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受益于智能汽車的發(fā)展以及汽車電子電氣架構(gòu)由分布走向集中的趨勢(shì)，域控制器市場(chǎng)正快速增長。據(jù)蓋世汽車研究院預(yù)測(cè)，2025年，自動(dòng)駕駛域控制器出貨量將超過400萬臺(tái)套，智能座艙域控制器出貨量將超過500萬臺(tái)套，復(fù)合增長率預(yù)計(jì)在50%以上。
作為未來智能汽車的“大腦”，域控制器功能由主控芯片、系統(tǒng)軟件(操作系統(tǒng)、中間件)和應(yīng)用算法協(xié)同實(shí)現(xiàn)。從目前車企的做法來看，以主控芯片為代表的高性能硬件會(huì)率先上車，而操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件等則會(huì)隨著算法模型不斷迭代持續(xù)更新，逐步釋放預(yù)埋硬件的利用率，從而實(shí)現(xiàn)軟件定義汽車。
舉例來說，小鵬汽車現(xiàn)有自動(dòng)駕駛能力處于L2+級(jí)別，但其已在P7車型中預(yù)埋Xavier芯片、14個(gè)攝像頭等的方式，為后續(xù)L3級(jí)的自動(dòng)駕駛留下了升級(jí)空間。極氪也透露，基于SEA浩瀚智能進(jìn)化體驗(yàn)架構(gòu)打造的極氪001，全系預(yù)埋智能硬件、前沿芯片解決方案，后續(xù)將通過OTA釋放更多的安全和便利功能，具備全生命周期的再進(jìn)化能力。
由此我們不難看到，主控芯片之于域控制器的關(guān)鍵作用。也正因如此，域控制器主控芯片領(lǐng)域已成為熱門賽道，眾多廠商紛紛布局。
域控制器芯片層出不窮
目前，域控制器主控芯片領(lǐng)域已經(jīng)聚集有大量的玩家，尤其是自動(dòng)駕駛域控制器領(lǐng)域，其中動(dòng)作較多的有英偉達(dá)、高通、恩智浦、Mobileye、TI等海外廠商，以及華為、地平線、黑芝麻、芯擎科技等國內(nèi)廠商。
海外廠商中，英偉達(dá)的布局較早，其中在2019年，英偉達(dá)發(fā)布了智能駕駛SoC Orin，以及基于Orin的計(jì)算平臺(tái)Drive AGX Orin。而后在經(jīng)歷兩年的演變和打磨之后，該公司推出了OrinX SoC。據(jù)悉，英偉達(dá)Orin X芯片采用全新NVIDIA GPU及12核ARM CPU，7nm工藝制成，單片運(yùn)算能力高達(dá)每秒254 TOPS，基于多個(gè)Orin或者 OrinX的組合，對(duì)應(yīng)的智能駕駛域控制器算力可達(dá)1000 TOPS 以上。近兩年已有多家車企宣布基于Orin開發(fā)新一代車型，例如理想汽車的X01、蔚來汽車的ET7、智己汽車的L7等。
恩智浦在域控制器芯片領(lǐng)域也較早積累了實(shí)力。早在2017年，就有消息稱，TOP15車企中一半以上已經(jīng)在即將推出的車型中采用了恩智浦S32平臺(tái)(可以完全擴(kuò)展的汽車計(jì)算架構(gòu))。2020年，恩智浦推出了S32G域控制器芯片，作為S32系列中的新產(chǎn)品，S32G將傳統(tǒng)MCU與具備ASIL D功能安全的高性能MPU集成在一顆芯片上，同時(shí)集成了網(wǎng)絡(luò)通信加速器，較之前單一功能芯片，性能得到顯著提升。按照恩智浦的說法，S32G處理器能夠讓OEM向域控制器架構(gòu)演進(jìn)，取代傳統(tǒng)分布式架構(gòu)。正因如此，東軟睿馳、鎂佳科技等諸多廠商均選擇基于S32G芯片打造域控制器，目前這些產(chǎn)品正加速量產(chǎn)落地，S32G應(yīng)用近兩年將大面積鋪開。
