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智能汽车2023年度策略:座舱迈入2.0时代,车机域控格局或将再重塑 　　（报告出品方/作者：安信证券，徐慧雄，李泽） 　　1.智能座舱迈向2.0时代，成本、功能需求推动车机芯片逐步差异化 　　1.1.智能座舱1.0时代，消费电子厂商切入、高通在车机领域呈现压倒性优势 　　头部主机厂 E/E 架构已完成由分布式向域集中式升级，座舱智能化功能的实现集中于域控制 器的主控芯片。早期的车机功能相对简单，仅具备收音机及音频播放等功能，且功能的实现 依赖于相互独立的 MCU，即采用分布式 E/E 架构，功能的升级亦通过叠加 MCU 及相关功能 配件完成。而在域集中式的硬件方案设计下，座舱内多数智能化功能的实现仅依赖于单一的 座舱域控制器主控芯片。 　　当面向不同安全功能等级的功能时（例如仪表显示屏涉及驾驶安全要求ASIL-B安全等级，而中控屏主要为导航及影音娱乐功能安全等级要求不高），可通过软件虚拟机技术对SoC 资源动态调配或直接在 SoC 内硬件隔离，进而实现单芯片运行多个操作系统，保障驾驶相关功能的实时性、安全性。相对于分布式架构，域集中式的设计，一方面可提高控制芯片及外围电路复用效率，降低整体座舱芯片成本，另一方面可增强不同功能配置之间的通信效率，实现中控对座舱的集中控制，为跨屏互动提供硬件基础，并可实现OTA在线升级功能。 　　集中式架构下座舱智能化加速升级，推动座舱主控芯片性能要求持续提升。具体体现： （1）车机功能丰富度提升，要求具备更低延时、高性能的 CPU。集中式架构下空调、座椅、 天窗等车身控制功能均集中于车机处理器。同时座舱功能的丰富度也在提升，从传统的 收音机、音频功能升级到导航、影音应用，目前正向更高阶的桌面级游戏应用延伸。作 为座舱 SoC 的“大脑”，CPU 的低延时处理需求在集中式架构下大幅提升。目前，高通座 舱芯片的CPU性能已从8155的105k DMIPS提升至当前8295的220k DMIPS（预估值）， 性能实现翻倍增长。 　　

　　（2）屏显系统高端化趋势下，要求具备更高性能的 GPU 以带来更佳屏幕交互/反馈体验。 座舱屏幕作为主要交互/反馈方式，正向大屏化、多屏化、高分辨率化演进。其中，中控 屏+液晶仪表已成为中高端新能源车型标配方案，副座娱乐屏、后座娱乐屏也在正在快 速渗透；而显示分辨率也由过去的 1K/VGA 逐渐向 4K 高清屏演进。典型的例如 2022 年发布的理想 L9，其座舱配备中控屏、仪表屏、后座娱乐屏三块显示屏，分辨率均达到 3K。而 GPU 核心作用为显示图像的构建与渲染，性能很大程度决定屏幕显示的流畅度。 目前，高通座舱芯片的 GPU 性能已从 8155 的 1142 GFLOPS 提升至当前 8295 的 3100 GFLOPS，性能提升近 200%（预估值）。 　　（3）是否具备 AI 算力已成为衡量高端座舱 SoC 的标准之一。智能语音识别、手势识别、 面部识别（DMS）等多模态交互方式均依赖 AI 算力进行机器学习，相对屏幕交互会分 散注意力，语音、手势、面部识别等交互方式更安全也更智能，智能感知正成为新一代 智能汽车卖点之一。此外伴随自动驾驶算法技术的逐步成熟，更多 ADAS 功能如 360° 全景影像、AR-HUD、APA 自动泊车辅助等逐渐集成于智能座舱，由此亦对座舱主控芯 片的 NPU 算力有进一步需求。可以看到，高通在最新座舱芯片 8295 之上已具备 30T 左 右的 AI 算力，相较 8155 提升数倍以上，且可实现舱泊融合。 　　从当下的智能座舱芯片格局来看，高通一家独大并呈现压倒性优势。当座舱架构方案由分布 式走向集中式的同时，车机芯片供应格局亦在发生变化。传统分布式架构之下，瑞萨、NXP、德州仪器占据车机芯片绝大部分市场份额。而在域集中式的架构之下，高通强势切入座舱芯片领域并快速抢占市场主导地位。回溯高通在车机领域的发展历程，其最早于 2014 年发布第一款车机芯片602A开始切入车载领域，积累经验后于 2016 年发布第二代车机芯片 820A，随着座舱域集中加速，820A在2020年开始广泛应用于小鹏 P7、理想 one、领克 05 等车型中，此时高通已在座舱芯片领域展现了较强竞争力。2019 年发布的 SA8155P 则几乎席卷整 个智能座舱市场，2021-2022 年间国内中高端新能源自主品牌基本均转向高通 8155 平台，在 车机领域呈现压倒性优势，已覆盖 15 至 50 万价格区间的众多车型。 　　我们认为，高通之所以在过去几年间可以在座舱领域快速渗透的核心原因在于三点： （1）相对传统汽车芯片供应商，庞大的消费电子业务基础使其在制程上呈现降维打击能力。 高通于 2019 年发布的 SA8155P 为全球首款 7nm 车机芯片，而对比同时期的传统汽车芯 片厂商，在制程上具备压倒性优势（例如瑞萨于 2018 年底量产的 R-CAR H3 芯片仍采 用 16nm 制程）。而更先进的制程带来的则是在算力、功耗等方面优势，尤其 GPU 算力 约为同期传统座舱芯片的 3~4 倍，可支持驱动数量更多、分辨率更高的车载屏显系统， 从而为消费者带来更佳的智能化座舱体验。 　　而之所以高通能够具备如此显著的制程优势， 本质上则是因为车载业务对于高通而言仅为冰山一角。根据高通年报数据统计，2021 年 公司合计实现收入 336 亿美，其中汽车业务收入仅为 10.19 亿美，占比仅为3%左右。 高通可以充分利用手机、物联网等其他消费电子业务来实现芯片软硬件开发成本上的摊 销，从而降低迭代成本，如高通 SA8155P 即是在骁龙 855 基础上略微调整而来，其中GPU 采用相同的型号（8155 提升了 GPU 主频），CPU 规格有所降低，由 855 中的 Kryo 485 降规为 8155 中的 Kryo 435，在芯片设计、IP 授权、GPU 掩模版等方面均存在部分 复用。 　　

