巨头加码　新秀蓄力 域控制器背后的芯片竞争大幕拉开

域控制器对芯片提出的挑战在于三个方面：一是对算力的要求有所提高；二是功耗表现要求更高；三是对芯片工艺要求更高，要解决高性能和低功耗的问题，需采用更小纳米数的新工艺，制程已由28nm迈向16nm、12nm甚至是7nm。

近日，百度、集度和高通共同宣布，集度首款量产车将采用高通第4代数字座舱平台，其核心正是高通今年1月发布的SA8295P座舱芯片。据称，该款芯片打破了汽车与消费电子之间的鸿沟，算力接近于手机、平板等终端的SoC能力，AI算力达到30TOPS，是目前苹果公司旗舰芯片的2倍，指标直指行业“天花板”。

这则看似不大不小的新闻，却折射出行业正在悄然发生的变化。随着“新四化”的推进，汽车电子控制单元数量大幅增加，并逐步向集中式发展。从分布式控制单元到域控制器，再到中央控制器，这条技术变革之路越来越清晰。域控制器顺理成章地成为当前阶段汽车电子电气架构的发展模式，现已进入大规模量产的“前夜”。那么，域控制器时代对汽车芯片提出了哪些具体的新要求，又给行业发展带来哪些机遇与挑战？

一“域”解千愁

在“软件定义汽车”时代，下一代集中式（域）汽车电子电气架构的发展，正在推动域控制器加速量产落地。特别是当自动驾驶占领汽车技术高地后，其所涉及的感知、控制、决策系统复杂性更高，与车身其他系统的信息交互、控制也越来越多。在这种情况下，一个域控制器以更少的元器件，实现更多的功能整合，更符合汽车电气化特性加强的趋势。

中国第一汽车集团有限公司硬件设计高级主任王强向《中国汽车报》记者分析道，域控制器的量产非常必要。汽车产品目前面临这样一个问题，即电控类功能越来越多，每增加一个功能就要增加一套系统，同时增加一个控制器。比如，电子驻车、电机电池的控制、座椅调节及加热、手机充电、电子档杆等，随着汽车功能的丰富，车辆所需的控制器越来越多。

以红旗汽车为例，配置稍低一点的红旗H5，控制器数量达30～40个；中端的红旗H9，控制器数量为70多个；而红旗纯电动大型SUV的控制器超过100个。控制器数量增加带来的衍生问题在于，线束长度增加、系统复杂度提高，导致故障率增长、控制器之间算力资源的浪费、以及成本的增加。王强指出，域控制器相当于把同类型的控制器进行集成，可有效解决上述痛点。

另据了解，域的架构将传感与处理分开，即传感器与ECU不再是一对一的关系，降低了“管理”的难度。此外，集中式域融合方案极大程度地促进了资源整合，域控制器可为下属控制器提供其所需要的功能、算法，从而大幅缩减冗余软件的开发量，平台可扩展性也会更好。

德州仪器（TI）中国区汽车事业部技术支持经理周东宝告诉记者，域控制器用于控制不同功能域的ECU，包括动力总成域、高级辅助驾驶系统域、信息娱乐系统域、车身电子装置和照明域、被动安全域等。这样的架构能够从物理层面上减少ECU之间繁杂的布线，从而节省空间并降低汽车重量，对于缓解电动汽车的“里程焦虑”有很大帮助。据他介绍，优秀的域控制器需保证各个域内的ECU之间传输数据快速、安全、可靠，并且要承接未来更多功能集成所带来的计算压力。

落地进程加速

有一种说法称，域控制器将成为未来汽车的“标配”，其重要性不言而喻。行业研究显示，2022～2023年，L2级及以上自动驾驶域控制器将规模量产装车。不过，据业内人士透露，现阶段域控制器的市场规模不大，其量产应用还处于起步阶段，其中自动驾驶域控制器的开发面临一定的技术门槛，包括产品性能、功能安全、信息安全等均有较高要求，还需适配新的软件架构，加大了软件开发难度，开发周期与开发成本也将进一步增加。

当然，行业不乏先行者。一些企业特别是造车新势力对域控制器抱有更积极的态度。今年7月，哪吒汽车第5000台动力域控制器正式下线，是业内为数不多具备自研动力域控制器硬件、软件能力的整车企业。据介绍，该动力域控制器根据ASILC功能安全级别开发，级别上仅次于飞机的D级，软件故障率小于0.3％。目前，哪吒汽车还在研发更智能、更安全的第二代动力域控制器。

