自動(dòng)駕駛域控制器研究：一板/一芯片方案將對(duì)汽車供應(yīng)鏈產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響

自動(dòng)駕駛域控制器的三個(gè)發(fā)展階段：Multi-Board， One Board， One Chip

根據(jù) ResearchInChina 的數(shù)據(jù)，2024 年 1 月至 9 月，中國(guó)市場(chǎng)乘用車（不含進(jìn)出口）標(biāo)配 225.4 萬(wàn)套 OEM 智能駕駛域控制器。2023年以來(lái)，自動(dòng)駕駛域控制器的滲透率逐月飆升，2024年9月達(dá)到17.4%，而去年同期僅為8.61%。

對(duì)于主要 OEM 來(lái)說(shuō)，自動(dòng)駕駛域控制器的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用已經(jīng)廣泛，下一階段他們將向中央控制單元 （CCU） 發(fā)展。本報(bào)告將自動(dòng)駕駛域控制器的發(fā)展分為三個(gè)階段：

階段 1：Multi/One Box、Multi-Board、Multi-Chip

在 Multi-Box 解決方案中，每個(gè)域控制器都有一個(gè)單獨(dú)的電路板，數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)在域之間傳輸。這反映了目前流行的域中心化 EEA，技術(shù)成熟，成本可控，但以太網(wǎng)傳輸速率有限（大部分為 100-1000Mb/s）。

第 2 階段：One Box、One Board、Multi-Chip

車內(nèi)不同域之間不再需要編解碼，從而節(jié)省了用于編解碼的芯片、電源、散熱和線束，從而降低成本。芯片通過(guò) PCIe 接口傳輸數(shù)據(jù)。目前，PCIe Gen 4 廣泛應(yīng)用于汽車系統(tǒng)，速度為 16 GT/s，每通道傳輸速率為 1.97 Gb/s。通過(guò)多通道聚合，PCIe Gen 4 的傳輸速率一般為 10Gb/s+，遠(yuǎn)高于以太網(wǎng)。

現(xiàn)階段集成體域和網(wǎng)關(guān)功能，并配備 NXP S32G、芯馳 G9H 和瑞薩 RH850 等中央網(wǎng)關(guān)芯片。

第 3 階段：一盒一芯片

域控制器 SoC 具有多個(gè) IP 內(nèi)核，這些內(nèi)核通過(guò)芯片間通信互連。未來(lái)的許多高性能電動(dòng)汽車都將配備 DRIVE Thor，這是 NVIDIA 的下一代自動(dòng)駕駛汽車 （AV） 處理器，基于 NVIDIA Blackwell 架構(gòu)，專為 Transformer、大型語(yǔ)言模型 （LLM） 和生成式 AI 工作負(fù)載而設(shè)計(jì)。NVIDIA 為下一代 Thor 配備了 NVLink 5 互連技術(shù)。芯片內(nèi)存帶寬可以達(dá)到 100 Gb/s 以上。

總體來(lái)看，第一階段的 Multi-Board 解決方案已基本實(shí)現(xiàn)。蔚來(lái)汽車和小鵬汽車等領(lǐng)先的新興 OEM 已進(jìn)入第 2 階段，并已量產(chǎn)并交付 One Board 解決方案。一些 OEM 可能會(huì)直接跳到第 3 階段 – 單芯片解決方案。預(yù)計(jì) 2025 年將是 One Chip 解決方案誕生的第一年。在這個(gè)過(guò)程中，機(jī)箱和電源域通常不會(huì)與 One Chip 解決方案集成，主要是因?yàn)楣?yīng)商提供相對(duì)封閉的解決方案，他們不太可能授予 OEM 權(quán)限。

AI 基礎(chǔ)模型是 OEM 之間競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。具有高帶寬能力的 One Chip 解決方案允許所有軟件共享數(shù)據(jù)和計(jì)算能力，并支持端到端基礎(chǔ)模型、LLM 等的實(shí)現(xiàn)。

此外，One Chip 解決方案使 IP 核的自由組合成為可能，基于 Chiplet 架構(gòu)設(shè)計(jì)的芯片將成為未來(lái)十年汽車芯片發(fā)展的重要方向之一。

