu)硬件方案，前文已做詳細介紹；（2）分布彈性可擴展：車載計算平臺需具有彈性擴展特性以滿足不同等級自動駕駛需求。針對L3及以上高階自動駕駛，隨著自動駕駛等級提升，車載智能計算基礎(chǔ)平臺算力、接口等需求都會增加。除提高單芯

10、片算力外，硬件單元也可復(fù)制堆疊，自動駕駛操作系統(tǒng)彈性適配硬件單元并可進行平滑拓展，達到整體系統(tǒng)提升算力、增加接口、完善功能的目的；（3）豐富的I/O接口資源：高階自動駕駛的感知系統(tǒng)傳感器種類與數(shù)量眾多，車載攝像頭、激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達、組合導(dǎo)航、IMU、V2X模塊等，因此豐富的接口資源也是很自動駕駛域控制器的關(guān)鍵特點。車載攝像頭的數(shù)據(jù)接口一般采用GMSL或FPDLink，激光雷達都是采用Ethernet接口，目前大多是普通Ethernet；毫米波雷達都是CANFD傳輸，超聲波雷達采用LIN總線，組合導(dǎo)航和慣導(dǎo)常見接口為RS232串口，V2X模塊采用Ethernet接口傳輸。除了上述

11、傳感器所需IO接口外，常見的其它高速接口與低速接口比如PCIe、USB、I2C、SPI等；（4）高內(nèi)存帶寬：自動駕駛芯片平臺因為要接入大量的傳感器數(shù)據(jù)，因此內(nèi)存的壓力非常大。整個系統(tǒng)往往呈現(xiàn)出Memory-Bound系統(tǒng)的特點，因此內(nèi)存帶寬通常決定了系統(tǒng)性能的理論上限；（5）車規(guī)與功能安全：與消費級不同，車規(guī)級產(chǎn)品在安全性和可靠性上有更高要求。如AEC-Q100、ISO26262等，ISO26262對安全等級做了劃分，常見的是ASIL-B5.行泊一體域控制器：OEM自研、系統(tǒng)集成商、軟件平臺商三方勢力各顯身手自動駕駛域控制器玩家主要分為系統(tǒng)集成商、軟件平臺廠商以及OEM廠商三大類：（1）OEM

12、廠商：特斯拉以及國內(nèi)的造車新勢力如蔚來、小鵬、威馬、理想、上汽智己等都已實現(xiàn)或宣布將自研自動駕駛域控制器，以掌握未來軟件定義汽車下底層的硬件自主權(quán)；（2）系統(tǒng)集成商和Tier1：如博世、大陸、采埃孚等國際Tier1和系統(tǒng)集成商,德賽西威、經(jīng)緯恒潤、華為等一批本土Tier1和系統(tǒng)集成商；（3）軟件平臺廠商：如映馳科技、東軟睿馳、TTech、中科創(chuàng)達等公司。智能座艙域控制器：全球范圍內(nèi)，偉世通、大陸、博世、安波福在座艙域控制器市場占據(jù)主導(dǎo)地位，國內(nèi)企業(yè)華為、德賽西威、航盛電子、東軟等也紛紛推出了座艙域控制器解決方案。在座艙SoC芯片方面，主要包括高通820A與8155P、英特爾Atom、恩智浦i.

13、MX8、瑞薩R-CARH3、德州儀器Jacinto系列等。自動駕駛域控制器：全球范圍內(nèi)，全球Tier1基本都已布局自動駕駛域控制器產(chǎn)品，典型產(chǎn)品如偉世通DriveCore、博世DASy、大陸集團ADCU、采埃孚ProAI、VeoneerZeus、麥格納MAX4等，國內(nèi)方面，如德賽西威IPU系列、經(jīng)緯恒潤ADC、東軟睿馳CPDC、華為MDC等。除了OEM廠商自研之外，OEM廠還孵化成立獨立第三方智能駕駛軟件平臺型公司參與域控制器市場。此外，在域控制器市場還有一類重要的玩家，就是從主機廠孵化成立的智能駕駛軟件平臺型公司，如長城汽車的毫末知行，吉利汽車的億咖通等。長城汽車即將在2022年發(fā)布的新摩卡

14、車型將搭載高通驍龍Ride平臺，相關(guān)域控制器設(shè)計與生產(chǎn)則是由毫末知行來實現(xiàn)的。億咖通在2021年與偉世通和高通達成戰(zhàn)略合作，為全球市場提供領(lǐng)先的智能座艙解決方案，此外億咖通在2020年與安謀中國合作成立芯擎科技，2021年10月國內(nèi)首顆7nm車規(guī)級座艙芯片“龍鷹一號”流片成功，計劃在2022年三季度實現(xiàn)量產(chǎn)，2022年底實現(xiàn)前裝上車。2022年作為高階自動駕駛落地元年，行泊一體域控制器正在快速放量。據(jù)佐思汽研數(shù)據(jù)，2021年中國乘用車自動駕駛域控制器年出貨量已達到53.9萬臺，滲透率2.7%，預(yù)計2022年滲透率將超過5%，到2025年中國乘用車自動駕駛域控制器年出貨量將達到452.3萬套，滲

15、透率達到18.7%，核心驅(qū)動力為L2+行泊一體域控制器出貨量迅猛增長。6.前視ADAS一體機：L2滲透率快速提升L2前視一體機市場分為Mobileye陣營和非Mobileye陣營兩類。（1）Mobileye主要以“芯片+算法”模式交付，核心算法由Mobileye供應(yīng)，系統(tǒng)集成由Tier1負責(zé)。Mobileye的合作伙伴主要有經(jīng)緯恒潤、安波福、采埃孚等。（2）Tier1全自研的非Mobileye陣營，從核心算法到系統(tǒng)集成都自己做，如博世、大陸等。從市場份額看，根據(jù)佐思汽研的數(shù)據(jù)顯示，中國乘用車新車前視系統(tǒng)供應(yīng)商主要有電裝、博世、安波福、科世達、松下、維寧爾、大陸、經(jīng)緯恒潤，CR10市占率超過90%，此外，經(jīng)緯恒潤也是中國乘用車新車前視系統(tǒng)前十名供應(yīng)商中唯一一家國產(chǎn)廠商，市場份額為3.6%。預(yù)計到2025年前視系統(tǒng)裝配率有望超過六成。根據(jù)佐思汽研數(shù)據(jù)，2020年中國乘用車新車前視系統(tǒng)裝