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汽车智能座舱产业市场机会深度分析趋势格

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(报告出品方/作者:广发证券)

一、趋势:软硬件解耦加速,域控+软件+多功能融合

(一)重新审视智能座舱的重要性

新一轮科技浪潮下,汽车智能化方兴未艾。一般而言,汽车智能化通常围绕智能座舱和智能驾驶展开。

1.智能座舱:其核心在于利用人机交互打造更好的驾驶体验,产品形态上涵盖中控娱乐系统、仪表盘、抬头显示系统(HUD)等,能够实现多模态交互、地图导航服务、丰富车机娱乐内容和生活服务信息等功能;

2.智能驾驶:终极目标为“解放”驾驶员双手,按照等级可分为辅助驾驶、有条件自动驾驶、高级自动驾驶及完全自动驾驶,从实现路径上看主要分为单车智能和车路协同。

智能座舱或将成为汽车智能化趋势下最先迎来快速发展的方向之一。

1.从需求端看,智能座舱从消费者应用场景出发,是驾驶员及乘客最容易感知的智能化体验,近些年来逐渐成为营销卖点之一;同时随着消费者对手机等消费电子产品的应用场景逐渐分流到车端认可度的增加,其对智能座舱的支付意愿也得到快速提升。

2.从供给端看,智能座舱由于技术实现上相对智能驾驶难度较低,且不同于智能驾驶有相对严格的法规约束和等级划分,因此对车企来说更容易实现。

(二)智能座舱的技术路径演变及原因探讨

汽车座舱的演变:功能从分散到集中,控制从独立到整合。上世纪80年代时期,博世即联合英特尔开发CAN总线系统,用于车内ECU的数据通信;到90年代初,车载嵌入式电子产品种类逐渐丰富,车载操作系统得到应用;年宝马引入中央显示屏,标志着液晶屏正式进入汽车座舱;年伟世通在CES上发布智能座舱系统SmartCore,代表主流域控制器方案开始向市场推广;年智能座舱方案陆续面市,包括主机厂、供应商及科技互联网公司纷纷进军智能座舱领域。

从产品形态看,智能座舱相比于传统座舱的变化主要体现在:

1.硬件层面,中控和仪表可以实现一体式的多屏联动,屏幕尺寸更大、分辨率更高,也出现了不少新增硬件,如抬头显示仪(HUD)、流媒体后视镜、副/后排娱乐系统等;

2.软件层面,手机端的应用生态也逐渐被移植到座舱内,包括导航、语音助手、人脸识别、音乐等,同时驾驶员监测系统(DMS)、环视等ADAS相关功能也被融合进来。

从底层技术看,汽车座舱产品形态的变化是建立在整车电子电气架构(EEA)变革基础上:

一是软件层面逐渐走向软硬件解耦;

二是硬件层面各个电子控制单元(ECU)从传统的分离式走向域内集中,再走向跨域的中央集中,同时更高带宽的以太网逐渐替代传统的CAN总线。

整车EEA的变革复杂度极高,无论是技术层面还是组织架构层面都需要进行较大的调整,相对而言,座舱域一直都是比较独立且安全等级较低(ASIL-A、B),即使在燃油车内,座舱域的电气化程度最高、整合也较容易,因此我们认为整车的EEA变革必将先从智能座舱开始,座舱域集中是大势所趋。

具体而言,座舱智能化升级的技术路径演变大体可以分为三个阶段:

1.分离式

在传统座舱中,座舱内的各个ECU是完全分离的、互不通信,且各个ECU的算力也较低,只能实现较为简单的逻辑功能。由于各个ECU都由不同的供应商提供,且软硬耦合在一起,因此往往出厂后软件即固定,主机厂往往没有能力也没有权限进行后续的OTA升级,用户体验较差。

2.分域式

随着座舱内的智能化升级,不同安全等级的中控域(ASIL-A)与仪表域(ASILB)在功能上能够实现一定的交互。为了实现不同安全等级域之间的交互,一种软件开发成本较低的方案是将中控域和仪表域内各自实现一定的集成,然后通过总线进行通信,但是二者之间仍然在硬件上是隔离的,分别由各自的ECU所控制。该方案称之为分域式,相比传统的分离式架构,其智能化体验已经有一定的提升。

3.集中域式

集中域式方案也称作“座舱域控制器”方案,即用一个系统级的主控芯片(SoC)来实现座舱内所有部件的控制,同时基于虚拟机技术通过软件的方式对两个不同安全等级的区域做分域,以实现两者之间的相互隔离。该方案不仅在软件层面实现了软硬的分离,也在硬件层面真正实现了集中化,其优势体现在:

(1)高运算能力与高通信带宽,因而也能提供更丰富的交互功能;

(2)软硬解耦、域内集中,因而后续软件OTA升级也更容易,未来跨域的中央化调度成为可能。

我们认为座舱域控制器方案或成为主流,主要基于以下几点考虑:

1.从座舱自身演变趋势来看,集中域式方案打通原来分布式架构的限制,有效降低了各个分散控制器之间的通信资源,有利于整合系统资源,用户综合体验更佳,且硬件成本可能更低;