TI則推出了TDA4系列芯片。據(jù)悉，TDA4芯片支持深度學(xué)習(xí)和實(shí)時(shí)圖像處理，5-20W的功耗和性能效率便可以執(zhí)行高性能ADAS操作，無需主動(dòng)冷卻，帶有通用軟件平臺(tái)的有針對(duì)性的集成SoC能夠降低系統(tǒng)復(fù)雜性和開發(fā)成本，單芯片支持接入4-6個(gè)三百萬像素?cái)z像頭，提升車輛感知和環(huán)視處理能力。目前，TI的TDA4系列芯片已被許多汽車廠商和供應(yīng)商選用，其中包括東軟睿馳、優(yōu)控智行等。
國內(nèi)廠商中，華為進(jìn)行了相關(guān)布局。針對(duì)自動(dòng)駕駛對(duì)計(jì)算平臺(tái)的需求，華為推出MDC智能駕駛計(jì)算平臺(tái)，平臺(tái)包括MDC210、MDC300、MDC610和MDC810，算力范圍從48TOPS到400+TOPS，可以實(shí)現(xiàn)L2-L5的全場(chǎng)景覆蓋。據(jù)了解，MDC平臺(tái)集成了華為自研的Host CPU 芯片、AI 芯片、ISP 芯片與SSD 控制芯片，其中昇騰310 芯片是MDC的核心，主要用于AI 計(jì)算。昇騰310 是一顆N-SOC 芯片，采用自研達(dá)芬奇架構(gòu)，以及12nm 工藝，算力功耗16TOPS/8W。公開信息顯示，哪吒汽車首款B級(jí)數(shù)字電動(dòng)轎跑哪吒S，搭載華為MDC計(jì)算平臺(tái)，該車型預(yù)計(jì)于明年第三季度正式量產(chǎn)。
地平線于今年發(fā)布了面向L3級(jí)以上自動(dòng)駕駛的征程5芯片。據(jù)了解，征程5是繼征程2和征程3人工智能芯片量產(chǎn)之后，地平線發(fā)布的第三代車規(guī)級(jí)產(chǎn)品，該芯片采用16nm工藝，單顆芯片最高算力可達(dá)128TOPS，且功耗只有30W，延遲僅有60ms，可支持16路攝像頭視頻輸入，能夠支持自動(dòng)駕駛所需要的多傳感器融合、預(yù)測(cè)和規(guī)劃控制等需求。目前已知將搭載征程5芯片的車型有全新哈弗H9、榮威新款RX5以及一汽紅旗、理想汽車的多款車型。
升級(jí)有“道”：異構(gòu)多核、高集成、低功耗
盡管以上只是部分案例，但從中已不難看出，域控制器主流芯片正循著一定方向升級(jí)進(jìn)階。
首先十分明顯的是，域控制器主控芯片正邁向異構(gòu)多核SoC，國內(nèi)外芯片廠商爭相推出運(yùn)算能力更強(qiáng)大的SoC芯片，算力已由幾十TOPS上升至上百TOPS，甚至是上千TOPS。
西部證券雒雅梅在相關(guān)報(bào)告中表示，ECU時(shí)代核心是MCU芯片，進(jìn)入域控制器時(shí)代，汽車智能化程度大幅增加，運(yùn)算處理復(fù)雜度呈指數(shù)級(jí)增加，如L4級(jí)以上自動(dòng)駕駛所需算力或?qū)⒊^700TOPS，且整車廠在智能化功能開發(fā)過程中，往往先預(yù)埋高性能硬件，通過算法軟件實(shí)現(xiàn)功能更新，需要域控制器主控芯片有更強(qiáng)的內(nèi)核、更強(qiáng)大的計(jì)算能力。