蔚来ET7配装强大的新一代移动互联域控制器，拥有5G、V2X、蓝牙5.2、Wi-Fi6、UWB等强大的车载移动互联与通讯能力。

小鹏汽车配套德赛西威IPU03自动驾驶域控制器的车型已实现量产。小鹏方面汽车还表示，下一代域控制器要全部自研，像苹果公司一样软硬件一体才有发展前途。

中科院战略咨询院产业科技创新中心汽车行业特聘研究员鹿文亮向记者表示，由于采用域控制器的电子电气架构，可实现整车OTA升级，所以判断车辆是否使用域控制器的方法之一，便是看其具不具备这项功能。据此判断，市场上确有一些车型已采用域控制器架构。

不少业内人士认为，汽车电子电气架构的演变应该是从融合到中央计算，但国内汽车技术变革较快、发展步伐较大，也出现了企业直接向终极状态迈进的现象。

对芯片提出更高要求

域控制器的核心发展是芯片计算能力的快速提升，这对供应商提出了更高要求。一种观点认为，制约当前智能汽车发展的瓶颈是芯片算力不足。据介绍，算力就好比智能汽车的脑容量，自动驾驶每往上走一级，所需的芯片算力就要跃升一个数量级，要实现完全自动驾驶，需要在四个轮子上搭载“天河二号”级别的计算能力。此外，黑芝麻智能科技有限公司首席营销官杨宇欣还指出，算力的需求是一方面，来自强大CPU能力的支撑也不可或缺。

在王强看来，域控制器对芯片提出的挑战主要在于三个方面。一是对算力的要求有所提高，人工智能处理需求的快速增长会造成算力“黑洞”，使得研发周期达2～3年的芯片硬件成为瓶颈，制约算力的升级；二是功耗表现要求更高，以动力域控制器为例，以前乘用车发动机被动散热即可，但未来需要增加风扇或液冷措施进行主动散热；三是对芯片工艺要求更高，要解决高性能和低功耗的问题，芯片需采用更小纳米数的新工艺，制程已由28nm迈向16nm、12nm甚至是7nm。

鹿文亮则认为，域控制器的稳定性是提升性能的前提，其比以前的分布式架构功能丰富得多，性能要求也更高，这就需要芯片具有很强的稳定性，以保证正常运转和新功能的实现。特别是把国外芯片和国产芯片放在一起比照，后者的整体算力表现仍有待提高。但需要指出的是，以自动驾驶域控制器为例，芯片算力的高低并不直接决定自动驾驶的能力。

鹿文亮解释称，有一个“有效算力”的概念，一些国产芯片虽没有最高的算力，但具备特定功能的先进算法，在一些特定任务上（如车辆识别）效率很高，可如果用它再做路径规划和分析等不擅长的工作就不太适合。英伟达的GPU芯片通用性较强，但在特定应用上的效率则稍弱一点。二者是互补关系，并没有绝对的高下之分，需要考虑系统搭建，软硬件结合起来才能达到更好的效果。

地平线创始人兼首席执行官余凯也曾表示，物理算力并不真正产生用户价值，真正的价值应该在于最先进的神经网络在芯片上能“跑”多快，也即真实AI性能。

供应商密集布局

近一段时间以来，“缺芯”一直困扰着汽车行业，短期来看缺的是MCU等产品，长期来看缺的则可能是域控制器需要的人工智能芯片。目前，在域控制器芯片供应层面，传统优势企业如恩智浦、TI、英飞凌、瑞萨、ADI、Mobileye、英伟达、高通等，与国内科技公司如华为、地平线、黑芝麻、芯擎等同步在这一领域展开布局。

国际芯片供应商中，英伟达的布局较早。2019年，英伟达发布了智能驾驶SoC Orin，以及基于Orin的计算平台Drive AGX Orin。而后经历两年的演进和打磨，该公司又推出了OrinX SoC。

恩智浦在域控制器芯片领域也较早开始积蓄实力。2020年，恩智浦推出S32G域控制器芯片，作为S32系列的最新产品，其将传统MCU与具备ASILD功能安全的高性能MPU集成在一颗芯片上，同时还具备网络通信加速器，较之前的单一功能芯片，性能显著提升。按照恩智浦的说法，S32G处理器可助力整车企业向域控制器架构演进，取代传统的分布式架构。

TI则推出了TDA4系列芯片。据介绍，TDA4芯片支持深度学习和实时图像处理；以5～20W的功耗和性能效率便可执行高性能ADAS操控，无需主动冷却；带有通用软件平台、具针对性的集成SoC，可降低系统复杂性和开发成本；单芯片支持接入4～6个300万像素摄像头，提升车辆感知和环视处理能力。周东宝表示，TI凭借高性能、实时控制的微处理器及以氮化镓为代表的下一代半导体技术，帮助客户搭建出行业领先的动力域控制器解决方案，同时满足了高集成度和符合功能安全标准的要求。

在国内科技公司中，华为也进行了相关布局，推出了MDC智能驾驶计算平台。据了解，MDC平台集成了华为自研的Host CPU芯片、AI芯片、ISP芯片与SSD控制芯片，其中昇腾310芯片是MDC的核心，主要用于AI计算。

