汽车行业车载智能计算平台深度研究:架构、趋势、格局

自动驾驶汽车围绕感知、决策和执行三大环节构建软硬件系统。

计算平台是自动驾驶系统“大脑”,系统复杂,玩家众多

自动驾驶汽车围绕感知、决策和执行三大环节构建软硬件系统。车载智能计算平台是自动驾驶汽车的“大脑”,负责完成感知环节的识别融合任务以及整个决策环节,需要处理海量数据和进行复杂的逻辑运算。为满足高算力需求,目前车载智能计算平台集成多个 SoC,每个 SoC 集成多类计算单元(如 CPU、GPU、FPGA、ASIC 等)。同时车载智能计算平台还需高效的软件架构支持应用开发。其软件架构主要分为系统软件(虚拟机、操作系统和中间件)、功能软件和应用程序三层。相较于传统零部件,车载智能计算平台涉及各类芯片和软件,供应商来自不同领域,供应生态多样。主要有三类参与者:OEM 主要负责应用软件和部分功能软件,传统 Tier1 在中间层布局较深,芯片商提供硬件以及部分系统软件。另外还有算法方案解决商、Robotaxi 厂商、专业系统软件商等。

硬件结构:集成化是趋势,开放性是核心

硬件是智能化基础,按照组成部件从小到大分为核级(计算单元)、片级(系统级芯片)、板级(域控制器)。计算单元包含 CPU、GPU、FPGA、ASIC 等处理器,技术趋势为通用向专用转变,实现 AI 高算力同时降低功耗。SoC 是将多个计算单元集成在一块芯片上,随着算力需求提升以及厂商自研意愿加强,SoC 呈现集成化和开放化的技术趋势,目前仍以英伟达、高通等海外芯片巨头为主。域控制器是将多个 SoC 以及其他功能器件集成到一块 PCB 板上,伴随整车电子电气架构由分布式向域集中式演进,域控制器由域集中向域融合转变,目前格局仍以 Tier1 与芯片厂商深度绑定为主,长期来看主机厂和芯片厂商自研意愿较强,Tier1面临从产业链上下挤压风险。

软件架构:高度分层化和模块化,软件是产品功能差异的核心,头部整车厂欲实现全栈自研

汽车智能化不断提升,除硬件层面的架构、算力升级外,软件逐步成为智能化升级的核心驱动,同时也成为产品功能体验差异、厂商技术实力差异的核心体现。计算平台的软件架构自下而上可分为系统软件(虚拟机、操作系统、中间件)、功能软件与应用软件。系统软件为功能软件与应用软件提供开发与运行环境,实现上层软件与硬件解耦。功能软件的核心是不断迭代优化算法,应用软件基于功能软件的能力去定义产品功能的实现、拓展应用场景。

当前软件参与者众多,有专注某子领域的、有提供完整解决方案的,但长期来看,头部整车企业将逐步实现从应用软件到功能软件甚至到系统软件的全栈自研。对于其他整车企业或中低端产品,采用成熟的、标准化的第三方的方案或是更优的选择,独立的软件供应商仍具备广阔的发展空间。

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