　　（2）相对同样具备先进制程的移动芯片厂商，高通更早布局座舱芯片，并率先推出 7nm 座 舱芯片。高通于 2014 年发布第一代车机芯片 602A 切入车机领域。过去 8 年间，高通在 车载领域具备清晰的 Roadmap，已历经 SA820A、SA8155P、SA8195、SA8295 共四次 产品迭代。而其他移动芯片巨头联发科/三星分别于 2018/2019 年推出第一代座舱芯片， 切入时间相对较晚且后续仅有一两次迭代。基于更丰富的迭代经验，高通在座舱芯片制 程、功耗设计等方面对比其他移动芯片厂商依旧保持领先。2019 年高通发布的第三代产 品 SA8155P 为全球首款 7nm 座舱芯片，2021 年发布的 SA8295 进一步升级至 5nm 工艺。 　　（3）相对同样较早切入的桌面芯片厂商，高通脱胎于移动端的座舱芯片在现阶段更具成本 优势。当前阶段智能座舱性能要求接近手机，高通 820A 来自移动端骁龙 820，8155 脱 胎于骁龙 855，部分 ARM 架构 IP 可在移动端应用验证后再移植到座舱，也即广阔的手 机市场为高通座舱芯片节约了开发成本。而桌面芯片厂商英特尔于 2016 年发布的 A3900 系列芯片，虽是专门为工业、汽车应用开发，但与其所擅长的桌面芯片市场复用度较低。 可以看到，除 2018 年发布降规版本 A3920 外，此后英特尔在车载座舱领域再无更新迭 代。而桌面芯片另一巨头 AMD 至今尚未发布专为车载领域而设计的车机芯片（特斯拉 座舱内所采用的 AMD Ryzen V180F 则是基于其消规级芯片定制而来）。 　　1.2.智能座舱2.0时代，更多厂商芯片量产在即、车机芯片赛道内卷加剧 　　消费者强支付意愿倒逼主机厂在座舱配置加速内卷，从而对座舱主控芯片性能的需求亦快速 提升。根据地平线与罗兰贝格联合发布的《智能座舱发展趋势白皮书》数据统计，国内近 50% 的消费者对于数字座舱类体验具备较高的支付意愿。而在消费者强支付意愿的背景下，近年 来国内主机厂在座舱配置领域内卷加剧，HUD、360°全景影像、DMS 等座舱智能化配置渗透率快速提升。根据佐思数据库统计显示，2021 年国内乘用车 HUD 渗透率已超过 5%，HUD 总装配量为 103.7 万台，增速超过 60%；2021 年 1-9 月国内乘用车新车的 DMS 系统销量为 25.2 套，同比增长 244%。而面对座舱内日益丰富的功能需求，作为座舱域控制器的核心， 座舱域控制器主控芯片的性能要求也在进一步提升，并有望逐步实现舱泊融合、舱驾融合。 同时，更多芯片供应商相继涌现，展望 2023 年，有望再次颠覆当下的座舱芯片格局。 　　（1）联发科发力中低端座舱，2023 年将基于 MT8675 量产 5G 智能座舱平台： 在传统智能手机处理器领域，联发科与高通平分秋色，根据 Counterpoint Research 数据 统计，2022Q1 联发科占据全球智能手机处理器芯片第一大出货份额，占比达到 38%； 高通占比 30%。而在车载领域，联发科相较于高通发力较晚，时至 2018 年联发科才发 布的第一款 28nm 工艺的座舱芯片 MT2712；于 2019 年推出采用 12nm 工艺的 MT8666， 虽在性能上相对高通同时期产品 820A/SA8155P 存在一定差距，但两款产品凭借性价比 优势已进入中低端市场，获得了大众、现代、奥迪和吉利等车企的认可。2022 年，联发 科成功量产新一代座舱芯片 MT8675，采用台积电 7nm 工艺，内置 5G Modem，性能对 标高通 SA8195P,可集成 5G、四模导航、多屏互动等功能于一体，预计于 2022Q4 完成 AEC-Q104 系统级车规的认证，于 2023 年实现规模化量产。 　　

