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智能座舱和智能驾驶再发力,域控制器需求将率先释放
作者:来源:访问:523时间:2021-11-20

L3级自动驾驶来临,域控制器迎来快速发展


电子电气架构走向集中,域控制器成为汽车“大脑”


汽车电子电气架构由分布式走向集中,域控制器应运而生。ECU(Electronic Control Unit,电子控制单元)又称为行车电脑,泛指汽车上的各类控制器。随着汽车的智能化功能的不断增加,单车ECU的需求也在增加,奥迪A8L早在2013年就装配超过100个ECU。单车ECU数量日益庞大使得整车厂研发过程中需要对接庞大数量的供应商,研发成本显著推高。


生产过程中,链接ECU的线束越来越复杂使得人工成本居高不下(线束安装占人工成本的50%),同时更多的ECU也意味着更加严峻的信息安全、可靠性问题。特斯拉在Model3的电子电气架构中,将众多ECU的功能集中到一个中央计算模块和三个区域控制器上,域集中/中央计算式的电子电气架构开始进入人们的视野。


集中式的E/E架构优势明显:

(1)智能化:高算力的域控制器芯片使得复杂操作系统和复杂应用在汽车上运行成为可能,更高级别的汽车智能化将得以实现;

(2)灵活性:软件开发人员能独立于底层硬件进行上层软件的开发和升级,硬件可插拔、软件可迭代得以实现,通过不断地OTA升级,汽车功能不断完善,研发迭代周期大幅缩短,软件服务收费模式照进现实;

(3)低成本:原先分散在各大域控制器上的算力资源得以集中调度,减少冗余;同时ECU数量、线束长度都大大减少,一定程度上节约了成本。汽车电子电气架构的集中化,本质上就是将多个ECU的功能融合成为域控制器的过程。E/E架构域化集中之后,汽车智能化升级的方式将由“累加ECU”的方式向提升芯片算力和软件算法的方式升级。作为高芯片算力和软件算法集成的域控制器将成为智能汽车的“大脑”,也是未来智能汽车持续升级的核心。


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2、

硬件预埋,软件赋能,域控制器需求将率先释放


智能汽车时代,每台车都将拥有自己的“大脑”,域控制器迎来高速成长期。软件收费模式的实现,使得汽车服务变为全生命周期的服务。为了实现汽车的持续进化,整车厂通常采用“硬件预埋,后续软件持续迭代升级”的方式进行配置,即配置性能最佳的“电脑”以方便后续系统和软件的升级,以提供各类智能化服务。


未来将是软件定义汽车的时代,但是在软件以及智能化服务兴起之间,核心智能化的硬件红利将率先到来。无论是高端车型的“算力军备竞赛”,还是中低端车型智能化的快速渗透和升级,都将使域控制器成为未来汽车的标配产品。2022年,英伟达Orin芯片量产,大批高端电动车型上市,中低端车型智能化进一步加速落地,行业进入高速成长期。


高端车型展开算力军备竞赛。在目前高端车型中,算力已经成为整车厂塑造品牌的重要环节。车企2022年之后量产的旗舰电动车型所搭载支持智能驾驶的算力基本达到了200TOPS以上,蔚来ET7甚至将算力提升到了1016TOPS。


背后的原因,我们认为,一方面,高等级的智能驾驶拥有更多更高精度的传感器,带来数据处理需求的增加,一定程度的算力储备是支持高等级智能驾驶的基础(高算力几乎被消费者等同于高等级智能驾驶);


另一方面,好的硬件给未来汽车软件升级提供空间,汽车的产品力有望不断迭代,生命周期会有效延长,软件成为车企新的盈利来源后,先进的硬件也是软件持续盈利的基础。


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中低端车智能化加速渗透,功能向更高层级跃迁。我们以L1级别的全景影像AVS(Around View Monitoring System,全景环视系统)和L2级别的泊车功能作为参考。据佐思产研统计,2020年中国乘用车AVS装配量为330.6万辆,同比2019年增长55%,8月,9月的高峰期涨幅甚至超过100%,装配的车型中25万以下车型占比82%,可以看出2021年AVS功能在中低端车型中快速渗透。


泊车方面,据佐思产研统计,2020年,中国乘用车APA装配量为230.8万辆,同比增长46.4%,装配率12.3%,较2019年上升4.28个百分点。装配率提升的过程中,产品升级也没有停下脚步,早期APA(Auto Parking Asist,自动泊车辅助)功能主要是驾驶员找到车位后,系统帮助驾驶员将车泊入车位。


新一代的泊车逐步向AVP(Automated Valet Parking,自主代客泊车)模式演变,即用户在下车后,通过手机APP等下达指令,车辆能够自行行驶到停车场并寻找车位停车。待用户出行时,汽车能够从停车场自动行驶到客户上车点。