她指出，不同于以CPU為主的MCU芯片，SoC芯片集成了CPU、AI 芯片(GPU/FPGA/ASIC)、深度學(xué)習(xí)加速單元(NPU)等多個(gè)模塊，SoC芯片算力主要來自于AI芯片。其中以圖像運(yùn)算為主的GPU相比CPU擁有明顯更多的計(jì)算單元，幫助SoC芯片獲得比MCU明顯更強(qiáng)的算力優(yōu)勢(shì)，因此域控制器采用SoC芯片成為主流趨勢(shì)。
當(dāng)然值得注意的是，域控制器芯片設(shè)計(jì)并不單單關(guān)注算力。
比如，東軟睿馳汽車技術(shù)(上海)有限公司總經(jīng)理曹斌在相關(guān)主題演講中指出，能夠把所有傳感器集中在一起，不斷地在這些傳感器算法基礎(chǔ)之上去迭代和創(chuàng)新，并優(yōu)化和進(jìn)化的域控制器，為汽車行業(yè)所需，這樣的域控制器需要比較完整的異構(gòu)芯片的底層架構(gòu)，還要能夠支持AI加速和GPU的支持，只有這樣的算力和分布式計(jì)算資源整合在一起，并且不斷地被上層軟件抽象跟底層芯片實(shí)現(xiàn)有機(jī)解耦，集中化的可以迭代發(fā)展的域控制器才能夠成為可能。
曹斌表示，TI推出的TDA4芯片以及恩智浦推出的S32G芯片都符合這樣的需求。以恩智浦S32G為例，它是一款通用域控的芯片，它沒有太強(qiáng)的算力，但是它讓車輛的控制能夠更像計(jì)算機(jī)，它有通用的計(jì)算能力，有實(shí)時(shí)的部分，也有非實(shí)時(shí)的部分，有MCU，也有CPU或者SoC，它可以支持DDR的內(nèi)存，支持高速存儲(chǔ)，還有非常好的網(wǎng)絡(luò)支持，這些因素使得S32G具備較強(qiáng)的通用性，為相關(guān)企業(yè)帶來便利，“它可以把實(shí)時(shí)部分和控制部分延伸到下層，相關(guān)企業(yè)可以在里面做軟件封裝，或是搭建清晰穩(wěn)定的架構(gòu)，即便在對(duì)硬件不太了解的情況下，也可以對(duì)應(yīng)用軟件進(jìn)行迭代。”
此外，我們亦可以看到，在制造工藝方面，域控制器主控芯片邁向更先進(jìn)制程工藝，且仍在向前演進(jìn)，芯片制程已經(jīng)由28nm邁向16nm、12nm，甚至是7nm。不僅如此，據(jù)蓋世汽車了解，部分廠商已經(jīng)在進(jìn)軍5nm制程。今年1月，高通就透露，其驍龍Ride SoC將以5nm制程打造，成為業(yè)內(nèi)首款5nm制程自動(dòng)駕駛芯片。
而值得注意的是，在制程工藝這一演進(jìn)過程背后，其實(shí)是域控制器對(duì)芯片集成度提升、功耗降低、成本優(yōu)化以及響應(yīng)速度提升等方面的更高要求。
以7nm制程為例，芯擎科技產(chǎn)品規(guī)劃部總經(jīng)理蔣漢平曾在相關(guān)演講中指出，該工藝下芯片集成度更高，由于單位面積的晶圓上可以放置更多的邏輯門，同時(shí)封裝面積變小，節(jié)約了晶圓成本和封裝成本，進(jìn)一步節(jié)約了成品芯片在單板上所占的面積，使得相同大小的電子產(chǎn)品功能更多，速度更快；芯片耗電量更低，同樣大小的邏輯電路做出來，用更先進(jìn)的工藝會(huì)導(dǎo)致耗電量更低；響應(yīng)速度更快，單管開斷速度更快，同樣的邏輯電路能夠跑到的主頻更高，主頻高，性能會(huì)大幅提升。
據(jù)他透露，相較16nm節(jié)點(diǎn)工藝，7nm可以提供3.3倍的門電路密度，在同等功耗上提供35-40%的速度提升或者可以降低65%的功耗，成本的優(yōu)勢(shì)隨著生產(chǎn)能力與良率的提升正在快速呈現(xiàn)。
域控制器落地進(jìn)程加速