　　（2）AMD 发力高端座舱领域，2023 年末将携手亿咖通在国内首次实现座舱平台量产： Intel 与 AMD 为桌面芯片两大巨头，虽 AMD 尚未公开发布车规级芯片，Intel 也自 A3920 以后停止迭代，但我们认为随着座舱智能化继续演进，对主控 SoC 性能要求继续提升， 桌面级芯片厂商亦有望凭借高性能优势博得一席之地。特斯拉作为智能化先驱率先应用 桌面芯片可为我们提供借鉴，其第三代车载信息娱乐系统 MCU 3.0 采用了 AMD 的桌面 级处理器方案，CPU 采用 Ryzen V1000 的定制版本，通过外挂独立 GPU Navi23 可实现 高达 10 TFLOPS（10000 GFLOPS）的 GPU 算力，达到堪比台式机的性能，并可支持 AAA 级游戏大作，为目前量产车型中头部性能车机。目前，国内知名 Tier1 亿咖通科技 已官宣与 AMD 达成战略合作，双方公司将协力打造面向下一代电动汽车（EV）的车载 计算平台，预计于 2023 年末面向全球市场量产。 　　（3）芯驰科技、瑞芯微等国内芯片供应商加速国产替代，2023 年有望实现首次规模化量产： 2021 年 10 月吉利汽车旗下芯擎科技推出国内首颗 7nm 座舱 SoC 芯片龙鹰一号，采用 8 核 CPU、14 核 GPU，NPU 算力可达 8TOPS，性能参数接近高通 SA8255P。该芯片预计 将在 2022 年底实现首次量产，未来有望率先搭载于领克等吉利汽车子品牌。瑞芯微是 国内领先的 AIoT 芯片设计公司，2021 年发布 RK3588M 从消费电子市场切入汽车座舱， 采用 8nm 制程工艺，8 核 CPU 算力达 100k DMIPS、GPU 算力达 512GFLOPS、NPU 算 力达 6TOPS，目前正处于导入车载领域测试阶段，预计 2023 年有望在车载领域实现规 模化量产。 　　此外，芯驰科技成立以来专注于车规级芯片研发，创始人仇雨菁曾在飞思卡 尔（后被 NXP 收购）担任中国车规级芯片研发总负责人，并推出过全球市占率最大的 im.x 系列座舱芯片。2021 年，芯驰推出座舱芯片 X9U，CPU 算力约 100k DMIPS，GPU 算力 300G FLOPS，AI 算力 1.2TOPS，内置独立安全岛达到 ASIL-B 功能安全等级。2021 年 11月，芯驰科技与电装光庭联合举行X9U 座舱平台发布会，计划于 2023 年实现量产。 　　2.趋势一：消规/工规芯片直接上车有望成为中低端车型座舱升级方案 　　如前文所述，未来将有更多不同角色的厂商成为座舱主控芯片供应商，由此也将带来不同的 座舱解决方案。本章将重点讨论以非车规级芯片（消规级/工规级）直接应用于座舱域控的解 决方案，例如比亚迪 Dlink3.0/4.0 即采用高通工规级芯片 SM6125/SM6350；长安欧尚车机采 用联发科工规平台 MT8667。我们认为在行业内座舱内卷加剧、主机厂降本诉求强烈的背景 下，高通或联发科的非车规级芯片有望直接应用上车，并成为未来中低端车型车机实现智能 化升级的主流解决方案之一。 　　

　　2.1.原因一：车机领域本身对安全功能要求较低，对“车规级”的理解存在误区 　　芯片车规要求主要体现在可靠性方面的AEC-Q100认证以及功能安全方面的ISO 26262认证。 其中 AEC-Q100 目的是保证芯片可以经受苛刻环境并长期可靠的使用不发生损坏，而 ISO 26262 目的在于保证汽车功能安全，强调相关功能正常运转，避免因电子电气系统故障导致 的安全风险。 　　（1）AEC-Q100： AEC-Q 100 为针对 IC 芯片的一套测试标准，通过 AEC-Q 100 意味着芯片可靠性达到车规级 要求。AEC（国际汽车电子协会）最初由克莱斯勒、福特和通用汽车共同创建，并建立了一 套通用的汽车器件可靠性测试标准，不同器件适用不同的标准，其中 AEC-Q 100 为专门 针对集成电路的测试标准。 　　经过多年的发展，AEC-Q 已成为公认的车规器件的通用测试标 准，通过 AEC-Q 100 即意味着芯片可靠性已经达到车规级要求。AEC-Q 100 测试体系有 7 大类别共 41 项测试，具体包括：A 组-加速环境应力测试、B 组-加速寿命测试、C 组-封装检 验、D 组-晶圆可靠度验证、E 组-电气特性验证、F 组-缺陷筛选、G 组-内含腔体封装验证。 从测试内容可以看到 AEC-Q100 认证需要芯片设计公司、晶圆制造厂、晶圆封装厂共同参与 改进设计与工艺，目的在于提高芯片的可靠性，保证在苛刻环境下长期可靠使用不发生损坏。 　　当高通将消规/工规芯片“魔改”为车规级时，需在晶圆制造、封装工艺、散热等多个层面实施 改良，以满足 AEC-Q 100 要求。可以看到，AEC-Q100 的较多测试组均与晶圆制造/封装产 线工艺有关，如 C 组-封装检验、D 组-晶圆可靠度验证、G 组-内含腔体封装验证、E 组-电气 特性验证。当高通等消费电子芯片供应商将消规级/工规级芯片改造并应用于车载领域时，需 在部分环节采用车规级的晶圆制造产线/技术+车规级封装产线/技术以满足AEC-Q100测试要 求，如加固封装并采用高可靠材料以提高芯片耐振动、耐冲击能力，改善封装密闭性以提高 芯片防水、防尘能力，使用屏蔽罩隔离可能产生干扰的部件以改善电磁屏蔽性能等。对于汽 车电子器件供应商而言，AEC-Q100 认证是自身产品质量与可靠性的证明，可以提升自身 产品的竞争力与溢价。 　　但值得一提的是，从实际应用角度而言，主机厂对“车规级”的执念 各有不同，座舱内是否需要一定采用 AEC-Q100 车规级芯片亦并非强制要求。 　　

