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智能座舱深度报告:四大力量搅动产业 新老玩家抢蛋糕(智能座舱产业链)

发布时间:2022-11-01 15:02:06  来源:互联网     背景:

智能座舱、智能驾驶作为汽车智能时代双子星,有望伴随汽车电动化的浪潮蓬勃发展。从车内看,智能座舱是座舱内饰、汽车电子产品与技术创新、升级和联动的重要发力点;同时也将与其他的智能终端设备:如智能手机、手表、家居等互通互联,将汽车从单一的驾驶、乘坐工具升级为一个以消费者为中心的“智能移动空间”。所以,智能坐舱是新能源汽车弯道超车传统汽车的重要切入点。

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本期的智能内参,我们推荐慧博智能投研的报告《智能座舱行业深度》,从智能座舱的发展驱动因素、行业格局和产业链三大维度还原智能坐舱行业。

来源 慧博智能投研

原标题:

《智能座舱行业深度》

作者:陆嘉敏

一、四大发展阶段,汽车智能化时代到来

智能座舱从车内看,是座舱内饰、座舱电子产品的综合创新、升级和联动。同时也将与其他的智能终端设备:比如智能手机、手表等实现互联,进而与智慧家庭、智慧办公等场景无缝衔接,作为万物互联的重要一环,助力互联的全面打通,最终目标是将汽车由单一的驾驶、乘坐工具升级为一个以消费者为中心的“智能移动空间”。该空间有望成为除住宅、办公场所之外的第三个基本生活空间,能够满足消费者社交、学习办公、订餐、路线规划、旅行决策等丰富多样的生活场景要求。

从车外看,智能座舱将通过车联网、无线通信、远程感应、GPS 等技术,与车外的各项基础网联设施、联网设备实现 V2X(Vehicle-to-Everything)联结。感知交通信号、路况、车外娱乐生活场景信号,助力自动驾驶感知层和决策层的工作,进而推动高阶自动驾驶的实 现。除此之外,为了提高座舱 AI 算力,模拟人的思考、更懂人、感知人,从而主动精确地提供服务,座舱内部的决策运算工作也将扩展至车外,在车载芯片外建立独立感知层,由云端计算中心统一提供 AI 算力。

智能座舱将经历四大发展阶段,逐步走向“第三生活空间”的最终形态。智能座舱向第三生活空间的进化不是颠覆式跨越的,而是基于电子电气基础架构、AI 技术的进步、各项软硬件的研发和量产逐步行进的。

具体可划分为四大阶段: (1)阶段一,电子座舱:这一阶段,智能座舱进展主要在基础技术层面,通过将汽车 EE 架构域内整合、系统分层,决定汽车新的软硬件定义方法。

(二)阶段二,智能助理:提升车辆内部感知能力,驾驶监控系统(DMS)、抬头显示系统(HUD)等开始渗透。

(三)阶段三,人机共驾(当前重点):车内感知和车外感知相结合,车辆支持自主或半自主决策,主动感知需求,向人提供服务。

(四)阶段四,第三生活空间:车辆使用场景生活化、丰富化(出行规划、主动订餐、智能内容推送、影音娱乐、自动停车+充电+找车,自动付费),在车上体验线上线下无缝联动的空间体验。就当前阶段:人机共驾来看,有如下特征:1)“一芯多屏”:芯片算力提升,中控屏的尺寸、数量增加,多屏之间由一个域控制器控制,能够无缝流转;2)多模交互:多模态交互(声音、手势)和生物识别(瞳孔、表情、指纹等);3)万物互联:5G+T-Box 车联网建设,座舱实现 C-V2X 的移动互联;4) 软件定义汽车:智能网联,空中下载软件更新(OTA),车主能持续为已购车辆添加或启动新功能。

▲智能坐舱四大发展阶段

二、四大驱动力共振,智能坐舱兴起

智能座舱行业由四大驱动因素驱动:政策、技术、资本、消费需求。

智能座舱作为汽车行业的全新赛道,可以参考燃油车行业驱动路径,在当前阶段侧重供给端驱动,如政策指引、技术革新引领、多方资本投入等。不容忽视的是,2010 年至今,我国正经历着改革开发以来的第三次消费升级,汽车产业作为消费结构升级转型驱动的最重要赛道之一,也将享受消费者日益增长的需求拉动。