主机厂目前正积极布局,威马和百度合作已经实现特定场景无人驾驶AVP自主泊车,吉利星越L配套德州仪器Jacinto7 TDA4处理器,搭载24个传感器,可以实现1km无人泊车技术。我们认为,中低端车型中软件功能不断丰富和升级的趋势下,预先搭载较为先进的传感器和域控制器也会成为未来车厂的共识。并且当软件服务收费成为共识之后,整车厂天然有动力将域控制器搭载至中低端车型以扩大软件持续收费的用户人群。


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3、

英伟达自动驾驶芯片领先优势显著,软硬件适配和量产能力是域控制器厂商核心壁垒


芯片是算力军备竞赛的核心,英伟达凭借“高算力+完善的工具链+丰富的量产经验”优势显著。芯片受到其较高的研发和生产壁垒影响,玩家较少,仅有英伟达、高通、地平线、黑芝麻、华为、Mobileye等数家厂商。服务层面,以英伟达、高通等为代表的开放式芯片供应已经成为大势所趋。


目前市场中智能驾驶芯片厂商主要分为两类:一类以Mobileye、华为为代表,将芯片、算法绑定在一起成为整体解决方案提供给主机厂;另一类以英伟达为代表,提供开放的芯片平台和工具链,主机厂可以在芯片、算法的任意层次购买服务,也可以通过英伟达提供的工具链开发自己的算法。


早期Mobileye凭借其优秀的软硬一体的解决方案能力,让主机厂可以简单快速的拥有智能驾驶能力,高峰时期拥有70%的市场份额。但智能驾驶时代,智能驾驶算法和数据日益成为主机厂关注的核心,在Mobileye提供的软硬一体黑盒模式下,主机厂对整车的智能驾驶能力无法掌控,因此具备较强研发实力的整车厂纷纷抛弃Mobileye转向开放式的芯片平台提供者。


产品层面,英伟达具有高算力,完善的工具链和丰富的量产经验,领先优势显著。2022年即将发布的英伟达Orin X芯片中集成了12个64位ARM A78 CPU核、全新的深度学习加速器(DLA)和计算机视觉加速器(PVA),单颗SOC可提供228K DMIPS CPU算力和254TOPS AI算力,在同期所有智能驾驶芯片中遥遥领先。


软件方面英伟达提供全套的底层软件和智能驾驶算法框架,从底层的实时操作系统、CUDA库(将GPU用于AI并行计算的工具),到感知、地图、道路规划算法,再到数据采集、模型训练、仿真模拟,英伟达均可以提供相应的软件服务。成熟的工具链体系可以帮助系统最大程度发挥芯片算力,同时降低整车厂智能驾驶算法的开发难度,在这方面其他的竞争对手难以望其项背。


高通在推出自己的智能驾驶算力平台Snapdragon Ride后,于2021 年8月宣布竞购高级辅助驾驶系统厂商维宁儿正是为了丰富其在智能驾驶软件和工具链领域的布局。除此之外,从奥迪A8采用英伟达K1、到特斯拉的AP HW2.0系统采用英伟达DRIVE PX2系统,再到小鹏P7采用英伟达DRIVE AGX Xavier平台。


在与汽车厂商合作过程中英伟达已经积累了丰富的量产经验,产品成熟度、稳定性均与竞争对手拉开差距。我们认为,凭借上述优势,英伟达在未来一段时期内将持续成为OEM整车厂L3级及以上自动驾驶芯片的首选。能够与英伟达形成深度合作关系的厂商,有望享受英伟达芯片需求快速增长的红利。

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芯片迅速迭代,积累先发优势对域控制器厂商尤为重要。域控制器的开发包含硬件的电路设计、结构安装设计、热设计等环节,软件则包含基础软件如底层的操作系统、板级支持包、中间件等的剪裁和开发,传感器、执行部件的适配等。


自动驾驶芯片和算法以及工具链深度耦合,芯片的实际效能和理论性能存在差异,如何进行硬件设计并利用工具链软件做好适配和优化进而发挥硬件平台的最大的效能是域控制器厂商的重要工作之一。


而类似CUDA库等模块是英伟达特有并在每一代芯片上深度应用,因此适配经验一定程度上可以在新老产品之间复用,具有上一代产品开发经验的厂商在新版本芯片发布之时,能够以相对较快的速度和较低的成本完成开发工作,同时具有较高的可靠性,更容易得到整车厂的认可。


域控制器与芯片适配的周期至少半年以上,新入者通常需要1-2年时间,当前芯片快速迭代,英伟达几乎每2年就会发布一款新产品,留给供应商配套开发域控制器的时间并不充裕,提前布局的公司领先优势显著。