　　对于运用消规/工规芯片直接上车的方案而言，仅核心模组满足 AEC-Q 104 认证即可。AEC-Q 零件资质及质量系统标准体系中，除了针对于集成电路 IC 的 AEC-Q 100 外，还包括针对于 IGBT、二极管等分立器件的 AEC-Q 101；针对激光器、LED 等分立光电子器件的 AEC-Q 102； 针对MEMS的AEC-Q 103；针对多芯片组件（模组）的AEC-Q 104以及针对被动件的AEC-Q 200。对于运用消规/工规芯片驱动座舱的方案而言，芯片本身不满足 AEC-Q 100，但集成 PMIC、 存储器等成为多芯片组件（模组）后，需通过 AEC-Q 104 认证，包含加速环境应力测试、加 速寿命测试、封装检验、晶圆可靠度验证等多个维度。 　　理论上而言，多芯片模组是否能通过 AEC-Q 104 测试与其核心主控芯片是否符合 AEC-Q 100 并无绑定关系，但在实际应用中，运 用非车规级芯片开发满足 AEC-Q 104 测试标准的核心模组，需在电路、散热等多方面做更多 的针对性设计。 　　（2）ISO 26262： ISO 26262 旨在保证功能安全避免系统性失效，认证对象为电子电气相关的功能系统。ISO 26262 是为了解决电子电气系统日益复杂带来的系统性失效可能的问题，因此 ISO 26262 的 认证对象为与电子电气系统相关的功能系统，可以是具备一定功能的器件（如车规级座舱 SoC），也可以是多个器件构成的功能系统（如消费级座舱 SoC+安全 MCU）。具体来看， ISO 26262 从严重度/暴露度/可控性三个角度综合评价特定功能的安全要求。其中，严重度指 该功能系统发生失效时危害生命安全的严重程度，分为 S1、S2、S3，分别代表轻伤/中等伤 害、重伤或致命伤（可能生还）、致命伤（不确定生还可能）。暴露度则是指发生失效的概率， 分为 E1、E2、E3、E4，分别代表少于每年发生一次、一年发生几次、每月至少发生一次、 每次驾驶时都会发生。 　　可控性指发生失效时可以主动控制风险的程度，分为 C1、C2、C3， 分别代表简单可控（平均超过 99%的司机或交通参与者可避免伤害）、一般可控（平均超过 90~99%的司机或交通参与者可避免伤害）、无法可控（平均少于 90%的司机或交通参与者可 避免伤害）。具体安全功能等级的定义，实际是将某项具体功能的应用场景进行解析，通过 评估及计算该功能以上三个要素各级别的发生概率，从而综合断定该功能所需求的安全功能 等级。 　　座舱信息娱乐系统安全等级要求最高仅为 ASIL-B，相对智能驾驶的 ASIL-D 要求本身就更 低。接上文所述，对于 QM 等级、本质不需要任何过多的安全性设计，仅需要按照 ISO 26262 质量流程开发即可。对于 ASIL-A 等级，需要在产品层面进行相关安全性设计，但允许一定 概率情况下失效并且自身无需具备系统报错功能，例如汽车尾灯等。对于 ASIL-B 级，则是 在 A 级的基础上需要有报错功能，例如信息娱乐系统或仪表盘即需要达到 ASIL-B 等级，因 为它有报错功能，如果车辆某个部位出现问题，仪表盘报警灯不提示，那么车辆安全机制将 无法工作，会带来巨大安全风险。 　　对于 ASIL-C 级，则需要在 B 级的基础上进行更多的安全 冗余设计，并且当硬件或软件系统失效时可以备份的系统进行接管（但功能上可以降阶）， 例如定速巡航等功能。对于 ASIL-D 级，则需要当硬件或软件系统失效时具备可完全接管的 备份系统，且功能上不允许降阶，例如刹车系统或高阶自动驾驶系统等。因此，综合以上而 言，对于主要用来驱动中控信息娱乐系统的座舱域控制器而言，仅需在系统层面通过 ASIL-B 级即可。 　　

　　消规/工规级芯片均可通过外挂安全 MCU 的方式实现系统整体符合 ASIL-B 安全等级。目前， 包括车规级芯片在内的多数座舱芯片单颗是难以达到 ASIL-B 的安全等级，例如 SA8155P（骁 龙 855 改版）、RK3588 均无法独立实现 ASIL-B 安全功能等级。但由于 ASIL 安全功能等级 是针对于整个系统级别的要求，主机厂可以通过外挂安全 MCU 的方式将“SoC+MCU”的系统 整体提升至 ASIL-B 功能安全等级。该安全芯片具备独立的处理器、内存及其他外围电路， 可避免与 SoC 产生共因失效问题，主要用于监控 SoC 工作状态，同时在 SoC 工作失效时及 时反馈并进入安全状态，避免系统失效导致的安全风险。除此之外，车规级座舱芯片一般在 SoC 内部集成“安全岛”MCU，使得 SoC 直接达到 ASIL-B 或更高安全等级，例如专为车规研 发的芯擎龙鹰一号、芯驰 x9u 以及三星的 Exynos Auto V9 等，均在 SoC 内部集成了安全岛。 　　2.2.原因二：芯片热管理技术的成熟应用，助力非车规级芯片应用于座舱 　　抗高温性能是非车规级芯片应用上车时需解决的重要难点之一。根据上文分析，消费级与车 规级要求的主要差异之一在于耐温区间的不同。车规级要求至少-40℃~85℃（Grade 3），而 消费级达到 0~70℃即可，因此为保证消费级芯片工作在合适温度，需要对芯片或核心模组的 热管理等方面进行改良。通常而言，低温情况下需要对芯片进行加热，一般采用的方式是利 用安全 MCU 对芯片温度进行检测，当温度低于正常温度区间时，启动电热丝对芯片进行加 热，保证芯片工作温度即可。 　　而高温情况下，由于随着芯片算力提升芯片本身功耗密度也在 快速提升，因此如何保证原本耐高温能力相对较弱的消规级芯片平稳的运行于车载领域，是 行业内将消规/工规级芯片上车的难点之一。