2.从整车EE架构演变趋势来看,无论从芯片的算力瓶颈、功耗散热,还是安全性的角度考虑,我们认为要实现较低安全等级的座舱域(ASIL-A、B)与更高等级的动力、底盘域等(ASIL-C、D)进行跨域融合的难度依然很大,短期内难以真正落地,座舱域短期内还难以实现与其他域进行跨域融合。

(三)智能座舱渗透率爆发拐点已至

需求端已充分催化,年轻世代成新车消费主力。根据公安部统计,截至年12月31日,全国机动车驾驶人数量达到4.56亿,其中85后、90后的人数占比44.81%。根据亿欧智库的统计,年汽车消费群体中85后、90后已经占据68%的比例,成为新车消费的绝对主力。85后、90后年轻人在购车需求中也更注重科技感的交互体验、酷炫又富有个性化的车机设计。

目前已量产上市的主流车型中,全系标配采用座舱域控制器方案的车型包括:特斯拉全部车型,奔驰A-S级全部车型,红旗H9、ESH9,广汽AionS、LX、V,小鹏P7,瑞虎8Plus。顶配采用座舱域控制器方案的车型包括:东风启辰T90。

根据中汽协的产销数据(不包括进口),若仅考虑以上提及的几款标配座舱域控制器的主流车型,其在年的销量总计约85万台,年全国乘用车累计销量.8万辆,预估目前国内市场座舱域控制器方案的渗透率约为4.2%。

从主流车企的布局情况来看,近几年配置座舱域控制器的量产车型逐年快速增加,尤其是年下半年上市的新车车型配置比例增长迅猛。根据部分车企近期公开披露的新车规划与改款情况,包括大众MEB全系车型、奥迪全系车型、奔驰全系车型、上汽智己、蔚来et7、长城摩卡等上市新车都将配备座舱域控制器的方案。

整车的智能化升级绕不开EEA域集中,然而相比其他域融合需要涉及到动力、底盘等功能安全要求高的部件,座舱域一直相对独立且安全等级较低,因此相对容易实现。目前供应商提供的座舱域控制器的方案已经成熟,而且由于安全等级较低(ASIL-A、B),也不存在法规限制的问题。

座舱域集中的改造在燃油车上也容易进行。比如大众已经在传统燃油车的MQB平台上率先完成车机部分的改造,于年推出了基于座舱域控制器的第三代MIB3车机系统,尽管MQB的骨干部分还是基于传统CAN总线,但是车机部分已经完成了以太网的改造。

座舱域控制器成本有望进一步下探。在前几年作为新产品刚推出时,座舱域控制器由于较高的软件开发成本,整体成本都还较高,但是实际上其硬件成本相比分域式方案更低。当更多主机厂选择座舱域控制器方案,销量增加带来的规模效应将使得软件开发成本被逐渐摊销,座舱域控制器的成本有望在未来进一步下探。

我们认为汽车的智能化不仅体现在智能驾驶上,智能座舱也是决定产品力的关键因素,车企有望借助智能座舱打造自己的差异化定位,从而建立自己独特的产品竞争力。

二、格局:产业链解构与重塑,新老势力群雄逐鹿

(一)软硬解耦趋势下,传统tier1的解构

传统座舱主要包括中控、仪表及各个传统ECU芯片等部件,供应格局更接近于垂直关系,tier1整合各个ECU、屏幕、机械电子料等组件为OEM提供打包方案,相关软件通常嵌套在ECU上,算力比较低,出厂后无法再进行更新。

进入智能时代,座舱域内发生的最重要变化是软硬件解耦,供应格局逐渐从原来的垂直化转向扁平化,分化出专门的硬件tier1与软件tier1,甚至竞争实力较强的主机厂也有意图培养自身的软件实力。

硬件层面

1.传统的中控、仪表ECU被座舱域控制器所替代,即多个传统低算力ECU芯片被一个具有高算力的SoC芯片所替代,供应格局上传统汽车芯片厂家如瑞萨、NXP等面临消费电子芯片领域巨头的挑战,典型代表如高通、三星、联发科等;

2.尺寸更大、数量更多、显示效果更好的屏幕(如oled屏幕、曲面屏等)逐渐替代普通的小尺寸液晶显示屏,同时价值量也得到明显提升,国内供应商在屏幕上竞争力较强;

3.更多新增硬件产品接入车内,如抬头显示仪(HUD)、通信模块(TBOX、V2X)、流媒体后视镜等,也将给国内细分领域供应商带来潜在增量机会。

软件层面

1.由于涉及到不同安全等级的域融合,座舱域控制器的软件操作系统需要虚拟机(hypervisor)承托,目前的主流选择是QNX和Greenhills;

2.操作系统(OS)涉及生态的选择、车规级的开发等,一般情况下中控OS以Android和Linux为主,仪表OS通常选择安全性更高的QNX和LinuxRT,竞争格局上,许多平台型科技巨头纷纷入局争夺市场蛋糕;

3.智能座舱的开发中需要涉及大量软件层面的开发工作,也即中间件的开发,包括操作系统定制化(即UI界面、框架的开发,类似智能手机中的MIUI、EMUI等)以及一些开发所需的工具包,传统tier1如伟世通、大陆及软件公司如中科创达等为主要参与者;

4.各种应用程序如导航、智能语音助手、音乐、视频等,来自互联网/科技公司的新玩家们具有很强的竞争优势,他们大多在消费电子领域已经建立了一定的平台优势。

(二)硬件:域集中趋势下


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