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软件适配能力决定公司是否能够承接好各方需求。域控制器是链接传感器、转向,动力,刹车等执行机构和自动驾驶芯片的桥梁,开发过程中需要将执行端的制动、转向等车辆控制相关的服务抽象化,形成可被系统调取的服务。


汽车的零部件体系复杂,供应商众多,且均为面向机器的实时系统,适配的工作量巨大,需要对汽车零部件、Autosar软件标准等具有深度的理解和丰富的积累,传统的汽车零部件供应商在此领域具有一定的优势。因此自动驾驶域控制器厂商需要同时兼具对自动驾驶芯片和AI计算的理解以及对执行端零部件控制的积累,对软件适配能力要求高。


车规零部件的量产能力,最终决定是否能够成为合格的供应商。域控制器的复杂性带来功能安全的需求,要在芯片、软件、硬件生产层面满足车规级需求,考验集成商的能力。新车型一旦迎合市场需求,销量会快速释放,小鹏P7一经发布获得了市场的追捧,截至2021年9月累计销量已经超过5万台。对于整车厂来说,域控制器的生产不能成为汽车销量的瓶颈,因此域控制器厂商对供应链的把控,产能的灵活调配,也决定着自身的竞争力。


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4、

智能驾驶时代传感器量价齐升

智能驾驶快速由低等级向高等级演进的过程中,传感器数量和质量快速升级。观察近年现有和即将发布的具备智能驾驶能力的车型,传感器数量显著增加。此外,单个传感器的价值量也在不断提高,摄像头向着更高像素演进,相比当前130万像素为主的配置,2021年上市的极氪以及2022年即将上市的蔚来、理想、小鹏的下一代车型都将搭载800万像素的摄像头;毫米波雷达则开始向4D方向演进。未来相当长一段时期内,车载传感器量价齐升态势都将持续下去。


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座舱领域大屏化多屏化持续渗透,功能日益丰富,单车价值量不断提升。座舱领域大屏、多屏、一芯多屏的产品模式继续演绎,海内外厂商加速布局,2021年上半年中控多屏车型销量同比增长61%,座舱联屏车型销量同比增长155%。奔驰2021年发布的MBUX Hyperscreen交互系统中,采用一体式OLED三联屏设计,大屏长度达到1410毫米,科技感十足。


座舱人机交互也从被动感知,向主动式交互发展,功能不断丰富。三星在2021CES展览上展出的最新数字座舱搭载了健康检测系统,可通过摄像头和可穿戴移动设备的组合对乘客的健康状况进行分析。可预见的未来,座舱作为移动生活空间,会有更多的变革,孕育更大的市场空间。


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德赛西威智能座舱龙头有望受益域控制器进入快速增长期


域控制器将成为公司的第二增长极

公司的域控制器产品线齐全,横跨L1-L4级别智能驾驶。公司的域控制器主要分为高性价比和高性能两个方向。高性价比产品主要为AB02A和IPU01、IPU02,其中AB02A和IPU01主要实现高清全景环视功能,IPU02支持算力4-32TOPS灵活部署,可以根据需求实现L2级别智能驾驶的所有功能和部分L2+的功能,如自主泊车,甚至代客泊车、高速辅助驾驶等。


高性能产品领域,IPU03和IPU04分别基于英伟达的Xavier和Orin芯片开发,主要面向整车厂开发L3/L4级别自动驾驶的需求。整体而言,德赛西威目前的产品线可以支持L1-L4级别的智能驾驶,实现领域的全覆盖。


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高性价比产品线切入自主龙头品牌抢占中低端车型市场。公司的全自动泊车系统、360环视系统、驾驶员监测系统批量供货给国内众多主流车企,突破上汽通用、长城汽车、上汽乘用车、蔚来汽车等白点客户。代客泊车在多家主流厂商客户车型配套量产,融合高低速场景的智能驾驶辅助系统也已经获得项目定点。该方案帮助整车厂以较低的成本实现丰富的智能驾驶功能,深得市场青睐,高工汽车发布的自动泊车国产供应商榜单中,德赛西威的行业影响力市场排名第一。


量产首个支持L3级别自动驾驶域控制器,先发优势明显。2020年下半年公司推出首个搭载英伟达Drive Xavier芯片的域控制器IPU03并搭载于小鹏P7上,拥有30TOPS算力,32GB运行内存,支持L3级别自动驾驶。新车一经发布受到广泛好评,形成了良好的示范效应。


未来,新的需求将由搭载英伟达下一代芯片OrinX的IPU04承接,该域控制器将在2022年量产,拥有254TOPS算力,并可以通过累加芯片或累加板卡升级至508/1016TOPS,产品搭载64GB运行内存,支持16路摄像头,最高24路CAN(Controller Area Network,控制器局域网络,一种车内通信协议)总线,6路百兆、6路千兆及2路万兆车载以太网,性能相比IPU03有了质的提升。依靠为小鹏提供IPU03产品,公司积累了英伟达平台的适配经验,大大降低了针对新一代芯片的开发成本和时间,成为国内首家推出英伟达Orin芯片域控制器的公司,形成卡位优势。