从芯片散热原理来看，其散热过程主要包括：芯 片发热→封装内热传导→封装外热传导（硅胶/硅脂）→散热器→扩散至外部环境。散热方式 可以分为自然散热、风冷散热、水冷散热、半导体散热四类： 　　（1）自然散热：一般用于手机，由于移动端空间有限且芯片热耗相对不高，因此不加装风 扇或水冷的散热系统。自然散热思路为降低芯片到手机设备表面的热阻，可以采用石墨烯、热管、VC均热板加快导热。而汽车空间相对充足，因此汽车芯片一般采用风冷或 水冷主动散热。 　　（2）风冷散热：由导热系统+风扇两个部分组成，先由导热系统将芯片废热传导至与空气接 触面积更大的翅片端，然后用风扇吹走系统热量。主流导热系统有三类：（a）金属片导 热，即利用铝/铜/银等金属自身导热性能将芯片废热传导至翅片端；（b）相变导热。在 导热腔体内填充真空 VC 液，在吸热端蒸发吸收芯片废热，在放热端（翅片）风冷作用 下冷凝放热。相变导热效率比金属片高很多；（c）半导体导热，利用半导体的热电效应， 可主动的将芯片废热吸收传导至散热端。由于有电能做工，半导体导热效率较相变导热 更高。 （3）水冷散热：在芯片表面涂上导热胶后加装水冷板，水泵形成水流带走芯片热量，然后 在冷排处散发系统热量。由于水的比热容较大，因此水冷散热效率比风冷散热高很多。 　　

　　芯片散热技术的日益成熟，使得各式不同的芯片方案应用于车载时在热保护方面得到保障。 （1）对于传统车机芯片而言，由于其芯片本身算力不高、自身功耗也相对有限，如 i.mx 8QM 峰值功耗 17W（CDSN toradexsh 测试数据），且 28nm 制程下芯片面积较大，热耗密度 更低，此时域控整体仅需采用类似手机的自然散热方式即可。 （2）对于由消规芯片“魔改”而来的芯片，如高通 SA8155P（骁龙 855 改版）不仅需要在封 装及芯片设计层面做更多更改（如将原本的 POP 封装更改、去掉基带单等），同时亦 需要在域控制器中增加风冷散热。 　　（3）对于算力更强、主频更高的桌面级芯片，如特斯拉 MCU3.0 采用的 AMD 定制方案，总 设计功耗达 175W，相比移动级芯片功耗大幅提升，则需要增加散热性更强的水冷散热。 根据 electronics cooling实验数据，相变导热+风冷散热可实现 60~84W/cm²的热通量散热、 间接水冷散热可实现 200W/cm²的热通量散热，可满足如 AMD 等桌面级芯片散热需求。 （4）对于直接将消规/工规芯片应用上车的方案（如比亚迪在 2016-2022 年间相继在车机上 所采用的高通 SM8939、SM8953、SM6125、SM6350、SM6490），则需要针对车载环境 增加更多热保护设计（增加半导体散热等）。 　　2.3.原因三：消规级芯片性价比优势显著，符合当下座舱配置内卷的主机厂 　　消规/工规级芯片直接应用上车具备显著的性价比优势，主要体现为以下两点： （1）同等性能级别之下，消规/工规级芯片价格更便宜。从性能上而言，现有的消规/工规级 芯片完全可以满足车机系统的需求。以比亚迪车机为例，其 Dlink3.0 系统采用 SM6125 芯片，CPU 算力约 80K DMIPS、GPU 算力约 115 GFlops，AI 算力为 3.3TOPS，同时内 置 4G modem（即无需另加 4G T-BOX）；Dlink4.0 系统采用 SM6350/QCM6490 芯片，CPU 算力约 89/206K DMIPS、GPU 算力约 486/1000 GFlops，AI 算力可达到 5/13TOPS。 　　

　　可以 看到，比亚迪所采用的三款非车规级芯片基本可平替当前主流的 SA820A/SA8155P 这样 主流的车规芯片性能水平，可实现中控信息娱乐系统、语音导航、辅助泊车等功能。同 时，从成本角度而言，同等级别性能之下消规/工规方案则更具性价比。尤其是在先进制 程之下，芯片开发费用指数级提升（根据 Semi Engineering 数据，28nm 节点芯片开发投 入约 5130 万美，而到 7nm/5nm 芯片开发费用达到 2.97/5.42 亿美）。而汽车 SoC 市 场相对于手机 SoC 市场规模相对较小，单颗芯片的生产成本相对较高，且还需要有高昂 的车规级芯片验证费用。 　　（2）消规级芯片相较于车规级芯片迭代速度更快，符合当下主机厂座舱配置内卷加剧趋势。 如上文所述，考虑到生产及开发成本的因素，传统车规级芯片往往迭代速度较慢（可达 5 年以上）且性能落后。虽然高通采用消费芯片改版的方式可一定降低开发成本、提高 迭代速度（高通车规级座舱芯片迭代周期 2 年左右），但仍存在车规级认证、芯片改版 带来的时间成本与金钱成本，迭代速度相对消费级芯片仍较慢，如高通第三代座舱芯片 SA8155P 来自于骁龙 855、高通第四代座舱芯片 SA8295P 来自于骁龙 888，首先在由消 规改至车规的过程中往往即需要 1~2 个月时间，其次在两款车规级芯片平台迭代中，更 是跳过了骁龙 860/865/870 等多代消费级芯片。 　　而直接使用消规级芯片可省去车规级认 证、前期改版工作，迭代速度更快，如美格智能 SRM900（使用 SM6350 芯片）发布于 2020 年、SRM930（使用 QCM6490 芯片）发布于 2021 年，相隔仅 1 年。