如果把汽車想象成一個樂高玩具,那么今天積木里核心零部件正走向極簡與濃縮。
最早蔚來 ET7 智駕用了 4顆英偉達 Orin X、到了 ET9 蔚來采用中央超算平臺 2.0,里面只內置了一顆蔚來自研的 5nm 智駕芯片。
李斌認為這顆芯片可以取代 4 顆車載 Orin 芯片。有意思的是,在這個平臺架構下,汽車可以實現智駕、座艙跨域計算資源的共享。
這背后不僅意味著芯片能力在增強,同時,車企、芯片廠商、域控廠商都在同時集中發力中央計算平臺。
過去三年內,至少有超過 10 家車企宣布研發并公開了邁向中央計算平臺的整車架構。
小鵬提出 X-EEA3.0 架構、極氪提出 ZEEKR EE3.0 架構,均為采用了中央計算平臺+左右車身區域控制器的結構。
車企之外,芯片、域控廠商也緊跟節奏,英偉達拿出了 2000 TOPS 的 Thor 芯片,主打高算力和中央計算,芯馳科技則連續三年發布不斷升級的中央計算架構 SCCA 方案及相應的產品。
芯馳第二代中央計算架構SCCA2.0
從多芯片物理集成到單一超大算力芯片,要把智能汽車的功能全都放在指甲蓋大小的芯片上,芯片廠商無疑都在「螺螄殼里做道場」,但如何做道場,不同風格的芯片廠商,各有各的路數和道理。
01、抓住水面下的需求
從行業提出「軟件定義汽車」再到「軟件定義芯片」,還不到 3 年。
以前,傳統汽車芯片以 CPU 為主,只要做到通用化就能服務所有的軟件。
現在情況變了,車規芯片變成多核來滿足不同需求,有的偏向功耗,有的偏向性能。
因此,即便是一名芯片工程師也要了解軟件如何編程、操作系統如何運行,從而根據系統部署與軟件架構預估車輛對性能和算力的需求,最終設計芯片。
這也是為什么,芯片廠商一直強調,至少要看到 5 年后車企的需求。
現在,國際芯片廠商的野心是 AI 算力越大越好,車端 AI 計算平臺既能支持智能駕駛、也能支持包括智能座艙在內的車端智能。
類似的在英偉達在推出單顆算力 2000TOPS 的 Thor 之后,高通也亮出了同時支持數字座艙和 ADAS 的可拓展系列 SoC Ride Flex,其綜合算力最高可達 2000TOPS。
以高通、英偉達、英飛凌為代表的國際芯片廠商,最大的特點是做汽車芯片還能看到濃厚的消費電子味道,特點是以快節奏導向去推陳出新,整體步伐會更為激進。
今年高通還在用算力 100TOPS 的 SA8650 打天下,猝不及防就躍升至 2000TOPS。
這就意味著有消費電子性質的廠商更傾向于驅動車企使用最新的平臺與產品,但這種更新速度與車企的節奏往往并不匹配。
有業內人士向汽車之心表示,并不是所有車企現階段都有上 Thor 的需求,這往往會帶來巨額的研發成本。
換句話,表面看車企需求是 AI 算力越大越好,但實際上車企的需求是需要更符合產品邏輯、更具針對性的芯片。
一位行業人士曾經講述過使用大算力芯片的邏輯,對方回答,性價比才是關鍵,把一顆芯片算力吃干榨凈,比盲目上大算力平臺要更符合實際需求。
水面上看到的主要是大算力。而目前車企的需求,隱藏在 80% 的水面之下。
根據蓋世汽車研究院統計,2023 年新能源乘用車市場 L2 級別標配量達 370 萬輛,市場滲透率超過 51% L2 級 L2+智駕是主流,而搭載千 Tops 算力的芯片,由于不可避免的成本問題,現階段只能是少數豪華高端電動市場的入場券。
目前宣布搭載 Thor 的車企包括比亞迪、小鵬、昊鉑等,雖然具體車型尚未公布,但可以明確的是比亞迪上車 Thor 的品牌均為旗下高端品牌仰望、騰勢,而仰望已公布的車型均超百萬。
聚焦水面下的需求,是本土芯片廠商的戰場。
2018 年成立的芯馳就是一個聚焦水面下需求的隱形冠軍,圍繞智能座艙和智能車控領域,目前全系列產品出貨量突破 500 萬片。
本土芯片廠商憑借著務實、看中量產的底色,都取得了不錯的進展。尤其芯馳在智能座艙芯片領域,幾乎以「小高通」的角色,拿到了大部分智能座艙芯片市場份額。
芯馳智能座艙產品采取家族化產品設計,覆蓋不同智能座艙處理器需求,包含儀表、IVI、座艙域控、艙行泊一體等從入門級到旗艦級的座艙應用場景,出貨量超 300 萬片。