▲智能座舱行业驱动力概览

1、政策层面

多项政策文件出台,规范和支持智能汽车发展。近年来我国明确了建立汽车强国的战略目标,智能座舱是政策红利直接受益赛道。国家出台多项政策、文件支持智能网联(5G)基建及智能网联汽车发展,为智能汽车行业发展创造了有利的环境。智能座舱作为智能汽车关键、先行领域,是政策红利的直接受益赛道,尤其是一些聚焦行车安全的座舱部件比如驾驶监测系统(DMS)等受明确的法规推动,效果显著。

▲近 3 年智能座舱相关政策梳理

2、技术层面

座舱域计算平台集中化,座舱各部件的软件、硬件能够分别开发。汽车电子电气架构革新,从分布式架构走向域控制器架构,过去分散的边缘计算开始集中化,逐渐形成座舱域控制器方案。在新方案下(座舱域控制器&域内集中),各个硬件的控制计算统一集中在同一颗 SoC芯片上,不同的操作系统也可以在虚拟机的承托下运行在同一个硬件计算芯片上。过去单个部件的软硬件嵌套开发演化为平台化的分别开发,计算硬件与软硬件不再绑定,开发过程变得更加灵活。

具体看:1)软件实现标准化和平台化,通过标准接口在不同的硬件上实现复用;2)硬件采用可插拔式模组,满足升级需求;3)数据由域控制器进行集中交互和决策处理;4)不同操作系统在虚拟机承托下在同一计算单元上运行。

▲汽车 EE 架构变革

SoC 芯片的车规级运用解决了传统的车载芯片 MCU 在智能座舱上的运用遇到了算力不足、无法兼容的难题。SoC 即系统级芯片。一颗芯片上除了 CPU 之外,还集成了 GPU、RAM、ADC/DAC、Modem、

高速 DSP 等。算力方面,SoC 芯片的 CPU 算力从数 KDMIPS(用于测整数计算能力,每秒钟可以执行的指令数量)提升到百余 KDMIPS;集成 GPU,极大提高了处理视频、图片等非结构化数据的能力,满足高端智能座舱系统对车载娱乐的需求;集成 NPU,大幅提高 AI 运算的效率,能满足智能座舱的智能化交互体验要求。

兼容性方面,SoC 芯片多采用异构内核,具备“普适性”,能适配不同的操作系统,如 QNX、Linux、Android 等;也有部分公司,如华为,开发多内核设计的 SoC 芯片,针对性适配自家的鸿蒙系统,能更好地发挥鸿蒙系统优越的 AIoT 终端连接能力。

▲不同座舱部件对应不同的“最佳”操作系统

SOA 架构(Service-Oriented Architecture)即“面向服务”的软件架构,是一种软件架构的设计技术,在 IT 领域已有数十年的应用经验。在汽车端的应用,是“软件定义汽车”的技术基础,也是众多车企打造智能座舱软件平台的方向。

“面向服务”的概念可以从 IT 行业的 SOA 应用中理解:手机 APP 的复杂业务代码实际运行在远程机房的“服务器”上,运行在这些“服务器”上的软件统称为“后台服务”,而运行在个人手机上的 APP 则是“前台界面”。相应的,座舱域控制器、ADAS 控制器等其中的软件可视作手机端的 APP,在 SOA 架构下,这些软件代码也会在统一的后台“服务器”上运算。

▲智能汽车软件架构从“面向信号的架构”向“面向服务的架构”转型升级

SOA 架构能满足智能座舱频繁迭代需求,为开发新的软件、消费者共创软件功能提供便利技术支持。现有汽车电子软硬件大多高度耦合,新增功能、变更通讯信号等都需要增加新的ECU 及其中的软件部分,SOA 架构对智能座舱高迭代度的需求而言优势显著,松耦合、接口标准可访问、易扩展。应用该架构的智能座舱的不同域内的信号可以通过一个统一的“服务器”来沟通传达,能有效地避免软件的重复开发,也能更好地满足智能座舱频繁迭代的需求;用户车辆使用的大数据也会上传到“后台服务器”数据工厂,为开发下个软件或者升级现有软件提供数据支持。

SOA 架构能节省主机厂、供应商双向的集成成本。SOA 软件架构通过设计一套统一的软件接口和数据传输格式,保证座舱内外使用以太网通信的软件都能顺利进行数据交换,避免软硬件解耦后出现接口适配和数据不兼容,给 OEM 和供应商双方节省大量集成成本。

