最近，自動(dòng)駕駛領(lǐng)域正迎來一場(chǎng)技術(shù)革新的浪潮，多家汽車企業(yè)，如理想汽車、小鵬、埃安、路特斯等，為了提升整車的智能化集成水平，積極投入研發(fā)全新一代中央計(jì)算E/E架構(gòu)核心技術(shù)與車型產(chǎn)品。這標(biāo)志著傳統(tǒng)的分布式架構(gòu)面臨一系列問題，包括數(shù)據(jù)同步處理不足、安全性要求難以滿足，以及無法形成真正的數(shù)據(jù)閉環(huán)和控制融合。隨著電子電氣架構(gòu)向跨域融合的不斷演進(jìn)，智能座艙芯片算力的同步提升成為主導(dǎo)趨勢(shì)。主機(jī)廠紛紛跟隨大算力芯片的引領(lǐng)，將研發(fā)重心從傳統(tǒng)的行泊一體轉(zhuǎn)向更為先進(jìn)的艙駕一體。艙駕一體成為電子電氣架構(gòu)向中央集成式邁進(jìn)的關(guān)鍵一步，同時(shí)也契合了行業(yè)趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了降本增效的目標(biāo)。

艙駕一體演化趨勢(shì)

艙駕一體的核心理念是將座艙域和智駕域高度整合，集成到一個(gè)高性能計(jì)算單元中，支持智能駕駛和智能座艙功能。典型的設(shè)計(jì)用例包括座艙域芯片、駕駛域芯片和高效CPU的艙駕一體化域控。相較于傳統(tǒng)的行泊一體和艙泊一體，這種架構(gòu)的集成度更高，然而也對(duì)硬件提出了更高的要求。

艙駕一體的主要優(yōu)勢(shì)

艙駕一體即在高性能計(jì)算單元內(nèi)實(shí)現(xiàn)座艙域與智駕域的融合，可同時(shí)支持智艙+智駕功能，有助于縮短開發(fā)周期，降低整車成本。

艙駕一體可有效降低開發(fā)成本和通訊延時(shí)、優(yōu)化算力利用率和功能體驗(yàn)，推動(dòng)智能汽車應(yīng)用邁上新的臺(tái)階。

降低成本：物料方面，相比于多SoC方案，單芯片集成度更高、使用物料更少，且共用一套散熱系統(tǒng)帶來散熱成本下降。

降低通訊延時(shí)，優(yōu)化功能體驗(yàn)：使艙和駕之間數(shù)據(jù)傳輸從板間通訊變?yōu)槠瑑?nèi)通訊并共享內(nèi)存。

優(yōu)化算力利用率：當(dāng)前芯片還未做到完全的算力動(dòng)態(tài)分配，但未來會(huì)從靜態(tài)配置的算力迭代至動(dòng)態(tài)分布的算力。

應(yīng)用層面創(chuàng)新空間更大：艙駕融合后，有助于工程師在整體維度進(jìn)行功能開發(fā)，相互調(diào)度各自服務(wù)或資源，從而融合出更有創(chuàng)新性的應(yīng)用。

而未來的供應(yīng)商必須擁有艙駕一體的綜合能力，否則無論是在產(chǎn)品性能還是主機(jī)廠客戶的選擇方面，缺乏艙駕一體能力的公司將逐漸發(fā)現(xiàn)自身的局限，甚至可能面臨市場(chǎng)淘汰的風(fēng)險(xiǎn)。

艙駕一體的難點(diǎn)

盡管“艙駕一體”的好處有很多，但是，它的實(shí)現(xiàn)，同樣也面臨著種種困難。

1. 集中式控制難度

集中式架構(gòu)中，智能座艙域控制器和智能駕駛域控制器被整合在一個(gè)中央控制單元中，從而帶來更多功能和更優(yōu)越的用戶體驗(yàn)。然而，這需要解決不同軟件開發(fā)平臺(tái)的兼容性問題，尤其是智艙域和智駕域使用不同的操作系統(tǒng)，增加了軟件適配的復(fù)雜性和開發(fā)成本。

2. 硬件設(shè)計(jì)難度

雖然艙駕一體化可以提高硬件的復(fù)用率，降低成本，但面臨著設(shè)計(jì)復(fù)雜度、功耗和散熱等方面的挑戰(zhàn)。特別是對(duì)于智駕域控，要求的芯片制程已經(jīng)逼近14nm甚至7nm，而與智艙芯片的結(jié)合更增加了對(duì)合適芯片選型的苛刻要求。

3. 數(shù)據(jù)傳輸及處理

艙駕一體芯片通過集成提高了系統(tǒng)一致性、響應(yīng)性和實(shí)時(shí)性，但在數(shù)據(jù)傳輸方面，智駕和智艙對(duì)于數(shù)據(jù)格式和傳輸介質(zhì)的要求存在差異。統(tǒng)一處理不同領(lǐng)域的視頻數(shù)據(jù)，例如抽幀和時(shí)間同步，對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸及處理能力提出了新的要求。

