自動駕駛域控制器研究：一板/一芯片方案將對汽車供應鏈產生深遠影響

自動駕駛域控制器的三個發展階段：Multi-Board， One Board， One Chip

根據 ResearchInChina 的數據，2024 年 1 月至 9 月，中國市場乘用車（不含進出口）標配 225.4 萬套 OEM 智能駕駛域控制器。2023年以來，自動駕駛域控制器的滲透率逐月飆升，2024年9月達到17.4%，而去年同期僅為8.61%。

對于主要 OEM 來說，自動駕駛域控制器的開發和應用已經廣泛，下一階段他們將向中央控制單元 （CCU） 發展。本報告將自動駕駛域控制器的發展分為三個階段：

階段 1：Multi/One Box、Multi-Board、Multi-Chip

在 Multi-Box 解決方案中，每個域控制器都有一個單獨的電路板，數據通過以太網在域之間傳輸。這反映了目前流行的域中心化 EEA，技術成熟，成本可控，但以太網傳輸速率有限（大部分為 100-1000Mb/s）。

第 2 階段：One Box、One Board、Multi-Chip

車內不同域之間不再需要編解碼，從而節省了用于編解碼的芯片、電源、散熱和線束，從而降低成本。芯片通過 PCIe 接口傳輸數據。目前，PCIe Gen 4 廣泛應用于汽車系統，速度為 16 GT/s，每通道傳輸速率為 1.97 Gb/s。通過多通道聚合，PCIe Gen 4 的傳輸速率一般為 10Gb/s+，遠高于以太網。

現階段集成體域和網關功能，并配備 NXP S32G、芯馳 G9H 和瑞薩 RH850 等中央網關芯片。

第 3 階段：一盒一芯片

域控制器 SoC 具有多個 IP 內核，這些內核通過芯片間通信互連。未來的許多高性能電動汽車都將配備 DRIVE Thor，這是 NVIDIA 的下一代自動駕駛汽車 （AV） 處理器，基于 NVIDIA Blackwell 架構，專為 Transformer、大型語言模型 （LLM） 和生成式 AI 工作負載而設計。NVIDIA 為下一代 Thor 配備了 NVLink 5 互連技術。芯片內存帶寬可以達到 100 Gb/s 以上。

總體來看，第一階段的 Multi-Board 解決方案已基本實現。蔚來汽車和小鵬汽車等領先的新興 OEM 已進入第 2 階段，并已量產并交付 One Board 解決方案。一些 OEM 可能會直接跳到第 3 階段 – 單芯片解決方案。預計 2025 年將是 One Chip 解決方案誕生的第一年。在這個過程中，機箱和電源域通常不會與 One Chip 解決方案集成，主要是因為供應商提供相對封閉的解決方案，他們不太可能授予 OEM 權限。

AI 基礎模型是 OEM 之間競爭的焦點。具有高帶寬能力的 One Chip 解決方案允許所有軟件共享數據和計算能力，并支持端到端基礎模型、LLM 等的實現。

此外，One Chip 解決方案使 IP 核的自由組合成為可能，基于 Chiplet 架構設計的芯片將成為未來十年汽車芯片發展的重要方向之一。

自動駕駛域控制器發展戰略 – 行業正在迅速部署 One Board and One Chip 解決方案。

2024 年，行業在進一步降低成本的壓力下，正在快速部署 One Board and One Chip 智能駕駛域控制器解決方案。

億咖通科技的“一板”和“一芯片”布局 

“一個板”：在“One Board”解決方案的設計中，億咖通科技專注于國內生產就緒的芯片戰略。在硬件方面，采用“一板雙芯片”架構設計，采用國內成熟的7nm車規級芯片（龍影一號）和智能駕駛SoC（華山A1000）作為兩個主控SoC，通過PCIe實現高速互連。在軟件方面，高度標準化、模塊化的“Cloudpeak”跨域軟件平臺實現了功能域的互聯互通，從而實現了“一板多芯片”域控制器/中央計算平臺的量產。

其中，搭載兩顆“華山A1000”芯片的智能駕駛計算平臺億咖通科技Skyland Pro與億咖通科技Antora？配備兩個“龍影一號”芯片的1000 Pro計算平臺已經誕生并交付給Lynk & Co. 08 EM-P和Lynk & Co 07 EM-P。

“One Chip”：ECARX 基于中國首款 7nm 車規級 SoC“龍影一號”（8 TOPS）打造了兩款“座艙-泊車一體化”One Chip 產品：“ECARX Antora？1000 Computing Platform （AI Enhanced Version）” 和 ECARX 超能大腦 ？Antora 1000 Plus 計算平臺”。這兩款產品已經批量生產并分別安裝在吉利Galaxy E5和Lynk & Co Z20上。Galaxy E5 在智能方面享有良好的聲譽，在市場上表現良好，在量產層面獲得了良好的市場反饋。

集成度更高的“座艙-駕駛-泊一體化”版本可以支持包括L2 ADAS、自動泊車和主流座艙功能的駕駛艙-駕駛-泊一體化功能的開發。它具有極高的成本效益，預計將于 2025 年投入車輛使用。據悉，億咖通科技或將基于升級后的“龍影一號Pro”（56 TOPS）開發座艙-行-泊一體化解決方案，以支持更高層次的駕駛艙-駕-泊一體化功能。