3、资本层面

汽车实现万物互联需要在生态方面与其他 IOT 设备打通,产业链从封闭到开放,迎接多方生态入局。 此前车联网更多是属于汽车的单独封闭体系,与其他智能设备分属不同网联系统,彼时的“车联网”仅局限于“联网的汽车们”。汽车要融入 AIOT,就需要在生态方面和各种 IOT 设备打通,激发生态活力。由此,汽车行业的竞争更多将变成开放性平台之间的竞争、生态系统之争。对车企而言,生态合作伙伴越多,产品就会更具竞争力。目前封闭的汽车座舱产业正在逐渐开放化,迎接更多非汽车背景、拥有自身生态优势的企业入局。

▲2001-2021H1 中国智能座舱各领域投资金额占比

科沃斯和irobot

▲非汽车背景企业入局

实现难度相对较低,智能座舱商业化进程加速。自动驾驶实现的不确定性较高、商业化进程较慢;而智能座舱与汽车底盘控制目前关联度较低,不会直接影响行车安全,牵涉到的外部安全、监管压力带来的不确定性较小,相对更容易落地,故而主机厂及生态伙伴将更多资金、精力倾斜至智能座舱领域,相应的人才资源也顺势流向智能座舱的研发和推动工作中,极大拓展了国内自主厂商的自研能力和边界,直接促进了智能座舱的落地。

自动驾驶落地过程中技术攻关难点、商业化关卡依然存在。自动驾驶技术领域在技术层面尚有未攻克的内容,如自动驾驶域的技术、更高算力+高安全性的芯片、视觉感知技术的瓶颈、激光雷达量产问题、高精地图和定位技术、感知+决策+执行的联动、监管配套、底盘执行系统的冗余、底盘线控技术的渗透、电子电气架构升级等,高阶自动驾驶大规模商业化短期仍较难落地。

座舱成果易被感知,助力车企产品差异化实现。作为汽车与车主的高频触点,座舱空间一定程度上直接决定了未来的“第三空间”带给消费者的体验。智能座舱中无论是交互手段、物理空间、声、光、显示、升级后的内饰,还是多联屏设计、HUD 抬头显示、流媒体后视镜等都将为驾驶员、乘客带来鲜明的差异化体验,迅速抓住消费者眼球,提高车型的竞争力。

4、需求层面

消费者个性化需求成长,尤其新一代年轻消费者注重科技感的交互体验,寻求个性化体验。据 IHS markit 调研数据,61.3%的用户认为座舱智能化配置极大提升购车兴趣,17.4%的消费者认为智能座舱是买车必购配置;并且,消费者对座舱内产品的智能化水平的关注程度已经超过座舱座椅舒适度、空间宽敞度、设计美观度、零部件质量等因素,在年龄位于 25-35 岁的年轻消费者中,这一偏好更为显著。

消费者对智能手机的使用偏好迁移至车端。当中控屏等进入汽车座舱后,消费者在智能手机上的用户体验和使用偏好也将延伸至车内,消费者期待汽车变成一个数字伴侣,车载系统能足够流畅、屏幕能足够高清、无线联动能够顺畅。

软件订阅类消费习惯培育初见成效,消费者付费意愿提升。智能手机端的付费类 APP、音乐视频网站的订阅类产品提高了消费者对软件升级和订阅付费行为的认可度,消费者的软件消费习惯被培育起来,并将同样体现在对智能座舱 OTA 服务付费的意愿中。OTA(Over-theAir)是指通过移动通信网络(2G/3G/4G 或 Wifi)对汽车的零部件终端上固件、数据及应用进行远程管理的技术。简单来说 OTA 技术实现分三步:1)将更新软件上传到 OTA 中心,2)OTA 中心无线传输更新软件到车辆端,3)车辆端自动更新软件。

三、巨头云集,产业链逐步完善

智能座舱产业链可分为上游、中游、下游三个环节。上游环节可分为硬件和软件部分,硬件部分主要包括功率半导体、显示面板、PCB 以及芯片等。软件部分包括底层操作系统,基于操作系统能够衍生出中间软件和应用程序等。中游主要包括仪表、HUD 等零部件,通过与上游的硬软件整合,集成到下游的 终端车厂形成完整的智能座舱系统。

▲智能座舱产业链

1、上游

座舱芯片作为支撑功能运行的底座,在座舱域中的具体要求即是实现“智能化、网联化”两大关键性指标。其中,“智能化”的体现,即是在“一芯多屏”架构下多样化、复杂化的交互任务和多并发车载应用的处理能力,其背后是以高算力作为支撑点;而“网联化”则是在基于车联网生态下,座舱内部与车端、路端等外部的交互能力,具体表现则是 5G Modem 技术的延展。