4. 系統(tǒng)一致性

集中式架構(gòu)在系統(tǒng)一致性和兼容性上有優(yōu)勢(shì)，但也伴隨著一些潛在的問題，如功能安全和信息安全層次需求的差異、可能的單點(diǎn)故障風(fēng)險(xiǎn)以及處理大量數(shù)據(jù)的安全挑戰(zhàn)。

綜合來看，雖然艙駕一體化架構(gòu)有著各方面的優(yōu)勢(shì)，但在實(shí)際設(shè)計(jì)中短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)平臺(tái)化、標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)?；?。為了更好地協(xié)同工作，需要高級(jí)別的軟硬件模塊整合，并在架構(gòu)選擇時(shí)綜合考慮可靠性、性能和復(fù)雜性等多方面因素。

艙駕一體成本下探

顯性成本下降：

(1) 不論是one box/one board/one chip方案，相對(duì)當(dāng)前智駕域與座艙域two box、two chips的方案，從硬件上減少了域控投入、芯片投入，減少域之間線束數(shù)量，硬件成本有所下降；

(2) 從管理多個(gè)域控、芯片供應(yīng)商到集中管理少量供應(yīng)商，供應(yīng)鏈的管理成本降低；

隱性成本上升：

(1) 上層生態(tài)的遷移、軟件的適配復(fù)雜度與難度隨著智駕域與座艙域融合程度的提高而大幅提升，開發(fā)成本增加；

(2) 智駕域與座艙域?qū)δ馨踩蟛煌?，?dǎo)致滿足車規(guī)級(jí)要求的成本上升；

(3) 艙駕一體需逐步打通智駕域與座艙域部門墻，推動(dòng)組織架構(gòu)的融合才能提升效率，但時(shí)間成本較高；

(4) 短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)平臺(tái)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；?，

艙駕一體不可或缺：高算力平臺(tái)

座艙芯片主要負(fù)責(zé)圖形處理，而智駕芯片則以深度學(xué)習(xí)為主，對(duì)GPU和NPU的算力要求逐漸提升。在這一背景下，高算力芯片的出現(xiàn)成為實(shí)現(xiàn)“艙駕一體”目標(biāo)的推動(dòng)力。

座艙芯片在全場(chǎng)景渲染方面的需求日益增加，特別是在智駕感知輸出與地圖全場(chǎng)景渲染的融合需求。與傳統(tǒng)2D渲染不同，對(duì)3D渲染的實(shí)時(shí)性和并行處理要求更高。這意味著艙駕一體的計(jì)算平臺(tái)必須同時(shí)解決GPU和NPU算力的問題，打通智能駕駛和座艙之間的圍墻，推動(dòng)組織架構(gòu)一體化以提高整體效率。

為實(shí)現(xiàn)艙駕一體，SOC芯片一般包含GPU、CPU、NPU、ISP等不同的IP模塊。在選擇適用于艙駕一體的芯片時(shí)，需要綜合考慮綜合算力、帶寬、外設(shè)、內(nèi)存、能效比、成本等多方面因素。此外，除了考慮芯片本身的性能外，還需要關(guān)注芯片外圍生態(tài)、開發(fā)工具鏈、芯片適配性等因素。

目前，尚未出現(xiàn)一款完全由一家生態(tài)實(shí)現(xiàn)的艙駕一體大集成式芯片。然而，一些芯片廠商已經(jīng)意識(shí)到艙駕一體的商機(jī)，積極開發(fā)滿足智駕和智艙需求的芯片。在這方面，英偉達(dá)和高通成為典型代表。

英偉達(dá)憑借其在智駕領(lǐng)域的卓越表現(xiàn)，推出了大算力芯片Drive Thor。這一芯片實(shí)現(xiàn)了座艙域和駕駛域的融合，支持多計(jì)算域的隔離，可滿足輔助駕駛、自動(dòng)泊車、信息娛樂等多種功能的集成。公司計(jì)劃在2025年量產(chǎn)該芯片，為行業(yè)發(fā)展注入新的活力。

高通作為智艙處理芯片領(lǐng)域的龍頭老大，也不甘示弱。其推出的新一代驍龍Ride Flex系統(tǒng)級(jí)芯片和Snapdragon Ride自動(dòng)駕駛平臺(tái)充分融合了數(shù)字化駕駛艙和駕駛輔助平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了智駕和智艙的協(xié)同處理。這兩款芯片在GPU算力方面均超過2000TOPS，為艙駕一體提供了強(qiáng)大的支持。