德賽西威的“一芯片”布局 - IPU14 & ICPS01E

IPU14：2024年10月，德賽西威首次公開展示了其下一代高性能智能駕駛域控制器IPU14。IPU14搭載了NVIDIA最強大的智能駕駛芯片Thor-U，支持單芯片座艙駕駛集成、L3級條件自動駕駛，部分場景支持L4級自動駕駛;
ICPS01E：2024 年 10 月，德賽西威與奇瑞共同研發的“8775 座艙-駕駛一體化中央計算平臺”首次亮相。在聯合開發過程中，奇瑞提供整車資源，德賽西威承擔具體產品開發。

Z-One 的“One Board”產品 – ZXD2

2024 年 9 月，Z-One 官方宣布，Z-One 基于 Horizon Journey 的第二代中樞大腦 ZXD2（Z-ONE X DEVICE）原型機？6 和高通最新的駕駛艙 SoC 被點亮。
ZXD2 實現了智能駕駛、智能座艙、智能計算等系統的跨域集成。
ZXD2 還采用了 One Box 軟硬件一體化設計，計算平臺重量減輕了 40%，體積縮小了 30%，計算能力和存儲效率提高了 30%，數據通信帶寬提高了 30 倍，并將車輛 OTA 更新時間縮短至 30 分鐘。

小鵬、蔚來等一些 OEM 已經實現了“一板多芯片”域控制器計算平臺的量產。

小鵬汽車的“一塊板”產品 – XCCP

它結合了 C-DCU 和 XPU，實現了智能駕駛、座艙、集群、網關、IMU 和功率放大器等功能的集成。與之前的中央計算架構相比，XCCP 節省了 40% 的成本，性能提高了 50%。

小鵬 X9 已經實現了駕駛艙一體化。同一電路板上的兩個芯片之間的通信位于 PCIe 中，速率高達 10 Gb/s;

蔚來汽車的“單板”產品 – ADAM

座艙駕駛一體化解決方案涉及 1 顆高通驍龍 8295 智能座艙芯片和 4 顆 NVIDIA Orin X 智能駕駛芯片。新的中央計算平臺集成了 12,000 多臺設備，解決了 PI/SI、EMC 和 Thermal 等高集成度帶來的技術挑戰。它比駕駛艙駕駛分離域控制器小 40%，輕 20%。

中央計算平臺 ADAM 可以消除車輛內不同域之間進行編解碼的需要，節省了用于編解碼的芯片、電源、散熱和線束。電路板上的刻蝕電路直接替代千兆以太網，智能駕駛域和駕駛艙域之間的數據帶寬從千兆大幅提升到 16Gbps，實現傳輸速率提升 10 倍以上。

跨域算力共享，可調用高達 256TOPS 的算力，用于智能駕駛、智能座艙和車輛控制。跨域算力共享也允許更合理的算力配置，而不是完全局限于智能駕駛域或智能座艙域。

One Chip 解決方案將對汽車域控制器和芯片供應鏈產生深遠影響。

One Chip 解決方案可能是“駕駛艙-駕駛集成”的終極形式，其優勢在于：
1） 更低的系統成本：One SoC 解決方案的集成度更高，并支持材料共享，BOM 成本更低。
2） 更快的系統響應：與板間 Switch 通信或芯片間 PCIe 通信相比，芯片內通信具有更短的延遲、更高的帶寬和更快的系統響應。
3）軟件共享數據和算力：統一的車輛作系統支持端到端的基礎模型、語言大模型等。

在單芯片解決方案下，典型的多域融合 SoC 包括 NVIDIA Drive Thor、高通驍龍 Ride Flex SA8775 和 SA8795、黑芝麻“武當”C1200 和最新的瑞薩電子 R-Car X5。

2024 年 11 月，瑞薩電子在業內率先推出了采用汽車級 3nm 工藝的多域融合 SoC 系列——R-Car X5 系列。單個芯片可以同時支持多個車輛功能域，包括 ADAS、IVI 和網關應用。該 SoC 提供了使用小芯片技術擴展 AI 和圖形處理性能的選項。R-Car X5 系列計劃于 2027 年量產。

R-Car X5 系列的主要特點包括：
在相同性能下，臺積電最先進的 3nm 工藝比 5nm 工藝消耗的功率低 30-35%。
400TOPS AI 計算支持通過 chiplet 進行擴展，可將 AI 處理性能提升 3-4 倍以上。
一共 32 Arm Cortex -A720AE CPU 內核具有 1,000K DMIPS CPU 計算能力。6 個 Arm Cortex-R52 雙鎖步 CPU 內核可實現超過 60K 的 DMIPS，并支持 ASIL D，無需外部 MCU。
4TFLOPS GPU 處理能力
Chiplet 技術提供標準的 UCle（通用小芯片互連 Express）晶粒間互連和 API。
它支持虛擬 ECU 開發，并允許使用 Renesas RoX SDV 平臺來縮短汽車行業的上市時間。

可以預見，One Chip 解決方案將對汽車域控制器硬件、車輛作系統以及汽車 SoC 設計和制造產生深遠影響。OEM、Tier1 供應商和芯片供應商將圍繞新技術領域展開激烈競爭，例如多域融合、小芯片和芯片間互連（PCIe、NVLink 等）。