地平线于今年发布了面向L3级以上自动驾驶的征程5芯片。资料显示，征程5是继征程2和征程3人工智能芯片量产后，地平线发布的第三代车规级产品，该芯片采用16nm工艺，单颗芯片最高算力可达128TOPS，且功耗只有30W，延迟仅有60ms，可支持16路摄像头视频输入，满足自动驾驶所需要的多传感器融合、预测和规划控制等需求。

企业默默角力

行业人士告诉记者，以目前公布的量产计划看，中国车企将领先国外同行2～3年时间，完成面向高阶自动驾驶计算平台的更替。

国际车企如奔驰、宝马，要在2024～2025年前后更换平台，它们的选择不出意外的是英伟达和高通，奔驰与英伟达牵手、宝马选择了与高通合作。不久前，奔驰宣布采用的芯片将升级，已与英伟达合作研发高阶芯片，用来执行自动驾驶、智能车机等复杂先进的功能。高通宣布了与宝马之间的合作，包括将为宝马下一代ADAS和自动驾驶系统提供视觉感知、视觉系统级芯片和ADAS中央计算系统级芯片，切入宝马自动驾驶供应链。

今年5月，2021款理想ONE在硬件上全系换装2颗地平线征程3芯片，下一款车型将选择英伟达Orin方案；小鹏汽车P7车型已完成英伟达方案的切换；蔚来汽车的首款纯电动轿车ET7也将完成从Mobileye到英伟达Orin方案的切换。至此，三大造车新势力都将完成智能驾驶核心计算平台的切换。此外，威马M7、高和HiPhiZ、飞凡R7、沃尔沃下一代XC90等也选择了英伟达Orin。阿维塔11和北汽极狐阿尔法华为版和沙龙机甲龙、奥迪选择了华为芯片；WEY摩卡选择了高通。

与此同时，我国车企与自主芯片供应商的交流也越来越多。业内人士指出，从车企角度来说，为了保证未来供应链的稳定和成本控制，多元化的解决方案在短期内会是主流选项，每家车企都会选择几家供应商配套，自主芯片受关注程度不断增加。以地平线为例，截止目前，已公布配装其征程芯片的有长安UNI-T、奇瑞蚂蚁、智己汽车、长安UNI-K、广汽埃安AION Y、东风岚图FREE、江淮汽车思皓QX、广汽传祺GS4 Plus、上汽大通MAXUS MIFA概念车、2021款理想ONE、长城哈弗H9 2022款等车型。

芯片企业与下游零部件供应商的合作也逐渐多了起来。8月12日，宁波均联智行科技股份有限公司与黑芝麻智能科技签署了战略合作协议。双方将依托各自优势资源，在自动驾驶计算芯片、前瞻技术联合预研及智能汽车平台化等业务领域展开深度合作，重点围绕自动驾驶域控制器的开发与定制，成立联合预研团队，共克技术难点，协同发展。

不过，王强直言不讳地告诉记者，国内芯片初创企业在资本市场上热度较高，有些还有车企支持背景，但国内控制类芯片的产品性能偏向中低端，中高端产品还是国际巨头的更有优势。据悉，国外芯片供应商的产品序列经过一段时间的积累，形成了较好的生态，芯片的稳定性、一致性和可靠性更佳。

警惕“高价低能”怪圈

主控芯片朝着异构多核、高集成、低功耗等更高性能方向发展，将在很大程度推动域控制器的升级，并加速其落地量产进程。鹿文亮强调，在域控制器中，相比其他域，智能座舱域和自动驾驶域的附加值更高，是未来行业关注的重点，相应地要求芯片不断升级迭代、提高算力。

事实上，高通、英伟达等汽车芯片供应商，大多都在部署软件能力，意在建立更高的“护城河”，降低客户的开发成本。只有软硬件高效协同开发，才能最大程度发挥算力的全部能力，特斯拉选择自研FSD芯片就是典型案例。鹿文亮认为，软件将是芯片市场竞争的关键优势之一，芯片供应商应“再往前走一步”，与产业链上下游企业联合开发、优化算法。域控制器供应商、芯片企业与车企之间方向一致，应寻求融合发展。

周东宝表示，随着智能汽车的不断发展，域控制器未来必将承接更多高精度传感器回传的数据并加以处理，所以芯片也应有一定的算力储备。但单纯堆砌硬件能力恐将陷入“高价低能”的怪圈，如何将芯片与算法更好的耦合，将自身硬件能力发挥至最大仍是域控制器厂商应该思考的问题之一。

还有行业人士提出，域控制器未来的理想形态是像电脑一样实现标准化和平台化，这需要先进的芯片设计和工艺。王强认为，这会是一个长期的过程，至少在5年以上。