芯馳科技 X9 系列座艙芯片產品
奇瑞、上汽、長安、廣汽、北汽、東風日產、東風本田等車企旗下搭載 X9 系列芯片的車型均已量產。
以芯馳為代表的本土芯片廠商更專注于在車規級芯片賽道中做細、做精,產品節奏更加務實。
這里的底層邏輯是,車企在選擇芯片廠商時,一定會選擇更加符合當下環境、最高性價比以及最快效率的廠商和方案。
本土芯片廠商整體開發、適配速度更快。
在北京車展上地平線發布的新一代芯片征程 6 系列,最早也會在 2024 年內開啟就首個前裝量產車型。
類似地,芯馳在今年 3 月份發布的區域控制器芯片 E3118、3119,將在今年 9 月份量產,在北京車展發布的旗艦 MCU 產品 E3650 也將迅速推向市場。
芯馳內部做過一個測算,基于在軟件、操作系統、信息安全等方面的生態合作,通過提前為主機廠準備好芯片適配工作,芯馳總體可以幫助車企節約 5-6 個月的開發周期,并且可以為車企提供算法與軟件級別的定制。
相比之下,英偉達 Thor 在國內最早的量產項目也要等到 2025—2026 年。
02、從座艙到車控,EE 架構下的核心競爭
高通和英飛凌在國內座艙芯片、MCU 芯片兩個重要賽道內占據著一哥位置。
作為本土廠商中唯一同時在座艙等 SoC 芯片和高性能控制芯片 MCU 方面布局的車芯企業,芯馳座艙芯片出貨量超過 300 萬片,車控 MCU 出貨量超過 150 萬片,也被看作是本土版「高通+英飛凌」的組合體。
芯馳也是少數發布完整中央計算架構方案的芯片公司。X9CC 就是在芯馳提出的「1+N」中央計算+區域控制架構下推出的新產品,1 即中央計算平臺 CCU,N 即靈活可配置的區域控制器 ZCU 來適配不同車型的需求。
X9CC 作為中央計算處理器,CPU 算力 200KDMIPS,在單顆芯片中通過多核異構來提升算力,包括 24 個 Cortex-A55 CPU、12 個 Cortex-R5F CPU、2 個 NPU、4 個 GPU、4 個 Vision DSP 等。
為了降低多個系統之間的延遲,芯馳同時開發了 UniLink Framework 來提供高帶寬的數據交互、標準編程接口,降低了多系統集成開發的難度,一顆芯片能夠同時運行娛樂導航、智能駕駛、智能車控等六個獨立系統。
支持「1+N」架構下區域控制器的應用,芯馳的 MCU 產品線也有一套方法論。
眾所周知,汽車每個區域控制器所負責的功能不同,需要的芯片能力也不同。
比如動力底盤域控就需要計算密集型的芯片、車身+底片/動力域控就需要控制力比較強的芯片,因此芯馳結合各域不同特點針對性推出產品:
一是面向區域控制器,目前產品有 3 月份發布的 E3118、3119 和車展上發布的旗艦芯片 E3650;
二是面向 ADAS,產品 E3100、E3400 系列已量產上車;
三是面向電傳動和底盤,E3100,E3400 和 E3600 系列都已量產上車。
最值得一提的就是 ZCU 芯片旗艦產品 E3650,它的誕生背后是芯馳對跨域融合的深度思考。
跨域融合就相當于在 MCU 上要集成的功能變多了,對 MCU 處理能力會有更高要求。這也是為什么 E3650 用到了 ARM 最新的 Cortex R25+多核集群,如此一來,保證 3650 的算力與實時性上一個臺階。
另一個是安全性,跨域融合涉及底盤域與動力域,與行車安全息息相關,因此 E3650 也加入了更多的功能安全和信息安全機制。
據悉,芯馳在 E3650 中升級了全自研 SSDPE(Super Speed Data Packet Engine)硬件通信加速引擎,可實現所有 CAN FD 同時工作的情況下零數據丟包,有效降低 CPU 負載,提升了通信吞吐率。
第三,其實來源于業務架構,由于一些廠商會考慮到各業務之間的隔離機制,因此芯馳也在 E3650 上專門為跨越融合做了場景設計,通過各種軟硬件的辦法支持虛擬化。
芯馳目前還有其他 E3600 和 3800 系列的產品正在規劃當中,這兩款產品會將面向更高集成度的動力系統和區域控制應用。
03、中央計算平臺,需要芯片更需要生態
