域控主流芯片的升级之“道”

受益于智能汽车的发展和汽车电子电气架构从分布式向集中式转变的趋势，域控制器市场正在快速增长。据广汽汽车研究院预测，2025年自动驾驶域控制器出货量将超过400万台，智能座舱域控制器出货将超过500万台，复合增长率预计将超过50%。作为未来智能汽车的“大脑”，域控制器功能由主控芯片、系统软件（操作系统、中间件）和应用算法共同实现。从目前车企的做法来看，以主控芯片为代表的高性能硬件将率先上车，而操作系统和应用软件将随着算法模型的不断迭代而不断更新，逐步释放嵌入式硬件的利用率，从而实现软件定义汽车。例如，小鹏汽车目前拥有L2+级别的自动驾驶能力，但在P7车型中嵌入了Xavier芯片、14个摄像头等方法，为未来升级到L3级别的自动驱动留下了空间。极氪还透露，极氪001基于SEA庞大的智能进化体验架构，拥有全方位的嵌入式智能硬件和先进的芯片解决方案。未来，它将通过OTA发布更多的安全和便利功能，并能够在整个生命周期中重新进化。

极氪001；图片来源：从中我们不难看出主控芯片在吉利汽车领域控制器中的关键作用。因此，域控制器主控芯片领域成为热门赛道，许多制造商都在布局。域控制器芯片不断涌现。目前，域控制器主芯片领域已经聚集了大量玩家，尤其是在自动驾驶域控制器领域。其中，英伟达、高通、恩智浦、Mobileye、德州仪器等海外制造商，以及华为、地平线、黑芝麻、新清科技等国内制造商采取了更多行动。在海外制造商中，英伟达布局较早。2019年，NVIDIA发布了智能驾驶SoC Orin和基于Orin的计算平台Drive AGX Orin。经过两年的进化和完善，该公司推出了OrinX SoC。据悉，NVIDIA Orin X芯片由新型NVIDIA GPU和12核ARM CPU组成，采用7nm工艺，单芯片计算能力高达每秒254 TOPS。基于多个Orin或OrinX的组合，相应的智能驾驶域控制器的计算能力超过1000 TOPS。近两年，已有多家车企宣布开发基于Orin的新一代车型，如理想汽车的X01、蔚来汽车的ET7、智己汽车的L7。恩智普也较早在域控制器芯片领域积累了实力。早在2017年，据报道，前15名汽车制造商中有一半以上已经在即将推出的车型中采用了Enzipu S32平台（一种完全可扩展的汽车计算架构）。2020年，恩之浦推出了S32G域控制器芯片。作为S32系列的最新产品，S32G将传统MCU和高性能MPU与ASIL D功能安全集成在一个芯片上，同时还集成了网络通信加速器，与以前的单功能芯片相比，性能显著提高。Enzipu表示，S32G处理器可以使原始设备制造商朝着域控制器架构发展，取代传统的分布式架构。于是，东软睿驰、镁嘉科技等多家厂商选择基于S32G芯片打造域控制器。目前，这些产品正在加速量产和实施，S32G应用将在未来两年内广泛部署。