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新势力销量表现优异,公司有望迎来业绩快速增长。年初至今,小鹏等车型销量屡创新高,展现出强大的竞争力。目前公司的IPU04已经和理想汽车展开战略合作,同时在2021年中报中也明确表示IPU04已经获得多个项目的定点。


车型方面,截至目前已经有超过6款车型宣布将采用英伟达下一代芯片,其中不乏关注度较高的智己L7、蔚来ET7、理想X01等车型,相信未来仍将不断有车企采用英伟达的产品,德赛西威的先发卡位优势将进一步凸显。目前自动驾驶域控制器产品拥有较高的单车价值, 2022年相关车型开始将量产交付,且后续有望不断获得新客户定点,从而推动公司进入快速增长阶段。


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构建智能驾驶全栈解决方案把握行业机遇

在智能驾驶领域,公司实现了传感器、域控制器、算法一体化解决方案的全面覆盖,行业升级推动业务全面成长。公司的传感器通常配套智能驾驶解决方案出售,随着公司所提供的智能驾解决方案不断升级,对应传感器等硬件的需求呈现量价齐升的趋势。其中,摄像头方面已累计出货千万颗,毫米波雷达也已实现前装量产,同时公司也已经布局下一代4D毫米波雷达技术。


网联领域,据高工智能统计,2020年德赛西威车载T-BOX搭载量超过80万套,已经跻身行业第三,市占率 9.31%。此外在智能驾驶算法、超声波雷达等领域,公司也具有自研产品+投资领先企业的布局,构建出了一体化解决方案,占据智能驾驶解决方案供应商的有利地位。


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智能座舱竞争力强,受益行业需求升级快速增长

公司智能座舱业务作为公司的传统业务强项,有望持续保持竞争力。座舱业务是公司的传统强项,近年单车价值提升叠加不断获取新客户,成长性优异。多联屏产品在理想汽车、长安汽车、奇瑞汽车、广汽乘用车、天际汽车、长城汽车等多个车型上配套量产,并且持续获取一汽红旗、广汽乘用车、长安汽车等核心客户的新订单。新客户方面,公司在2020年相继突破丰田(印度尼西亚)、玛鲁蒂铃木(印度)等新客户。液晶仪表、显示模组及系统等领域在2020年实现了100%以上销售额。智能座舱在大屏化、多屏化以及域化的背景下,单车价值量持续提升,并且具备整体解决方案的厂商显著受益。公司作为智能座舱的龙头,将持续受益于国内自主品牌的崛起已经座舱智能化的持续升级。


战略清晰,精准把握行业变革

战略清晰,聚焦智能座舱、智能驾驶、网联服务三大领域。公司是传统信息娱乐系统的龙头,近年机械式的CD、收音机、空调控制器等传统中控产品渗透率趋于饱和并迅速被一体化的大屏、多屏座舱替代,同时智能驾驶的发展也如火如荼。


公司凭借敏锐的嗅觉在2016年即成立智能驾驶辅助事业单元,布局感知、决策、控制领域,前瞻性的研发了低速的泊车、车道保持等技术,同时和车厂联合进行L3级别自动驾驶技术的研发。2017年引入智能座舱概念,打造融合中控、仪表、车身控制的产品并布局下一代域控制器。2018年以来,公司业务开始聚焦于三大方向。


智能座舱:主要为客户提供融合大屏化中控、液晶仪表、娱乐、导航等多种产品和功能的一体化座舱解决方案。智能驾驶:覆盖低速智能驾驶场景的360环视、全自动泊车以及高速的智能驾驶域控制器、传感器等软硬件解决方案。网联服务(包含在其他业务中):主要提供OTA、网络安全、蓝鲸OS3.0终端软件等产品。前期的业务布局如今效果初显,智能座舱产品目前深入人心,公司的多屏座舱目前已经在广汽乘用车、长城汽车、长安汽车、奇瑞汽车、理想汽车、天机汽车等主流车企规模量产,完美承接市场需求的升级。


智能驾驶方面公司从感知到决策到执行端的布局帮助公司在智能驾驶时代抢占先机。2018年公司和小鹏、英伟达联合开发了搭载于小鹏P7车型上的IPU03域控制器,成为市场唯一量产的搭载英伟达Xavier芯片的L3级别自动驾驶域控制器。短短几年内,智能驾驶功能几乎成为旗舰车型的标配,公司也积累了独一无二的先发优势。公司管理层精准把握产业变革,对行业趋势的判断多数能够在几年后兑现,成为公司发展强有力的舵手。



来源:开源证券研究所  侵删 

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