一個現實是:一顆英偉達 Thor 算力足夠大了,但真正要在它身上把整套座艙和 ADAS 跑起來,并不容易對車企來說需要投入大量的開發時間與成本。
大算力芯片況且如此,在邁向終極版的中央計算平臺也有三道門檻:
第一道門檻:架構革新。
把不同域的功能、算力融合在一起,就意味著把原本不會在同一個控制器上實現的功能、軟件放在同一個處理器,隨著其復雜度的增加,導致芯片要從底層支持跨域融合的算力支持。
第二道門檻:安全。
以前底盤 ECU 可能只是做車身部分,對芯片沒有高安全等級安全要求,但當融合之后,不僅拉高了芯片安全等級的需求,而且還要考慮多系統共存不受彼此影響。
第三道門檻:生態整合。
對于芯片廠商來講,中央計算要處理的是底層問題,但同時對 Tier1 和車企的研發能力也有挑戰。
因此,邁向中央集成架構不是芯片廠商的單打獨斗,而是整個生態的戰爭。「我們要解決的不僅是算力的問題,而是整個系統軟件,甚至是生態的問題。」芯馳科技 CTO 孫鳴樂反復向汽車之心提起這句話。
余凱也表達過與孫鳴樂類似的觀點,他認為中國自主品牌智能化戰略轉型面臨三條路徑,包括依靠全棧智能化巨頭、生態共贏以及垂直自研。在他看來,最合理也最有前途的就是生態共贏。
協作是一個不變的命題,中央計算平臺上車的過程是三個層面,最底層是芯片廠商,再上一層是 Tier1,最上層是 OEM。
芯片廠商提供芯片和底層軟件、Tier1 會做硬件整合甚至開發系統軟件,而車廠則負責部署資源,整個脈絡是相互打通、彼此關聯。
一場本土芯片廠商的「組局」盛宴早就悄無聲息地開始了。
從 2021 年起,本土芯片廠商就陸續意識到了組局的重要性,陸續通過簽訂戰略合作協議、強強聯合服務車企,甚至以投資其他生態鏈企業的方式,來鞏固整個芯片生態根基。
目前以地平線、芯馳為代表的頭部本土芯片廠商其實都有相對應的生態戰略。
早期地平線提出了「開放共贏、全維利他」的生態戰略,連接了包括軟硬件 Tier-1、ODM、IDH、芯片、圖商、傳感器等上下游產業伙伴 100 余家生態伙伴。
開放是本土芯片廠商的共鳴,更是一項能力。
對于芯馳而言,只有了解不同層面的需求,才能創造出一個足夠寬廣的生態圈。
孫鳴樂表示,芯片廠商需要找車企溝通他們部署 ECU、計算單元的計劃,甚至是怎么去調整軟件架構、通信架構,以此指導芯片廠商不斷結合車企需求來做長期的芯片規劃。
目前,芯馳也通過廣泛的合作構建起全棧生態,覆蓋操作系統、虛擬化、工具、協議棧、HMI、解決方案等。
車展期間芯馳密集展示了一系列新的生態合作成果。
例如,芯馳最新發布的區域控制旗艦 MCU E3650 采用 Arm Cortex R52+多核集群,并且在下一代高性能車規 MCU 產品系列中規劃了博世核心 IP GTM4 的集成。
在今年北京車展上,芯馳聯手與光庭信息、Epic Games 三方聯手,發揮各自在智能座艙芯片、汽車電子軟件、3D 引擎技術優勢,聯合研發車機版 Unreal 工具鏈,為主機廠提供包括座艙數字化設計、數字化導入以及數字化運營在內的一站式服務。
而圍繞芯馳發布的 X9CC,東軟睿馳打造了首個搭載 X9CC 芯片的中央計算單元 X-Center 2.0,除了能夠提供 L2+智能駕駛,同時也能提供 AR-HUD、液晶儀表車云互聯等功能,相當于一個域控解決整車智能化。
基于單顆 X9CC 芯片的中央計算單元 X-Center 2.0
重頭戲還在主機廠,目前搭載芯馳芯片已經覆蓋國內超過 90% 的車企,已經量產上市的主流車型超過 40 個。
今年在北京車展亮相的東風本田靈悉 L,作為靈悉新能源的首款車型,其采用的五連屏就采用了芯馳 X9 座艙芯片,能夠支持同時運行六個獨立的操作系統。
市場的需求不斷變化,生態的能力就是能夠根據環境的變化協作上下游,以具備成長性。
如果只把關注點關注在卷 AI 算力上,就忽略了水面下的市場,選擇深耕水面下需求的本土芯片廠商們,其實是選擇了開啟長期主義。
來源:第一電動網
作者:汽車之心
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