消规级芯片更快的迭代速度可为车厂提供更先进的座舱芯片，而智能座舱已成为车厂竞争的核心领域 之一，座舱配置内卷趋势下消规级芯片可快速迭代的竞争力将逐步展现。 　　3.趋势二：x86架构芯片有望成为高端车型座舱升级方案 　　国内以新势力为代表的主机厂通常将智能座舱类比于智能手机，在智能化升级过程中所采用 的芯片基本均为高通或联发科由移动端 ARM 架构的芯片改造而成，并同时基于 ARM 架构 运行安卓操作系统丰富信息娱乐系统生态，形成“ARM 架构主控芯片+Android 系统”的解决 方案。相比较而言，特斯拉座舱自 MCU 2.0 以来均采用基于 X86 架构的芯片，更多的将座 舱类比于 PC 端。其中，MCU 2.0 采用 Intel 处理器方案（内置集成显卡）、MCU 3.0 采用 AMD 处理器方案、并额外搭载独立显卡，性能显著强于其他主机厂座舱。我们认为，随着各主机 厂基于 X86 架构车机系统自研能力的逐步提升，未来有望在高端车型中效仿特斯拉，规模化 应用 x86 架构芯片。 　　

　　3.1.x86架构芯片在高端车机中具备强悍的性能优势 　　CPU 指令集是用于指挥处理器硬件工作的一套指令的集合，是 CPU 执行操作任务的基石。 不同指令集下 CPU 架构存在根本不同，最终 CPU 性能特点也会存在差异。X86 架构 CPU 相 较于 ARM 架构 CPU 有如下特点： （1）综合处理能力更强。CPU 指令集可以分为 RISC（精简指令集）和 CISC（复杂指令集）， ARM 架构使用 RISC 指令集而 X86 架构采用 CISC 指令集。CISC 指令相对复杂且数量 更多，可处理相对特殊复杂任务，但需要更多晶体管来实现。RISC 相对 CISC 指令集更 精简，并采用等长指令，运行效率更高，因此主要应用于 PC/服务器等高性能要求场景。 此外 x86 架构相较于 ARM 架构加强了乱序执行能力（当用户在使用电脑或车机时，操 作是随机且无法预测的，也就造成了指令的无法预测，因此需要乱序执行能力）。 　　（2）接口丰富，扩展能力强。X86 架构采用“桥”的方式和扩展设备进行连接，接口丰富，因 此 X86 架构的车机能很容易进行性能扩展，如增加内存、硬盘等。而 ARM 架构 CPU 通过专用的数据接口与数据存储设备进行连接，所以 ARM 架构的存储、内存等性能扩 展难以进行。（3）体积较大、功耗更高、成本较高。由于 CISC 指令集要求更多晶体管支持复杂指令运算， 同时 CISC 指令不等长运行效率相对较低，因此X86架构 CPU 体积相对较大、功耗较高， 同时成本也相对更高。 　　面向车载领域，x86 架构芯片的主导者依然是英特尔与 AMD。早在 2016 年，Intel 即推出了 基于 X86 架构的低功耗 atom CPU，对应车规级座舱芯片为 A3900 系列，典型的应用包括特 斯拉（A3950）、宝马（A3960）、哪吒 U pro（A3920）、长城好猫（A3940），但自 2018 年推 出了升级款 A3920 后，该系列便停止更新。另一 X86 架构巨头 AMD 至今未专门推出车规级 芯片，但其 Ryzen V1000 系列定制款已被应用于特斯拉车机，Ryzen V2000 也将应用于亿咖 通下一代平台。 　　迄今为止，AMD 在嵌入式处理器领域大体可分为 V1000、R1000、V2000、 V3000 四大系列，且均采用 Zen 系列微架构，具备强劲的性能以及工业级可靠性，主要面向 工业主机、mini PC、边缘计算等应用。其中，V1000 发布于 2018 年，入门级为双核 4 线程， 最高提供 4 核 8 线程，基础频率高达 3.35GHz。R1000 发布于 2019 年，与上代类似皆采用双 核四线程设计、但具备更强悍的网络传输能力，支持 10GB 以太网传输。V2000 发布于 2020 年，采用 Zen 2 架构（相比 Zen 1 架构算力提升 15%）以及 8nm 工艺，同时旗舰版采用 8 核 16 线程设计。V3000 发布于 2022 年，相比 V1000 综合性能提升 3 倍（官网数据），采用 6nm 工艺，性能达到服务器级别。 　　

　　以特斯拉为例，我们认为在高端车机领域，x86 架构芯片有望博得一席之地，原因如下： （1）具备强大的可扩展性，可支持车机运行 AAA 桌面级游戏。特斯拉第三代座舱平台采用 为 AMD Ryzen V1000 的定制化版本，该处理器本身自带 Vega 8 集成显卡，可同时驱动 Model S 车内中控、仪表以及后排屏幕。同时，特斯拉为进一步提升座舱平台的 GPU 性 能，在主板下方通过PCle加配AMD RDNA2独立显卡，单精度浮点算力达到10.4TFLOPS （约为 SA8155p 的 10 倍、SA8295 的 5 倍），主要用于驱动 3A 级游戏。除此之外，可 以看到特斯拉第三代座舱平台左侧预留有副驾显示屏接口，后期可用以升级。 　　（2）x86 架构下的超线程设计在面向日益繁杂的座舱应用时具有更高的工作效率。CPU 在 运行线程指令的方式可分为单核单线程、多核多线程、多核超线程三类。