恩智普S32G；

图片来源：恩智浦TI已推出TDA4系列芯片。据悉，TDA4芯片支持深度学习和实时图像处理，可以执行高性能ADAS操作，功耗和性能效率为5-20W，无需主动冷却。具有通用软件平台的有针对性的集成SoC可以降低系统复杂性和开发成本。单芯片支持连接4-6至300万像素摄像头，提高车辆感知和环绕视图处理能力。目前，TI的TDA4系列芯片已被许多汽车制造商和供应商选中，包括东软瑞驰、宇康智行等。在国内厂商中，华为已经进行了相关布局。为了应对自动驾驶计算平台的需求，华为推出了MDC智能驾驶计算平台，包括MDC210、MDC300、MDC610和MDC810。计算能力范围从48个TOPS到400+个TOPS，实现L2-L5的全场景覆盖。据了解，MDC平台集成了华为自主研发的Host CPU芯片、AI芯片、ISP芯片和SSD控制芯片，其中Ascend 310芯片是MDC的核心，主要用于AI计算。升腾310是一款N-SOC芯片，采用自主研发的达芬奇架构和12nm工艺，计算功耗为16TOPS/8W。公开资料显示，Nezha Motors的首款B级数字电动轿车Nezha S搭载了华为的MDC计算平台，预计将于明年第三季度正式量产。地平线今年发布了用于L3级以上自动驾驶的Journey 5芯片。据了解，《征途5》是地平线继《征途2》和《征途3》人工智能芯片量产后发布的第三代汽车级产品。该芯片采用16nm工艺，每个芯片的最大计算能力为128TOPS，功耗仅为30W，延迟仅为60ms。它可以支持16个摄像头视频输入，可以满足自动驾驶所需的多传感器融合、预测和规划控制的要求。目前已知，将搭载Journey 5芯片的车型包括全新哈弗H9、荣威全新RX5，以及一汽红旗和理想汽车的多款车型。升级有“方法”：异构多核、高度集成和低功耗。尽管以上只是部分情况，但不难看出，主流域控制器芯片正在朝着某个方向升级。首先，很明显，域控制器的主控芯片正在向异构多核SoC方向发展，国内外芯片制造商都在争相推出计算能力更强的SoC芯片。计算能力已经从几十个TOPS上升到数百个TOPS，甚至数千个TOPS。西部证券的罗亚梅在一份相关报告中表示，ECU时代的核心是MCU芯片。进入域控制器时代，汽车智能化程度显著提高，计算处理的复杂性呈指数级增长。例如，L4级以上的自动驾驶所需的计算能力可能超过700TOPS。而且，在智能功能开发过程中，汽车制造商往往会先嵌入高性能硬件，然后通过算法软件对功能进行更新。域控制器主控芯片有必要拥有更强的核心更强大的计算能力。她指出，与基于CPU的MCU芯片不同，SoC芯片集成了CPU、AI芯片（GPU/FPGA/AASIC）、深度学习加速单元（NPU）等多个模块。SoC芯片的计算能力主要来自AI芯片。其中，以图像处理为主要关注点的GPU与CPU相比具有显著更多的计算单元，这有助于SoC芯片与MCU相比获得显著更强的计算能力优势。因此，在域控制器中使用SoC芯片已成为主流趋势。当然，值得注意的是，域控制器芯片的设计并不仅仅关注计算能力。例如，东软瑞驰汽车科技（有限公司总经理曹斌在相关主题演讲中指出，汽车行业需要一个能够将所有传感器集中在一起、在这些传感器算法基础上不断迭代和创新、优化和进化的域控制器。这样的域控制器需要相对完整的异构芯片底层架构，以及对AI加速和GPU的支持，只有将这样的计算能力和分布式计算资源集成在一起，才能持续……

通过上层软件抽象和下层芯片有机解耦，可以实现集中式和迭代进化的域控制器。曹斌表示，TI推出的TDA4芯片和恩智浦推出的S32G芯片都满足了这一需求。以恩智普S32G为例，它是一款通用的域控芯片，没有太多的计算能力，但它使车辆控制更像一台计算机。它具有通用的计算能力，包括实时和非实时部分，包括MCU、CPU或SoC。它可以支持DDR内存、高速存储和出色的网络支持。这些因素使S32G对相关企业具有高度的通用性和便利性，它可以将实时和控制部分扩展到较低级别，在那里相关企业可以封装软件或构建清晰稳定的架构。即使他们不熟悉硬件，他们也可以迭代应用软件。此外，我们还可以看到，在制造技术方面，域控制器的主控芯片正在向更先进的工艺技术迈进，并且仍在向前发展。芯片制造工艺已经从28nm发展到16nm和12nm，甚至是7nm。此外，广汽表示，一些制造商已经进入了5纳米工艺。今年1月，高通公司透露，其Snapdragon Ride SoC将采用5纳米工艺，成为业界首款5纳米工艺的自动驾驶芯片。值得注意的是，在工艺技术演进的背后，域控制器对芯片集成度的提高、功耗的降低、成本的优化、响应速度的提高都有更高的要求。

