智能汽车，走向中央计算
- 来源：盖世汽车
- 2023/5/22 15:36:50
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80年代有一部名为《霹雳游侠》的科幻电视剧，男主Michael Knight拥有一辆无与伦比的智能汽车——KITT，这款车拥有自我意识，能够像人类一样交流互动。
显然，当时的创作者对算力发展的预测还是过于保守了，如今的汽车计算平台运算速度远超于KITT，但还不能实现类似其的智能化体验。饱含巧思的人们，将对未来智能汽车的畅想付诸于文字或荧屏，对于如何实现，似乎也在一定程度上指明了方向。
现实与科幻正在同一时空里交织，现实的智能汽车正朝KITT发展，最为类似的一点是汽车E/E架构，正向中央集中式架构演进。
走向中央计算
汽车智能化的发展伴随着汽车功能的大幅增加，智能座舱、智能驾驶重塑汽车体验，软件定义汽车成为行业共识，成为打造智能汽车的标尺所在。但这也意味着汽车对算力和控制等方面的要求会越来越高，整车E/E架构的升级迫在眉睫。
在传统的分布式架构中，功能系统的核心是ECU，汽车智能功能的升级主要依赖于ECU和传感器数量的累加。随着ECU的增加，车内的线束也会增多，对于控制整车成本和设计装配都是挑战。并且，各个ECU之间的计算能力无法协同，还会带来算力浪费的弊端。
更明显的弊端来自于供应链，因每个系统由不同的供应商提供，不同的ECU运行着不同的操作系统及应用软件，难以统一维护升级，对汽车开发测试、制造成本及售后维护也带来巨大压力。
在此境况下，域集中式电子电气架构以及更高阶的中央计算+区域控制架构应运而生。这是一个在发展中融合的过程，多个ECU逐渐合并成域控制器，域控制器继续融合，最终实现1个中央计算平台+N个区域控制器的终极布局。
谈及E/E架构的演变，绕不开特斯拉。2012年的Model S已出现功能域划分的概念，到2017年，特斯拉又在Model 3上进一步尝试了中央计算+区域控制器框架，出现中央计算雏形。
伴随国内智能电动车产业的飞速发展，自主品牌车企不甘人后，域控制器架构时代已加速到来，基于中央计算+区域控制的硬件架构也逐渐成为主流趋势，此趋势在本届上海车展上得到印证。小鹏、理想等新势力车企以及上汽、广汽等老牌车企均展示了自家的架构方案。
以上汽零束银河全栈3.0架构为例，其由2个HPC高性能计算单元和4个区域控制器构成。两个HPC作为整车的计算中心，用于实现智能座舱、智能驾驶以及智能驾驶冗余备份等功能，4个区域控制器用于实现各自不同区域的相关功能。
广汽埃安的星灵架构则是由3个核心计算单元和4个区域控制器构成，并采用了高速车载以太网为主干，结合5G通信技术，形成车内外高速互联的架构。其中，3个核心计算单元包括中央运算单元、自动驾驶控制单元、信息娱乐控制单元。
此外，还有东风岚图ESSA架构、长城汽车- GEEP4.0架构、小鹏X-EEA3.0等，各家的架构设计并不一致，名称也各不相同，但总体趋势还是朝着中央计算+区域控制架构前进。
尽管当前的各家方案还称不上完全的中央集中式，但“准中央集中式”架构方案的量产车型已开始上市，为实现最终目标进行先期尝试。
中央集中架构是实现软件定义汽车的前提，这意味着，谁先玩转E/E架构，谁就有可能掌握软件的主导权，从这点上来看，国内外车企花费大量资金和人力投资研发软硬件架构，并不是无的放矢。
芯片提供支撑
想要中央集中式架构下的软硬件发挥功用，离不开高算力芯片的支撑。在迈向中央计算的过程中，除了车身架构等方面的设计外，寻求更合适的芯片成为最大的难题。
以广汽埃安的星灵架构为例，其中央运算单元搭载NXP S32G399网关计算芯片，座舱域控制可搭载高通8155或8295芯片，智驾域控制模块则搭载华为昇腾610高性能芯片。
上汽零束则早在2021年就与芯驰科技达成战略合作，就零束银河全栈3.0体系，共同制定芯片和车辆电子体系结构的路线图，寻找国产芯片的替代方案。
不甘寂寞的芯片厂商们，也在基于自家芯片产品进行提前规划，发布跨域或中央计算架构，以及相应的芯片组合。
在2022年9月的英伟达2022年秋季GTC大会上，英伟达发布中央计算芯片DRIVE Thor，预计于2025年量产装车。这款芯片最明显的特征是其单颗芯片的AI算力达2000TOPS，主要为汽车的中央计算架构而打造。
另一国外芯片巨头高通，也推出了多合一的智能汽车计算芯片Snapdragon Ride Flex SoC，旨在以单颗SoC同时支持数字座舱、ADAS和AD功能。
除英伟达、高通等国外厂商，国产芯片厂商近年来愈发活跃。
在本次上海车展上，芯驰科技正式发布第二代中央计算架构SCCA2.0，其包含6个核心单元——1个高性能中央计算单元、1个智能车控单元、4个区域控制器。