其中，单核单 线程 CPU 在运行众多任务时并非是并行处理，而是迅速在多组指令下相互切换。多核 多线程的设计使得在同时运行多个任务时，每个任务都可以拥有 100%核心处理，实现 并行处理。而超线程设计是指在多核 CPU 设计的前提下，可高效协调内核可用容量的 利用率，实现单核多线程处理，例如渲染视频需要采用近乎 100%的 CPU 内核可用容量， 但运行网页仅需要利用小部分内核容量，因此可在同一内核下并行处理以上两个任务。 　　ARM 架构之下，考虑到需满足手机等移动端设备低功耗的需求，基本是以大小核设计 来替代多核多线程或超线程。而英特尔、AMD 等 x86 架构芯片供应商均已具备成熟的 超线程技术。过去边缘端处理应用程序较少，仅需要在运行大型游戏或科学处理时需采 用超线程，但随着智能座舱内 FOTA、DMS、HUD 等应用功能的逐渐丰富，后台服务开 始增加并且大量消耗运算资源，将逐步体现出超线程处理的优势。 　　（3）车载空间相对充足+芯片液冷散热，特斯拉案例证明了桌面级/服务器及方案上车的可 行性。x86 架构芯片高性能的背后所付出的是高功耗、大体积的代价，车内空间相对充 沛，因此体积问题较好解决，但高功耗问题一直是限制 x86 架构芯片上车的重要掣肘之 一。据 Electrek 报道，在特斯拉采用 AMD 解决方案的车型中，由于 Ryzen 芯片与电池 共享了冷却单，导致在快速充电的过程中车辆用于冷却的功率更多的被作用于电池上， 芯片无法得到充分散热，从而出现中控卡顿等现象。 　　特斯拉也因此召回了约 13 万辆相 关问题的车型。可以看到，特斯拉针对第三代 AMD 座舱平台已搭载了液冷散热系统并 规模化量产，虽然对少量用户体验有所影响，但至少一定程度上证明了基于 x86 架构的 桌面级/服务级处理器应用上车的可行性。未来有望随着散热设计以及软件系统架构的持 续升级，该问题有望得到进一步解决。 　　

　　2022 年 8 月 AMD 宣布与亿咖通科技达成战略合作，将合作打造车载计算平台，预计 2023 年末面向全球市场量产，将为全球首次采用 AMD Ryzen V2000 CPU+AMD Radeon RX 6000 系列 GPU 的算力平台。我们认为，亿咖通与 AMD 合作的落地是具有革命性意义的事件， 标志着将 x86 芯片应用于智能座舱的解决方案已迈向从 1 到 N 的过程，未来有望有更多具备 设计能力的主机厂开始就智能座舱与 AMD 建立合作。 　　3.2.基于x86架构硬件，将更有利于主机厂效仿特斯拉搭载Linux桌面级系统 　　从技术角度而言，汽车操作系统可以分为两大类，一类是实时性操作系统，主要涉及发动机、 变速箱等与驾驶安全密切相关的功能；另一类则是非实时性操作系统，主要涉及中控屏、音 响等与乘客座舱体验相关功能。从产品角度而言，汽车操作系统则可以分为面向主机厂所开 发的底层操作系统和面向消费者开发的应用操作系统。 　　其中，底层操作系统多被用于二次开 发或消费者无法直接交互感知的领域，因此其自身并不具备品牌效应；而应用操作系统则以 市场产品化为目的和检验标准，具备一定的品牌溢价，大多数厂商是基于 Linux 内核裁剪和 配置，然后加上自己设计的 UI 而成。整体来看，以上两种对车载操作系统的定义相互交叉， 面向整车厂的实时性操作系统包括 QNX、RT-Linux、VxWorks 等；面向整车厂的非实时性操 作系统主要为 Android、AGL 等。面向消费者的实时性操作系统包括特斯拉 Version、百度 Apollo、华为鸿蒙 OS 等；而面向消费者的非实时性操作系统则包括小鹏 Xmart.OS、阿里 Ali.OS 等。 　　目前，多数主机厂在座舱信息娱乐系统中均是以Android系统为基础更改 UI 设计后定制而来 （例如小鹏Xmart.OS、蔚来NIO.OS等），其优点在于具备丰富的应用生态，可以快速适配 大量安卓平台已有的应用，且开发难度及成本相对较低。而特斯拉座舱信息娱乐系统则类似 PC 端的桌面级系统，采用 Linux 内核自研而成，优势在于软件栈可完全自主掌控、且可以通 过“访问权限控制”增强操作系统信息安全性，避免第三方程序对自身系统核心区域的攻击。 但劣势在于短期内软件生态相对较弱，例如此前腾讯音乐客户端并无 Linux 版本，特斯拉车 机仅可以通过网页使用腾讯音乐，仅在腾讯开放 API 后特斯拉团队自研了 APP 程序。 　　

