今天简单分析一下汽车产业链中的座舱电子,先简单说一下智能汽车产业链吧,未来毫无疑问是智能汽车的时代,无论哪种动力,智能化都是确定的发展方向。
新技术当然也催生出新需求,尤其是在零部件领域存在非常大的机遇。
过去在传统汽车时代,动力总成、底盘系统、NVH 等是主要竞争领域,外资车企及零部件供应商凭借长时间的积累形成了较高的壁垒。
智能汽车时代,智能座舱和智能驾驶将成为智能汽车的两大竞争领域,国内整车厂商有望通过在两大领域的配置升级和功能进化,提高车型的市场竞争力,相关零部件供应商也将迎来国产替代机遇。
智能汽车产业链主要包括智能座舱、智能驾驶、车载通信三大领域,国内供应商在多数领域已占据主导或具备国产替代能力,但在芯片、操作系统等领域对外资企业依赖依然比较严重。
智能座舱是智能汽车里的一个大机会,由于自动驾驶不确定性高,商业化进程缓慢,实现难度较高,智能座舱的发展前景显著增强。
相比之下智能座舱实现难度小,不涉及底盘控制,落地过程不涉及安全问题,只需要整合多个屏幕以及车联网、驾驶监视等部分辅助驾驶功能,落地后效果也更加明显。
由于智能座舱系统直观地提升了视听娱乐和人机交互体验,受益于国内可支配收入提高,消费升级等趋势,座舱娱乐和交互体验逐渐成为购车者考虑的关键因素。
因此汽车终端厂商纷纷跟进,特别是造车新势力为了打造差异化竞争抢夺市场份额,进一步丰富了智能座舱的硬软件配置,大屏、多屏成为潮流,部分车型还配备了 HUD,进一步强化了消费者对智能化的认识。
根据 IHS 数据,2021 年搭配智能座舱的新车在国内的渗透率为 53.3%,预计 2025 年将提升至 75.9%,高于全球市场的渗透率。
在国内消费者购车的关键因素中,座舱智能科技水平已经是仅次于安全配置的第二大关键因素,重要程度甚至超过了动力、价格、能耗等因素。
同时,中国用户对于座舱智能科技的关注度要高于美国、日本、英国等多个国家。
据 IHS 预测,到 2030 年,全球汽车智能座舱的市场规模将达到 681 亿美元,其中中国市场规模将超过 1600 亿元,中国智能座舱的市场份额将进一步上升至 37%,成为全球主要的智能座舱消费市场。
智能座舱主要由底层架构、应用软件、座舱电子三部分组成。
上游主要是底层硬软件产品,包括芯片、操作系统、虚拟机、中间件、算法等,这些构成座舱的底层架构,决定整个座舱系统的性能及结构。
中游主要包括仪表、中控、HUD 等零部件,通过与上游的硬软件整合集成到下游的终端车厂,最终形成完整的智能座舱。
座舱具体功能则由车载地图、语音交互以及终端 APP 等应用软件以及信息娱乐系统、液晶仪表、HUD、流媒体后视镜、座舱域控制器等座舱电子硬件共同实现。
同时,基础设施参与整个流程,为各环节提供数据传输、运算存储等服务。
目前国内在应用软件及座舱电子领域具备较强的自主配套能力,但外资企业在座舱芯片及操作系统等底层架构中仍然占据主导地位。
在智能座舱产业链中,国内供应商在车机、液晶仪表、HUD 等座舱电子以及座舱应用软件领域已较为成熟,华阳集团、德赛西威等自主厂商的座舱域控制器也已经进入量产阶段。
但座舱底层架构领域,如芯片、操作系统等,仍然由外资厂商掌控,国内自主替代仍在路上。
先说一说芯片,传统汽车座舱中,仪表、信息娱乐系统等部件由单独的 ECU 控制,每个 ECU 运算较为简单,传统 MCU 芯片就能满足运算要求。
但随着智能座舱部件和功能不断增加,传统的分布式架构将出现成本和延迟高的问题,影响智能座舱使用体验,因此“一芯多屏”成为主流发展方向,这也带动了座舱域控制器渗透率提升。
这种情况下,传统的 MCU 芯片已经难以满足智能座舱的算力需求,算力更强的 SoC 芯片成为必然选择。
这个 SoC 之前我们曾详细分析过,由于摩尔定律逼近物理极限,单一芯片的性能提升难以满足电子产品的算力需求,因此 SoC 就将 CPU、GPU、NPU 等多个处理单元集成在了一起,称为系统级芯片。
SoC 能够支持高性能计算、图形计算、AI 计算、音频处理等多项功能,具备强大的计算性能,也是座舱域控制器实现多硬件融合控制的关键核心。
由于汽车运行环境的复杂性以及对行驶安全的刚需,车规级芯片具备高要求、长进入周期、市场规模和利润受限等特性,造就了较高的行业壁垒。
2014 年以前,汽车芯片由 MCU 的瑞萨电子、恩智浦和德州仪器等厂商主导。现在替换为 SoC 后,消费电子领域的英伟达、高通、英特尔等厂商加大了汽车芯片领域的布局力度。
国内以华为、芯驰科技、芯擎科技为代表的芯片厂商同样积极布局座舱 SoC 领域,产品于 2022 年进入量产周期。
车载操作系统(OS)是管理和控制智能汽车硬软件资源的底层,对上层软件能力及智能互联生态起决定性作用。
按照对底层系统改动程度划分,汽车操作系统可以划分为基础型 OS、定制型 OS、ROM 型 OS 三大层次。
虽然目前国内智能汽车软件产业链已经逐渐建立起来了,但操作系统还没有实现自主可控,尤其是基础操作系统几乎被国外垄断。
这是因为开发一个新的基础型 OS 需要耗费大量的人力、物力,几乎没有厂商选择开发全新基础型 OS。
目前 QNX 主要用于对稳定性要求更高的仪表盘,而 Linux 或 Android 主要用于娱乐系统,尤其是 Android,由于其应用生态不断完善,同时由于兼容性较好,逐渐在车载娱乐系统上进行推广。
不同操作系统可以通过 Hypervisor 虚拟化来兼容,常见智能座舱操作系统为 QNX+Android+Hypervisor。
Hypervisor 是在基础物理服务器和操作系统之间的中间软件层,通过操作系统与硬件剥离的方法,能够支持不同的操作系统运行在同一个主控芯片上,进一步提高了资源的利用效率、降低了成本。
目前常见的 Hypervisor 包括黑莓 QNX Hypervisor、英特尔 ACRN、OpenSynergy 等。
相比于 Hypervisor,阿里的 AliOS 及华为鸿蒙 OS 等多核异构式操作系统能够在底层操作系统级别实现融合,使得座舱仪表、信息娱乐等车内系统能够真正融为一体,实现更流畅的人机交互。
因此在国内汽车智能化转型的进程中,AliOS 及鸿蒙 OS 等将为国内车企提供更可靠、低成本、强生态的车载操作系统选择,引领中国智能汽车产业实现弯道超车。