其中，高性能中央计算单元采用X9、V9处理器作为开放式计算核心，智能车控单元则采用G9处理器和E3 MCU作为底盘域+动力域的集成控制器，4个区域控制器以E3多核MCU为核心，实现在车内四个物理区域的数据交互和各项控制功能。
黑芝麻智能也于车展前夕发布武当系列的首款芯片产品——C1200智能汽车跨域计算芯片平台，预计在2023年内提供样片。
就具体性能来看，C1200基于7nm制程，使用支持锁步的车规级高性能CPU核A78AE和车规级高性能GPU核G78AE，内置Audio DSP模块和每秒在线处理1.5G像素的自研NeuralIQ ISP模块，可提供32KDIPMS的MCU算力，能同时处理大于12路高清摄像头的输入，支持高速率的MIPI。
黑芝麻智能CEO单记章表示，C1200的发布，标志着黑芝麻智能的战略定位已从自动驾驶计算芯片转为智能汽车计算芯片。这契合黑芝麻智能的三步走战略规划：
第一步，聚焦自动驾驶计算芯片及解决方案，实现产品的商业化落地，形成完整的技术闭环；第二步，根据汽车电子电气架构的发展趋势，拓展产品线覆盖到车内更多的计算节点，形成多产品线的组合；第三步，不断扩充产品线覆盖更多汽车的需求，提供基于黑芝麻智能芯片的多种汽车软硬件解决方案及服务。
其实，从黑芝麻三步走战略中，可以一窥汽车E/E架构与芯片发展的趋势，芯片厂商腾挪的空间进一步增大。
汽车E/E架构变化带来的是整个智能汽车供应链体系的重构，车规芯片是其中至关重要的一环。要想在中央计算时代不落人后，对芯片厂商的产品能力和辅助车企进行软硬件迭代升级的能力提出了更高的要求。
目前来看，基于单芯片打造中央计算平台还比较困难，基于不同芯片打造运行良好的完备整车系统，要求芯片厂商对智能驾驶、智能座舱、车身、底盘等功能域具备一定的软硬件架构设计能力。
影响不止于此
汽车E/E架构的改变，触动的不止是车企和芯片厂商的神经，而是对整个汽车供应链变革都产生了深远的影响。
硬件架构的变化、软件技术的变革以及通信方式的变更都有所体现，给各领域的前沿玩家带来发展的新机遇，也促使产业合作模式发生改变。
在传统分布式架构之下，软硬件高度耦合，在此基础上，供应商往往以软硬件打包出售的方式，供给主机厂。汽车一旦出厂，用户体验基本固化，非常不利于之后的维护和软硬件升级，这与智能车常用常新的本质需求是相悖的。
当硬件趋向标准化，软硬件实现解耦，让软件定义汽车逐渐成为现实。软件的价值增大，以特斯拉为代表的智能电动车企已开始收获软件红利。
车企组建软件研发团队屡见不鲜，软件架构的创新已被提上日程。
上汽等传统车企动作频频，比如上汽零束银河全栈3.0架构的云管端SOA一体化软件平台，还有上汽重组设立创新研究开发总院，在软件、人工智能、大数据、云计算等多个方面加强研发，这是传统车企变革转型的一角缩影。
而对于没有包袱的新势力而言，互联网基因的加持、对于新事物的激进追求，让其在软件领域拥有先天优势。但底蕴雄厚的传统主机厂们正在缩小彼此的差距。主机厂智能电动汽车产品的竞争，最终归于与时俱进的创新能力的竞争。
传统供应商也在打造软硬件全栈的研发能力，由零部件供应商向系统方案解决商转型。安波福、博世、德赛西威等中外老牌供应商面对中央计算-区域控制架构的发展均做出规划。
显然，这不单是主机厂或者零部件供应商的游戏。
整车电子电气架构的开发是一项系统工程，产业链复杂，哪怕一些标榜“全栈自研”的主机厂也无法实现所有环节的自研自控，但这并不妨碍其加强自研的投入，毕竟，主导权这种东西，终是此消彼长。
从另一个角度来看，这又促进了产业协作的新趋势，特别在软硬件解耦的大趋势下，对于一些能力稍弱的主机厂而言，在产业链中搜寻适合自家发展的组合方案，是性价比更高的方式，而这也是产业更常态的一面。
E/E架构的升级，很大程度上是为了迎合智能化竞争的白热化趋势。芯片厂商、基础软件供应商等均迎来新一轮的发展机遇。
接下来一段时间里，主机厂可能在域控制器、中央计算平台以及部分软件领域力求发挥主要作用，具备集成能力的老牌供应商和先进技术开发能力的科技公司，将寻求更稳固的合作模式，产业分工将从混乱走向明晰。
结语
兵马未动，粮草先行，产业链已开始为迎接终极架构进行预演。域控方案的爆发、跨域融合的发展，正在为E/E架构的突破进化添砖加瓦。
用芯驰科技CEO程泰毅的一句话来总结：“我们正处于汽车智能化的飞跃时期，车厂、Tier1 和芯片企业正从单纯的供应关系走向共同规划、共同定义、共同开发的共赢合作方式。”
当然，只有行业形成合力，避免盲目内卷，才能共同促进产业繁荣，以实现中央集中式架构早日普惠广大消费者。
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