随着智能座舱的来临,各种复杂功能及数据处理要求算力与兼容性提升,传统的 MCU 无法再满足需求,运算能力更强且能适应不同操作系统的 SoC 芯片就成了必然选择。

SoC 即系统级芯片,是域控制器核心计算部件。通常集成 CPU(中央处理器)、GPU(图形处理器)、NPU(神经网络单元)等多个处理单元,能够支持高性能计算、图形计算、AI 计算、音频处理等多项功能,具备强大的计算性能,也是座舱域控制器实现多硬件融合控制的关键核心,实现“一芯多屏”。汽车运行环境的复杂性以及对行驶安全的刚需,使得汽车芯片具备高车规级要求、长进入周期、市场规模和利润受限等特性,造就了较高的行业壁垒。由于种种壁垒,国内芯片厂商对开发车规级芯片的意愿较低,具备先发优势的外资汽车芯片厂商掌控国内汽车芯片市场。

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▲车规级芯片行业壁垒

高通推出的 SA8155P 成为中高端车型主流座舱 SoC。高通凭算力及先发优势占据龙头地位,对传统汽车芯片厂商提出挑战。国内座舱 SoC 芯片 2022 年进入量产周期,或将为汽车芯片国产替代打开突破口。国内以华为、芯驰科技、芯擎科技为代表的芯片厂商积极布局座舱 SoC 领域。

▲国内座舱Soc芯片布局

车载操作系统(OS)是管理和控制智能汽车硬件与软件资源的底层系统。随着智能座舱和自动驾驶在国内迅速发展,国内智能汽车软件产业链已逐渐建立,但操作系统仍未实现自主可控,尤其是基础操作系统几乎被外国企业垄断,面临着和高端芯片一样被“卡脖子”的风险。按照对底层系统改动程度划分,汽车操作系统可以划分为基础型 OS、定制型 OS、ROM 型 OS 三大层次。

▲汽车操作系统三大层次

QNX 由加拿大公司 QSSL 开发,目前由黑莓公司掌控。QNX 使用微内核架构,驱动程序、文件系统、应用程序等均在微内核之外空间运行,能够实现组件间相互独立,避免因单个组件错误造成内核故障、系统崩溃。由于 QNX 内核精巧,因此其具备高安全性、高稳定性的特点,也是全球第一款通过ISO26262ASIL-D 安全认证的智能座舱操作系统,被广泛应用于安全稳定性要求较高的座舱仪表系统以及自动驾驶系统中。

Linux 在 1991 年正式发布,系统代码完全开源,能够实现定制开发,主要用于车载娱乐系统上。其次,Linux 使用宏内核,将驱动、文件系统、网络协议等包含于内核中,内核结构更为紧凑,能够充分发挥硬件性能。

Android 是由 Google 公司基于 Linux 内核进行开发,随着 Android 在智能手机等移动终端渗透率提升,生态开发者逐渐增多,应用生态也趋于完善,同时由于兼容性较好,Android 也被广泛搭载着在车载娱乐系统。国内各大自主车企、新势力、互联网厂商大多以 Android 为基础开发自己的操作系统,如吉利GKUI、蔚来 NIO OS、比亚迪 DiLink 等。

为填补国内基础操作系统的空白,阿里巴巴、华为等国内企业积极研发车载操作系统,率先开发基于Linux 的定制型操作系统,在此基础上推出独立自研的车载 OS 内核,有望打破基础操作系统领域长期被国外垄断的局面。

AliOS 是阿里巴巴基于 Linux Kernel 自主研发的面向多端的操作系统,能够应用于手机、平板电脑、电视、车载系统、物联网等。斑马智行基于 AliOS 开发了新一代智能座舱操作系统,采用了多核分布融合结构,能够同时满足车内不同域的功能隔离和功能安全要求。目前 AliOS 已在上汽荣威、上汽大通、东风雪铁龙、斯柯达明锐等多款车型上搭载,累计装车量超过 150 万辆。2021 年 10 月,阿里巴巴正式发布 AliOS 智能驾驶系统内核,采用微内核架构并融入 SOA 跨域融合理念,符合 ISO26262ASIL-D 高等级功能安全产品认证,向国内车企免费开放。