正如前文所說，域控制器主控芯片正朝向異構(gòu)多核、高集成、低功耗等更高性能的方向邁進(jìn)，這將很大程度推動(dòng)域控制器產(chǎn)品的升級(jí)，加速域控制器落地進(jìn)程。
舉例來說，通過與恩智浦、TI、地平線等芯片廠商的合作，東軟睿馳在域控制器等相關(guān)領(lǐng)域不斷取得進(jìn)展。在此前產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，東軟睿馳于今年8月同時(shí)發(fā)布了兩款標(biāo)準(zhǔn)化域控制器產(chǎn)品：面向自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的行泊一體域控制器以及面向整車的通用域控制器。據(jù)蓋世汽車了解，這兩款域控制器分別采用了恩智浦S32G和TI TDA4芯片。
從產(chǎn)品表現(xiàn)來看，東軟睿馳自動(dòng)駕駛行泊一體域控制器通過泊車與行車功能的集成以及傳感器的共用，可實(shí)現(xiàn)L2+的增強(qiáng)感知能力，提高安全性和用戶體驗(yàn)。基于SOA的軟件架構(gòu)，通過預(yù)置的基礎(chǔ)軟件和自動(dòng)駕駛專用中間件，支持OTA升級(jí)，并面向開發(fā)者提供配套豐富的“開發(fā)者友好型”工具，相比傳統(tǒng)1V1R+APA的技術(shù)方案成本節(jié)省20%~30%。
東軟睿馳通用域控制器則可實(shí)現(xiàn)跨域融合，實(shí)現(xiàn)車身，動(dòng)力，底盤系統(tǒng)等控制域的整合，支持網(wǎng)關(guān)功能和車載通訊加密要求，統(tǒng)一OTA升級(jí)。具備豐富的對(duì)外接口、功能全面，幫助車企實(shí)現(xiàn)集中式架構(gòu)?；诿嫦騍OA的架構(gòu)，大大增強(qiáng)了平臺(tái)的可拓展性，可移植性，幫助車企減少開發(fā)投入。同時(shí)預(yù)置基礎(chǔ)軟件，和標(biāo)準(zhǔn)中間件，提供豐富的開發(fā)工具，支持開發(fā)者個(gè)性化開發(fā)，提供多樣化的開發(fā)服務(wù)支持。
其它廠商也在快速布局，例如德賽西威。該公司綁定英偉達(dá)，推出自動(dòng)駕駛域控制器IPU03。據(jù)悉，IPU03于2020年在小鵬P7上正式批量供貨，并將配套其他車型。IPU04則是德賽西威新一代大算力域控制器，采用單芯片Orin系列打造。據(jù)悉，小鵬汽車、理想汽車等多家車企IPU04相關(guān)項(xiàng)目將于明年量產(chǎn)。
均勝電子則于今年8月宣布，公司旗下均聯(lián)智行將與黑芝麻智能攜手布局自動(dòng)駕駛域控智能方案，計(jì)劃2023年量產(chǎn)自動(dòng)駕駛域控制器。另根據(jù)其2021年三季度財(cái)報(bào)，在智能座艙領(lǐng)域，均勝電子已完成與多家座艙芯片的對(duì)接，座艙域控制器、V2X技術(shù)和人機(jī)交互，以及位置引擎、AR引擎等產(chǎn)品已于主流車企量產(chǎn)車型投產(chǎn)。
總而言之，近兩年，隨著域控制器主流芯片的“進(jìn)化”，相關(guān)供應(yīng)商或升級(jí)域控制器產(chǎn)品，或公布新的項(xiàng)目定點(diǎn)或量產(chǎn)規(guī)劃，域控制器的應(yīng)用儼然已邁入新階段。
(原標(biāo)題：域控主流芯片的升級(jí)之“道”）
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