　　4.趋势三：预计2023年业界首次量产舱泊融合，为舱驾融合奠定基础 　　4.1.舱泊融合：高通SA8295助力主机厂预计于2023年首次实现舱泊融合 　　舱泊融合是实现舱驾融合的第一步，可充分利用高端座舱芯片的冗余算力、降低成本。传统 汽车采用分布式 E/E 架构，智能化功能的实现基本依赖于各个子系统之间的相互协调配合， 例如 ADAS 辅助驾驶控制器、泊车控制器、座舱控制器，这几个控制器同时出现在车上各司 其职并相互通信。而在汽车 E/E 架构集中化的趋势下，业内普遍规划将以上分散的功能集中 于单个域控制器之上，由此不仅可以提升各个功能相互之间的通信效率，同时座舱功能与自 动驾驶功能亦可在存储芯片、EMMC 模块等外围电路上实现共享，充分提升整车电子件的 利用效率、降低综合成本。当前，在座舱芯片加速迭代升级的背景下，高端的座舱芯片已逐 步具备一定的算力冗余，由此已可以率先支持将部分安全功能等级较低的泊车功能融入座舱 域控制器。 　　高通SA8295P座舱方案将实现初级舱泊融合，2023年智能汽车行业有望步入舱泊融合时代。 高通于 2021 年发布的 SA8295P AI 算力高达 20 TOPS，其冗余的算力可用于实现初级自动泊 车功能。目前，多家主机厂及供应商正基于高通 SA8295P 开发舱泊融合方案。其中，集度 ROBO-01 将在国内实现基于 SA8295P 舱泊融合方案的首发，预计将于 2023 年实现量产；除 此之外，中科创达于 2022 CES 亦发布基于 8295 打造的第四代智能座舱解决方案，不仅可以 实现包含数字仪表、中控娱乐、副驾娱乐、双后座娱乐、流媒体后视镜、HUD 等一芯多屏的 智能座舱功能，还可以实现低速辅助驾驶与智能座舱域控制器的融合从而更好地支持 360° 环视和智能泊车功能。 　　4.2.舱驾融合：英伟达Thor助力主机厂预计于2025年首次实现 　　特斯拉引领之下国内自主品牌将于 2022-2023 年实现基于多 SoC 方案的准中央集中架构。特 斯拉早在 2019 年就已在 model 3 上实现了中央计算+区域控制器的 E/E 架构，其中 CCM（中 央计算模块）由三个块电路板组合而成：信息娱乐系统（IVI），驾驶辅助系统（ADAS）和 车内外通信系统，板间采用 PCI-E 通信，CCM 再与前/左/右三个区域控制器连接实现对整车 控制以及配电，基于区域对底层功能进行划分可简化线束架构。国内小鹏汽车、长城汽车、 广汽埃安、上汽零束等厂商基本于 2022-2023 年实现准中央集中架构，不过，以上中央计算 模块的设计并非真正意义上的舱驾融合，而是仅在物理层面的融合，将智驾域控、座舱域控 集成在同一个盒子中，相互之间采用 PCI-E 接口进行板间互联，相比物理分离情况下的所采 用的以太网互联，PCI-E 板间通信效率大幅提升，在硬件上近似实现舱驾 SoC 融合。 　　

　　基于单 SoC 方案实现舱驾融合是终极目标，预计 2025 年行业内将首次落地。相较于多 SoC 舱泊融合方案的板间 PCI-E 通信，单 SoC 可以通过共用内存方式实现更高效的芯片内通信， 跨域交互的频率更快、方式更多，同时亦能进一步共享存储芯片等外围电路，进一步降低整 车域控制器成本。我们认为，当前面向单 SoC 的舱驾融合方案的实现已具备一定软硬件基础， 预计可在 2025 年左右在行业内实现首次落地： 　　（1） 硬件：英伟达发布 Drive Thor 硬件平台、为舱驾融合奠定硬件基础。 英伟达于 2022 年 9 月 21 日正式发布全新中央计算平台 Drive Thor，单颗芯片最高 FP8 浮点 算力可达到 2000 万亿次/秒，且在高算力之下可同时支持辅助驾驶系统、泊车、司机监控、 摄像头后视镜、数字仪表集群和信息娱乐系统等应用，成为业内首个可实现单 SoC 舱驾融合 方案的硬件平台。此外，该芯片支持英伟达最新的 NVLink® -C2C 芯片互联技术，支持 CPU、 GPU、DPU 等多种裸芯互联，最高连接频宽可达到 900GB/s、传输效率是 PCI-E 5.0 的 25 倍。 目前，吉利极氪已官宣将于 2025 年搭载英伟达 Drive Thor 硬件平台。 　　（2） 软件：构建面向服务的 SOA 软件架构、为舱驾融合奠定软件基础。高性能的芯片是实现舱驾融合的硬件基础，面向服务的 SOA 软件架构则是实现舱驾融合的 软件基础。在传统的整车功能开发中，开发过程基于总线信号，将每个功能都部署在具体的 ECU 中，这个 ECU 是软硬一体的黑盒子交付，如果要新增或升级某项功能，除了要修改与 该信号相关的所有 ECU 软件外，还需要对总线的网关配置、节点的数量等进行修改。而在 SOA 架构下，本质上是将本质上是将整车的功能分解为多个微服务，其中每个微服务都可视为一个高内聚、低耦合、相互独立 的软件模块，并且对外提供标准化服务的接口。对于后期进行功能开 发工程师而言，仅需要简单的调用这些标准服务接口并有序的排列组合，即可便捷的持续开 发新应用、并一定程度上实现对软件功能的复用，降低边际开发成本。 　　我们以疲劳驾驶检测和人车共舞两个功能的实现，来举例说明 SOA 架构下应用的开发原理。 如前文所述，SOA 软件架构下将整车功能分解为若干微服务模块。而每个服务模块包含三大 要素：（1）所需调用的具体设备或网络；（2）可实现的某类功能；（3）可输出的数值或状态。 例如对于单一的 DMS 服务模块而言，所对应的三大要素就是座舱内视摄像头、检测驾驶员 面部、驾驶员疲劳状态。而当我们要开发一个完整的疲劳检测功能时，则需要将 DMS、导航、音乐播放等微服务模块通过逻辑组合关系构建为一个疲劳检测功能。类似的，当我们要推送 人车共舞功能时，则需要调用摄像头、音乐微服务等，仅需要参考各类微服务所包含的要素， 并按一定逻辑组合即可实现该功能。 　　（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。） 　　报告来源：【未来智库】