鸿蒙 OS 是华为研发的基于微内核的面向全场景的分布式操作系统,采用了 Linux 内核、鸿蒙微内核和LiteOS 的混合内核设计,具备分布架构、低延迟、高安全及生态互享等优势,是首个拥有双安全认证的开源操作系统。华为基于鸿蒙 OS 发布了鸿蒙座舱操作系统 HOS、智能驾驶操作系统 AOS 以及智能车控操作系统 VOS 三大车载操作系统,其中鸿蒙座舱系统 HOS 针对智能座舱多外设、多用户、多应用、多并发、快速启动等场景化需求,增量开发了 12 个车机子系统和一芯多屏、车规高可靠、多业务并发、窗口自适应、基础能力组件 5 大业务增强能力,能够大幅减少定制系统开发工作量和成本,提高智能座舱开发效率。目前搭载鸿蒙 OS 系统的车型包括北汽极狐阿尔法 S 华为 HI 版、问界 M5、北汽魔方等。

与智能座舱中常用的 QNX+Android+Hypervisor 相比,AliOS 及鸿蒙 OS 等多核异构式操作系统能够在底层操作系统级别实现融合,使得座舱仪表、信息娱乐等车内系统能够真正融为一体,实现更流畅的人机交互。在国内汽车智能化转型的进程中,AliOS 及鸿蒙 OS 等将为国内车企提供更可靠、低成本、强生态的车载操作系统选择,引领我国智能汽车产业实现弯道超车。

▲阿里巴巴、华为等国内企业推出自研车载操作

苹果iphoneseplus大屏幕侧边指纹

智能座舱新技术

PCB 是电子元器件的重要支撑体。PCB(printed circuit board,印刷电路板)是重要的电子部件,是电子元器件电气连接的载体。车用 PCB 需求快速增长,一方面由于汽车对高频率和高速传输数据需求,另一方面新能源增加了电控领域对 PCB 的需求。

按照类型分,汽车 PCB 主要类型包含 5 类,分别是柔性 PCB、刚性 PCB 板、软硬结合板、HDI 板以及LED PCB。由于材质与特性的不同,各类型 PCB 拥有不同的应用场景。

▲车用PCB类型

智能电动汽车中,动力系统从由燃油车的发动机转变为“三电”系统(电池、电机、电控),因此需要大量的功率半导体实现电力转换及控制,从而提高能量转换率、减少功率损耗。

功率半导体被广泛用于电动车多个系统,如逆变器、车载充电系统、电控系统、热管理系统等,其中逆变器用功率半导体占比最高。据英飞凌,电动车的半导体单车价值量较燃油车增长约 950 美元,其中约900 美元来自功率半导体的使用。

IGBT 与 SiC 是两种常用功率半导体。IGBT(绝缘栅双极晶体管)是复合而成的功率半导体分立器件,其控制极为绝缘栅场效应晶体管,输出极为双极型功率晶体管,因而兼有两者速度和驱动能力的优点,是取长补短的复合型功率器件。碳化硅(SiC)是一种介电击穿强度更大、饱和电子漂移速度更快且热导率更高的半导体材料。当用于半导体器件中时,碳化硅器件可以提供高耐压、高速开关和低导通电阻。鉴于该特性,其将成为有助于降低能耗和缩小系统尺寸的下一代低损耗器件。

传统电子类产品主要由传统汽车电子厂商提供。其中功率半导体分立器件和模块市场供应商主要为英飞 凌、安森美、意法半导体、三菱、东芝、瑞萨电子等传统汽车电子厂商。国内提供商包括闻泰科技、华 虹半导体、捷捷微电、扬杰科技等。

中控屏是座舱内最大的车载屏,是车载信息娱乐系统功能的主要端口,主要以悬浮屏、一字屏等方案来表现科技感。未来中控屏“语音”控制或更多代替“触控”。中控屏在传统座舱中的形态是小尺寸的液晶车机屏,座舱域芯片从车机屏芯片发展而来。LCD 即为液晶显示面板,主要依靠背光源发光。屏幕向一芯多屏、高清化、交互多模态化、大尺寸方向发展。

车载屏幕显示技术主要有 TFT-LCD,OLED,Mini LED 和 Micro LED,目前 TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示器)是最普遍的产业化方案,但在智能座舱上应用性能有局限,屏幕显示技术有望从 TFT-LCD向 Micro LED 发展。Micro LED 技术就是将 LED 小型化、矩阵化。Micro LED 微米级别的像素间距使其可以轻松适配从中小尺寸显示到中大尺寸显示等各个应用场景,集成了 LCD 和 OLED 的全部优势,具有画质高、能耗低、寿命长等显著优点,但制造工艺难度大,生产成本高。