除了國(guó)際巨頭，國(guó)內(nèi)芯片供應(yīng)商也積極布局。黑芝麻在2023年4月宣布開發(fā)覆蓋座艙、智駕、網(wǎng)關(guān)等不同領(lǐng)域的跨域計(jì)算場(chǎng)景芯片“C1200”。盡管艙駕一體芯片尚未完全落地，但這一宣布顯示了國(guó)內(nèi)企業(yè)在該領(lǐng)域的積極探索。

C1200通過單芯片即可完美覆蓋座艙、智能駕駛等多個(gè)不同功能域的跨域計(jì)算需要，支持多樣化的人機(jī)交互、行泊一體、座艙娛樂、整車數(shù)據(jù)交互等豐富應(yīng)用。

艙駕一體的計(jì)算平臺(tái)發(fā)展勢(shì)頭迅猛，高算力芯片的綜合應(yīng)用成為實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的重要推手。

2023年上半年，國(guó)內(nèi)自動(dòng)駕駛領(lǐng)域融資事件超27起，大規(guī)模的資金正涌進(jìn)這個(gè)賽道。在車規(guī)級(jí)SoC芯片專利上，今年2月我國(guó)突破6000件，排名全球第二。與國(guó)外巨頭的技術(shù)差距正不斷縮小，相信未來國(guó)產(chǎn)廠商在大算力自動(dòng)駕駛SoC芯片領(lǐng)域一定有更大的作為。無法覆蓋高中低端全部車型，成本攤銷困難。

艙駕一體企業(yè)布局

2022年開始，艙駕融合成為業(yè)界關(guān)注點(diǎn)，零束、哪吒、特斯拉、德賽西威、中科創(chuàng)達(dá)、大陸等紛紛入局。

1. 零束

發(fā)布了“銀河”智能汽車全棧解決方案3.0，采用中央計(jì)算和區(qū)域控制，艙駕融合計(jì)算平臺(tái)ZXD的特點(diǎn)包括軟硬解耦、跨域間融合，國(guó)產(chǎn)芯片，AI算力達(dá)到1000TOPS。

支持自動(dòng)駕駛、車載信息娛樂等多域功能的同時(shí)運(yùn)行，具備L4及以上自動(dòng)駕駛能力。

2. 哪吒汽車

最新電子電氣架構(gòu)為中央計(jì)算架構(gòu)，核心為超算平臺(tái)，算力高達(dá)1000TOPS。

浩智超算2.0采用“中央+區(qū)域”架構(gòu)，應(yīng)用于哪吒S+/山海平臺(tái)。

支持智能駕駛+座艙功能一體化的L4級(jí)自動(dòng)駕駛。

3. 德賽西威

發(fā)布車載智能計(jì)算平臺(tái)“Aurora”，基于多SoC芯片的艙駕融合方案。

支持主流大算力異構(gòu)SoC，總算力可達(dá)2000TOPS以上。

集成智能座艙、智能駕駛、網(wǎng)聯(lián)服務(wù)等核心功能域，支持跨域融合。

4. 英偉達(dá)

于2022年9月發(fā)布新一代芯片Thor，算力2000 TOPS，可兼容多種車機(jī)系統(tǒng)。

Thor芯片將搭載于極氪下一代智能汽車，計(jì)劃2025年初生產(chǎn)。

提供艙駕一體解決方案，聯(lián)想計(jì)劃在2024-2025年推出艙駕融合域控制器產(chǎn)品，算力達(dá)1000/2000TOPS。

5. 高通

于2023年1月推出首款同時(shí)支持?jǐn)?shù)字座艙和ADAS的可擴(kuò)展系列SoC——Snapdragon Ride Flex。

Ride Flex包括Mid、High、Premium三個(gè)級(jí)別，最高級(jí)別Ride Flex Premium SoC單顆芯片的AI算力在600TOPS以上。

大眾將采用高通Ride Flex芯片，首搭車型是基于PPE平臺(tái)的新一代保時(shí)捷Macan。

總體來說，艙駕融合方案的發(fā)展趨勢(shì)表明對(duì)高算力、跨域融合、硬件插拔式結(jié)構(gòu)的需求。不同公司采用不同的技術(shù)路線，包括單SoC芯片和多SoC芯片方案，以滿足汽車制造商和消費(fèi)者對(duì)更智能、安全、便捷的汽車體驗(yàn)的期望。

寫在最后

未來隨著智能駕駛技術(shù)的普及，智能座艙所能發(fā)揮的空間也就越大，艙駕一體化逐漸成為發(fā)展趨勢(shì)，終極目標(biāo)是將座艙域、智駕域、動(dòng)力域、底盤域、車身域進(jìn)行跨域大融合。

而實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的前提是先做分布式融合后建立一定的局部跨域融合處理，即先將部分域的功能集成到一個(gè)高性能計(jì)算單元內(nèi)，再逐漸聚合更多的功能域。

隨著大算力芯片的研發(fā)落地，后續(xù)的艙駕一體甚至是整車一體化控制將會(huì)逐步實(shí)現(xiàn)。