自動(dòng)駕駛域控制器發(fā)展戰(zhàn)略 – 行業(yè)正在迅速部署 One Board and One Chip 解決方案。

2024 年，行業(yè)在進(jìn)一步降低成本的壓力下，正在快速部署 One Board and One Chip 智能駕駛域控制器解決方案。

億咖通科技的“一板”和“一芯片”布局 

“一個(gè)板”：在“One Board”解決方案的設(shè)計(jì)中，億咖通科技專注于國(guó)內(nèi)生產(chǎn)就緒的芯片戰(zhàn)略。在硬件方面，采用“一板雙芯片”架構(gòu)設(shè)計(jì)，采用國(guó)內(nèi)成熟的7nm車規(guī)級(jí)芯片（龍影一號(hào)）和智能駕駛SoC（華山A1000）作為兩個(gè)主控SoC，通過(guò)PCIe實(shí)現(xiàn)高速互連。在軟件方面，高度標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的“Cloudpeak”跨域軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了功能域的互聯(lián)互通，從而實(shí)現(xiàn)了“一板多芯片”域控制器/中央計(jì)算平臺(tái)的量產(chǎn)。

其中，搭載兩顆“華山A1000”芯片的智能駕駛計(jì)算平臺(tái)億咖通科技Skyland Pro與億咖通科技Antora？配備兩個(gè)“龍影一號(hào)”芯片的1000 Pro計(jì)算平臺(tái)已經(jīng)誕生并交付給Lynk & Co. 08 EM-P和Lynk & Co 07 EM-P。

“One Chip”：ECARX 基于中國(guó)首款 7nm 車規(guī)級(jí) SoC“龍影一號(hào)”（8 TOPS）打造了兩款“座艙-泊車一體化”O(jiān)ne Chip 產(chǎn)品：“ECARX Antora？1000 Computing Platform （AI Enhanced Version）” 和 ECARX 超能大腦 ？Antora 1000 Plus 計(jì)算平臺(tái)”。這兩款產(chǎn)品已經(jīng)批量生產(chǎn)并分別安裝在吉利Galaxy E5和Lynk & Co Z20上。Galaxy E5 在智能方面享有良好的聲譽(yù)，在市場(chǎng)上表現(xiàn)良好，在量產(chǎn)層面獲得了良好的市場(chǎng)反饋。

集成度更高的“座艙-駕駛-泊一體化”版本可以支持包括L2 ADAS、自動(dòng)泊車和主流座艙功能的駕駛艙-駕駛-泊一體化功能的開(kāi)發(fā)。它具有極高的成本效益，預(yù)計(jì)將于 2025 年投入車輛使用。據(jù)悉，億咖通科技或?qū)⒒谏?jí)后的“龍影一號(hào)Pro”（56 TOPS）開(kāi)發(fā)座艙-行-泊一體化解決方案，以支持更高層次的駕駛艙-駕-泊一體化功能。

德賽西威的“一芯片”布局 - IPU14 & ICPS01E

IPU14：2024年10月，德賽西威首次公開(kāi)展示了其下一代高性能智能駕駛域控制器IPU14。IPU14搭載了NVIDIA最強(qiáng)大的智能駕駛芯片Thor-U，支持單芯片座艙駕駛集成、L3級(jí)條件自動(dòng)駕駛，部分場(chǎng)景支持L4級(jí)自動(dòng)駕駛;
ICPS01E：2024 年 10 月，德賽西威與奇瑞共同研發(fā)的“8775 座艙-駕駛一體化中央計(jì)算平臺(tái)”首次亮相。在聯(lián)合開(kāi)發(fā)過(guò)程中，奇瑞提供整車資源，德賽西威承擔(dān)具體產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。

Z-One 的“One Board”產(chǎn)品 – ZXD2

2024 年 9 月，Z-One 官方宣布，Z-One 基于 Horizon Journey 的第二代中樞大腦 ZXD2（Z-ONE X DEVICE）原型機(jī)？6 和高通最新的駕駛艙 SoC 被點(diǎn)亮。
ZXD2 實(shí)現(xiàn)了智能駕駛、智能座艙、智能計(jì)算等系統(tǒng)的跨域集成。
ZXD2 還采用了 One Box 軟硬件一體化設(shè)計(jì)，計(jì)算平臺(tái)重量減輕了 40%，體積縮小了 30%，計(jì)算能力和存儲(chǔ)效率提高了 30%，數(shù)據(jù)通信帶寬提高了 30 倍，并將車輛 OTA 更新時(shí)間縮短至 30 分鐘。

小鵬、蔚來(lái)等一些 OEM 已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“一板多芯片”域控制器計(jì)算平臺(tái)的量產(chǎn)。

小鵬汽車的“一塊板”產(chǎn)品 – XCCP

它結(jié)合了 C-DCU 和 XPU，實(shí)現(xiàn)了智能駕駛、座艙、集群、網(wǎng)關(guān)、IMU 和功率放大器等功能的集成。與之前的中央計(jì)算架構(gòu)相比，XCCP 節(jié)省了 40% 的成本，性能提高了 50%。