中控屏供应商以国外企业为主中控屏主要国外供应 商有大陆、电装、伟世通、博世、佛吉亚、日本精机、马瑞利、矢崎、安波福等,国内供应 商有德赛西威、华阳、友衷科技等。

氛围灯、声学系统、座椅等内饰装置构筑了车内立体场景,赋予了用户在消费体验上的升维。

声学系统:消费需求提升叠加技术应用场景突破,驱动声学系统“量+价”提升。从量级来看:声学系统作为沉浸式体验的信号输出方,在语音等多模态人机交互消费需求驱动下逐渐向高端化、个性化趋势发展,多频扬声器、功放等声学配置量不断增加。

目前扬声器全球市场格局以欧美开放系与日韩封闭系两大主机厂阵营进行划分,国内厂商仍处于起步阶段。欧美系是以福特、大众、通用集团等为代表,主要有普瑞姆、艾思科集团、丰达电机等国外厂商;日韩系则是以丰田和现代汽车为代表的日韩主机厂,以丰达电机、先锋电子厂商为主;目前,比亚迪、蔚来、理想等多个主机厂已经开始采用国内厂商的扬声器进行装配。

车内座椅:为汽车“元老级”内饰。座舱作为移动办公、生活、娱乐的多角色集成者,座椅也新增记忆、加热、按摩等智能化功能提升舒适度。同时,智能座椅亦能与 ADAS 等功能结合,发挥其安全性能。如在前车与自身车辆处于危险距离时,或者驾驶员处于疲劳驾驶状态时,座椅会振动发出警告以引起驾驶员及乘客的注意。随着 AI 技术的内嵌,座椅的控制方式也将摆脱传统的机械按键模式,发展为 APP 控制、手势控制、感知控制等主动控制方式。此外座舱座椅以结合人体工学,在座椅嵌入音响、按摩、通风等功能或结合真皮材质来实现造型材料的升级,提升舒适度和科技感。

座椅市场集中度较高,主要被外资品牌垄断。从全球市场来看,座椅 90%以上的市场份额被安道拓(江森 Adient)、李尔(Lear)、丰田纺织、佛吉亚(Faurecia)等前 10 大座椅生产商所占据。目前国内自主汽车品牌大多采用合资厂的座椅配套,长城、比亚迪、奇瑞和吉利汽车基本选择了部分自主、部分合资的模式。国内厂商如天成自控、继峰股份等也在逐渐崛起。

又称系统服务层,居于操作系统之上,应用之下。中间件可提供一系列丰富的组件和接口,应用程序借助此层提供的接口,访问操作系统提供的服务,具体包括文件系统、图形用户界面和任务管理等。目前常见的中间件包括 AutoSAR、ROS 等。

我国中间件市场主要由 IBM、Oracle 等外资软件巨头占据。国内中间件企业包括普元信息、东方通、宝兰德、中创股份、金蝶天燕、中科创达、东软集团等。

智能座舱算法主要分为四类:1)驾驶员面部识别类:包含人头识别、人眼识别、眼睛识别等;2)驾驶 员动作识别类:手势动作识别、身体动作识别、嘴唇识别等;3)座舱声音识别类:前排双音区检测、声纹识别、语音性别识别/年龄识别等;4)座舱光线识别类:座舱氛围灯、座舱主体背景、座舱内饰等。

并且,随着智能化、差异化的升级,对应的算法模块将进一步增加。根据预计,2022 年,约有 150 个算法驱动 300 个以上的场景应用,到 2023 年,开发者生态建立后,第三方感知将大幅增加。在智能座舱集成多样化的场景性需求下,将更聚焦于为用户提供多模态的交互方式。其中交互算法包括了语音交互、动作识别)、生物识别、行为识别等。

算法相关供应商包含科大讯飞、商汤科技、虹软科技、中科创达等。

Hypervisor 承担着分配硬件资源,融合多个操作系统的职责。Hypervisor 运行于硬件设备与操作系统之间,在虚拟化环境中,Hypervisor 可调度 CPU 内核、外部设备、内存区域等硬件资源,并为每个虚拟机分配不同资源。同时,在 Hypervisor 协调控制下,多个操作系统在硬件方面实现资源共享共用,在软件方面保持独立、互不干涉。当其中一个操作系统出现软件出现故障时,其他操作系统仍可继续正常运行。Hypervisor 虚拟化是实现“一芯多屏”的基础。