16nm和7nm工艺过程的比较；图片来源：芯清科技产品规划部总经理蒋汉平以7nm工艺为例，在相关演讲中指出，在这种工艺下，芯片集成度更高。由于在单位面积的晶片上可以放置更多的逻辑门，并且减少了封装面积，因此节省了晶片成本和封装成本，进一步节省了单板上成品芯片占用的面积，使相同尺寸的电子产品功能更强、速度更快；芯片功耗更低，使用更先进的技术制造相同尺寸的逻辑电路将导致更低的功耗；响应速度更快，单晶体管断开速度更快，并且相同的逻辑电路可以运行到更高的主频率，这将大大提高性能。据他介绍，与16nm节点工艺相比，7nm可以提供3.3倍的栅极电路密度，在相同功耗的情况下提供35-40%的速度提高或65%的功耗降低。随着生产能力和产量的提高，成本优势正在迅速显现。域控制器落地进程加速如前所述，域控制器的主控芯片正朝着异构多核、高集成度、低功耗等更高性能方向发展，这将极大地促进域控制器产品的升级，加速域控制器的落地进程。例如，通过与恩智浦、TI、地平线等芯片制造商的合作，东软睿驰在域控制器等相关领域不断取得进展。在之前产品的基础上，东软睿驰于今年8月同时发布了两款标准化域控制器产品：自动驾驶集成停车域控制器和整车通用域控制器。据广汽介绍，这两款域控制器分别使用恩智浦S32G和TI TDA4芯片。从产品性能来看，东软睿驰自动驾驶与停车一体化域控制器可以通过停车与驾驶功能的集成和传感器的共享，实现L2+增强感知能力，提高安全性和用户体验。基于SOA的软件架构通过预设的自动驾驶基础软件和专用中间件支持OTA升级，并为开发者提供了一套丰富的“开发者友好型”工具，这为传统1V1R+APA的技术解决方案节省了20%-30%的成本。

东软瑞驰自动驾驶与泊车集成域控制器支持的自动驾驶功能；

图片来源：东软睿驰通用域控制器可以实现跨域集成，集成车身、动力、底盘系统等控制域，支持网关功能和车内通信加密要求，统一OTA升级。它配备了丰富的外部接口和全面的功能，有助于汽车公司实现集中式架构。基于面向SOA的体系结构，该平台的可扩展性和可移植性得到了极大增强，帮助汽车公司减少了开发投资。同时预装基础软件和标准中间件，提供丰富的开发工具，支持开发者个性化开发，提供多元化的开发服务支持。

东软瑞驰通用域控制器的特点；图片来源：东软瑞驰的其他制造商也在迅速布局，比如德赛西威。该公司已经绑定了NVIDIA，并推出了自动驾驶域控制器IPU03。据悉，IPU03于2020年在小鹏P7上正式批量供应，并将与其他车型配对。IPU04是德赛西威最新一代的大型计算能力域控制器，使用单片Orin系列构建。据悉，小鹏汽车、理想汽车等多家车企明年将量产IPU04相关项目。均胜电子今年8月宣布，其子公司均联智行将与黑芝麻智能合作开发自动驾驶域控制智能解决方案，计划到2023年量产自动驾驶域控制器。根据其2021第三季度的财务报告，在智能驾驶舱领域，骏胜电子已完成与多个驾驶舱芯片的集成。客舱域控制器、V2X技术、人机交互以及位置引擎、AR引擎等产品已在主流汽车公司大规模生产并投入生产。综上所述，近两年来，随着域控制器主流芯片的“进化”，相关供应商要么升级了域控制器产品，要么宣布了新的项目定点或量产计划，域控制器的应用进入了一个新阶段。

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