小鵬 X9 已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了駕駛艙一體化。同一電路板上的兩個(gè)芯片之間的通信位于 PCIe 中，速率高達(dá) 10 Gb/s;

蔚來(lái)汽車的“單板”產(chǎn)品 – ADAM

座艙駕駛一體化解決方案涉及 1 顆高通驍龍 8295 智能座艙芯片和 4 顆 NVIDIA Orin X 智能駕駛芯片。新的中央計(jì)算平臺(tái)集成了 12,000 多臺(tái)設(shè)備，解決了 PI/SI、EMC 和 Thermal 等高集成度帶來(lái)的技術(shù)挑戰(zhàn)。它比駕駛艙駕駛分離域控制器小 40%，輕 20%。

中央計(jì)算平臺(tái) ADAM 可以消除車輛內(nèi)不同域之間進(jìn)行編解碼的需要，節(jié)省了用于編解碼的芯片、電源、散熱和線束。電路板上的刻蝕電路直接替代千兆以太網(wǎng)，智能駕駛域和駕駛艙域之間的數(shù)據(jù)帶寬從千兆大幅提升到 16Gbps，實(shí)現(xiàn)傳輸速率提升 10 倍以上。

跨域算力共享，可調(diào)用高達(dá) 256TOPS 的算力，用于智能駕駛、智能座艙和車輛控制?？缬蛩懔蚕硪苍试S更合理的算力配置，而不是完全局限于智能駕駛域或智能座艙域。

One Chip 解決方案將對(duì)汽車域控制器和芯片供應(yīng)鏈產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

One Chip 解決方案可能是“駕駛艙-駕駛集成”的終極形式，其優(yōu)勢(shì)在于：
1） 更低的系統(tǒng)成本：One SoC 解決方案的集成度更高，并支持材料共享，BOM 成本更低。
2） 更快的系統(tǒng)響應(yīng)：與板間 Switch 通信或芯片間 PCIe 通信相比，芯片內(nèi)通信具有更短的延遲、更高的帶寬和更快的系統(tǒng)響應(yīng)。
3）軟件共享數(shù)據(jù)和算力：統(tǒng)一的車輛作系統(tǒng)支持端到端的基礎(chǔ)模型、語(yǔ)言大模型等。

在單芯片解決方案下，典型的多域融合 SoC 包括 NVIDIA Drive Thor、高通驍龍 Ride Flex SA8775 和 SA8795、黑芝麻“武當(dāng)”C1200 和最新的瑞薩電子 R-Car X5。

2024 年 11 月，瑞薩電子在業(yè)內(nèi)率先推出了采用汽車級(jí) 3nm 工藝的多域融合 SoC 系列——R-Car X5 系列。單個(gè)芯片可以同時(shí)支持多個(gè)車輛功能域，包括 ADAS、IVI 和網(wǎng)關(guān)應(yīng)用。該 SoC 提供了使用小芯片技術(shù)擴(kuò)展 AI 和圖形處理性能的選項(xiàng)。R-Car X5 系列計(jì)劃于 2027 年量產(chǎn)。

R-Car X5 系列的主要特點(diǎn)包括：
在相同性能下，臺(tái)積電最先進(jìn)的 3nm 工藝比 5nm 工藝消耗的功率低 30-35%。
400TOPS AI 計(jì)算支持通過(guò) chiplet 進(jìn)行擴(kuò)展，可將 AI 處理性能提升 3-4 倍以上。
一共 32 Arm Cortex -A720AE CPU 內(nèi)核具有 1,000K DMIPS CPU 計(jì)算能力。6 個(gè) Arm Cortex-R52 雙鎖步 CPU 內(nèi)核可實(shí)現(xiàn)超過(guò) 60K 的 DMIPS，并支持 ASIL D，無(wú)需外部 MCU。
4TFLOPS GPU 處理能力
Chiplet 技術(shù)提供標(biāo)準(zhǔn)的 UCle（通用小芯片互連 Express）晶粒間互連和 API。
它支持虛擬 ECU 開(kāi)發(fā)，并允許使用 Renesas RoX SDV 平臺(tái)來(lái)縮短汽車行業(yè)的上市時(shí)間。

可以預(yù)見(jiàn)，One Chip 解決方案將對(duì)汽車域控制器硬件、車輛作系統(tǒng)以及汽車 SoC 設(shè)計(jì)和制造產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。OEM、Tier1 供應(yīng)商和芯片供應(yīng)商將圍繞新技術(shù)領(lǐng)域展開(kāi)激烈競(jìng)爭(zhēng)，例如多域融合、小芯片和芯片間互連（PCIe、NVLink 等）。