目前常见的 Hypervisor 包括黑莓 QNX Hypervisor、英特尔 ACRN、Open Synergy 等。

应用层包含应用程序种类繁多,主要包括车载地图、车载导航、车载语音,由众多互联网公司及相应的细分行业厂商提供。应用程序层位于软件层次结构的最顶层,负责系统功能和业务裸机的实现。其中前装车载导航地图主要有四维图新(市场占比居首)、高德地图、凯立德提供。

2、中游

在整车 EE 架构变革下,域内集中式方案是域控制器的技术背景。座舱域控制器作为座舱域的“大脑”标准化程度较高。域控制器(DCU)概念的提出主要是为了解决信息安全,以及 ECU 数量增多、计算能力受限的问题。智能座舱 DCU 可以集成车载信息娱乐系统、液晶仪表、HUD 等系统/功能,接收传感器信号、计算并决策、发送指令给执行端。

座舱域控制器(DCU)能支持数据共用、减少内部算力冗余、缩短开发周期,有利于优化座舱内功能协同,控制成本。同时座舱域控制器(DCU)量产具有供应商技术、时间较高的壁垒,在底层软硬件上大多选择依赖 Tier1 供应商。

目前,伟世通、大陆、博世等国外企业凭借其在智能汽车领域的深耕,已占据了在座舱域控制器市场的主导地位,国内德赛西威、均联智行、东软、诺博科技等厂商也纷纷推出座舱域控制器解决方案。当前竞争格局尚未定型,国内企业有望在这一领域进一步抢占份额。

(1)HUD 抬头显示

在“多屏化、联屏化”趋势下,车载显示信息的冗余易产生分散驾驶员注意力等安全隐患,车载 HUD 应运而生。HUD 是通过将行驶速度、导航等重要行车信息投影到风挡玻璃上,使驾驶员在不低头的情况下能够看到重要行车信息以提高驾驶安全性。

W-HUD、AR-HUD 渗透有望加快。按成像的方式进行分类,HUD 主要分为 C-HUD、W-HUD、AR-HUD,与 C-HUD 相比,W-HUD、AR-HUD 将信息投影至前挡风玻璃上,显示效果更加一体化、信息内容更加丰富,且在车辆碰撞后不易造成二次伤害。随着挡风玻璃成像重影问题的解决,以及 AR等技术的进一步发展,HUD 逐渐从传统的 C-HUD 向 W-HUD、AR-HUD 演进,Digitimes 预计至2030 年前,W-HUD 仍将成为市场主流,同时 AR-HUD 随着终端厂商的导入,有望进一步放量。

HUD 国外厂商抢先参赛,国内供应商仍处于初步阶段。根据头豹研究院数据显示,全球 HUD 市场中,日本精机、大陆、电装等国外厂商,合计占据全球市场的 80%。从国内市场看,国内 HUD 创业潮始于2013 年左右,主要参与者有怡利电子、江苏泽景、华阳集团等,其对应市占率较低,整体尚处于起步阶段。

驾驶显示系统也就是仪表。传统的驾驶信息显示系统是提供车速、转速、水温等信息。目前发展成全液晶仪表,除了传统需要显示的信息之外,还能显示车辆电量电压、联网情况、导航信息、预警信息等。后续发展将显示更多的安全和娱乐信息,有望与车载信息娱乐系统一体化融合。部分车型的汽车仪表已不再独立出现,但短期内液晶仪表仍是主流迭代选择。液晶仪表行业或面临技术变革,部分车型,如理想 L9 已经采用“HUD+中控大屏”的方案代替仪表盘。未来,后视镜、HUD、全息显示等都可能代替仪表功能,仪表或不再独立出现。

从竞争格局看,外资巨头合计市场份额超 80%,属于第一梯队,包括大陆、爱信精机、电装、伟世通、博世、马瑞利等。内资企业较海外巨头在技术方面仍有差距,属于第二梯队。内资厂商以德赛西威为代表,除此之外,还有浙江中科、先旗科技、江苏新通达、成都天兴仪表等,正在加速赶超国外巨头。第三梯队供应商数量众多,主要服务于后装市场。

将车内后视镜变成一个实时后方路况显示屏,主要通过高清的外置后视摄像头对车辆后方的实时路况进行拍摄,后视镜以屏幕代替传统镜面将图像呈现出来。现阶段流媒体后视镜市场仍处于培育期,整体渗透率较低。流媒体后视镜设计难度较大,相对传统后视镜成本较高,所以现阶段主要搭载在高端车型上。随着技术成熟,成本降低,未来有望由高端车型向中低端车型加速渗透。

目前流媒体后视镜多采用 LCD 显示屏,未来流媒体后视镜将更多采用柔性屏;流媒体后视镜的摄像头安装位置与 ADAS 摄像头高度相似,均是位于传统外后视位置附近或车辆尾部。在功能上,流媒体后视镜与 ADAS 盲区监测、并线辅助等存在一定的交集。从产品成本、功能实现及空气阻力等方面考虑,两者有望实现一体化。

流媒体后视镜赛道参与者众多,竞争较为激烈。从市场格局看,国内流媒体后视镜参与厂商较多,竞争较为激烈,包括凌度、贝思特、华阳集团、台北研勤科技、360 安全科技、小蚁科技、嘉丰卓越、捷渡、好帮手等。产品质量参差不齐,尤其在后装市场,行业有待规范。

T-box 作为网联化功能实现的必要条件,能够实现万物互联。T-Box,即 Telematics-Box,又称 TCU(车联网控制单元),指安装在汽车上用于控制跟踪汽车的嵌入式系统,包括 GPS 单元、移动通讯外部接口电子处理单元、微控制器、移动通讯单元以及存储器。T-Box 主要用于车辆和后台系统/手机APP 通信,实现手机 APP 的车辆信息显示与控制。可以帮助用户远程启动车辆、打开空调、远程解锁、远程座椅加热等。

T-Box 与移动通信技术同步发展,5G 技术为其带来新一轮增长机会。新一代 T-Box 产品随着通信技术的发展,其通信单元也升级为 4G/5G,并集成了 GNSS 高精度定位模块、微处理器、总线控制器、存储器等部件。同时,除了满足传统的车联网应用要求外,T-Box 与网关、信息娱乐单元等集成化设计趋势明显,逐渐趋向于网联化控制器这一角色,以实现“车-云、车-车、车-路”等 V2X 的实时通信。

车联网(V2X)是指借助新一代信息和通信技术,实现车内、车外的全方位网络连接,提升汽车智能化水平和自动驾驶能力,构建汽车和交通服务新业态,从而提高交通效率,改善汽车驾乘感受。C-V2X(Cellular-V2X)在高速移动场景下拥有更加稳定的信息传输能力,且基于蜂窝网络实现信号传输,因此具有更低的部署成本。随着 5G 技术的逐渐成熟和加速部署,uRLLC(高可靠低延时)将会助力自动驾驶和高精度地图下载的部署和发展,C-V2X 技术路线发展逐渐占据上风。

车载通讯系统参与者有华为、联友科技、德赛西威、东软、均联智行等。预测至 2025 年,我国乘用车T-Box 前装装配率将达到 85%。其中联友科技的 4G T-Box 在国内最快突破百万台量产数量,目前已出货 270 万+,且 5G C-V2X T-Box 于 2021 年 8 月量产上车;德赛西威于 2020 年率先推出 5G T-box 以及 V2X 解决方案,并获得合资品牌车型(别克 GL8 Avenir)项目定点并率先上市量产。

也就是中控屏+车载信息系统,由传统中控台发展而来,目前发展成为一个综合平台,集成了车载 DVD、倒车影像、与智能手机互联的投影模式、多媒体、WIFI、蓝牙、辅助泊车等功能。国内智能座舱由车载娱乐系统逐步转型增加车载信息系统。

国内供应商已经上市有 5 家:德赛西威、华阳集团、均胜电子、路畅科技、索菱股份,非上市主要有 5家:航盛电子、好帮手、远特科技、博泰车联网、车联天下。

3、下游

下游整车企业造车新势力包括以特斯拉、理想、小鹏、蔚来等为代表,产品都配备了部分或全部的智能座舱部件,同时在提升消费者体验方面推出了很多新功能。传统车企如大众、吉利、上汽、比亚迪、长 城等相继推出多款安装智能座舱产品的车型,通过逐步打造配置智能座舱的电动车和推出搭载了智能座舱相关的零部件的传统燃油车,向智能化转型。

智东西认为,随着新能源汽车行业市场大热,汽车“新四化”概念逐渐的深入人心,汽车被寄厚望于成为继手机、PC、平板之后的下一个智能终端。类智能手机,智能座舱经历了功能-智能的变化,因关系到直接的用户体验、差异化,逐渐成为各大厂商的兵家必争之地。区别于居家和办公场景,业界将未来智能座舱定义为“第三生活空间”。与传统座舱相比,联网、智能使得智能座舱在人机交互、服务获取方式发生变革,并将依托应用和服务生态衍生更广阔的商业前景。


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