「芯觀點」汽車從「功能機」演變為「智慧機」，電子電氣架構「進化」成關鍵

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集微網報道，「軟體定義汽車趨勢之下，如今的智慧電動汽車需要強大的計算能力並提供更多感知等方面的功能，傳統的汽車架構的更新換代已經迫在眉睫。」在近日的安波福（前身為「德爾福」）2021上海車展的媒體交流會上，安波福亞太區總裁楊曉明對此指出。

而十多年前，正是安波福公司的前身德爾福率先提出了汽車架構的概念EEA，即電子電氣架構。但隨著汽車內的電子元器件越來越多，汽車電子系統的複雜度隨之逐步累進，造成整個電子電氣構架鬆散，各單元、模組由線束連結，即分散式構架。

如今在汽車邁向智慧化、電氣化、網聯化的程序中，傳統分散式的汽車架構也近乎接近其架構極限，面對未來的無人駕駛、車聯網等需求將力不從心。在從「功能機」向「智慧機」升級之路上，汽車電子電氣的更新換代成為需要突破的關鍵因素。

傳統汽車分散式架構淪為沉重的「負擔」

為何更換？根本原因是汽車產品這一屬性在不斷改變。汽車電子電氣架構是隨著汽車從機械式的硬體產品向機電一體、軟硬結合產品的轉變而演變。

其實，20 世紀50 年代的汽車幾乎沒有電子裝置，以1957年的雪佛蘭Bel Air為例，其內部結構十分簡約幾乎沒有電子元件。

汽車上最早出現的電子控制單元（ECU）的作用僅僅在於實現對發動機功能的控制，車輛各功能由不同的單一ECU控制，這就是最初的分散式架構。

20世紀90年代開始，為了豐富汽車的電子功能，整車廠曾大張旗鼓地往車上搭載各種ECU元件。據悉，從1993年到2010年，奧迪A8車型上使用的ECU數量從5個驟增至上百個。

但ECU數量不斷增加，也成為各大整車廠一大沉重的負擔：不同ECU來自不同供應商，車廠後期維護升級困難且繁瑣；同時，各ECU都是獨立的通訊渠道，電源和資料分配的佈線方案難度增加；此外，各個ECU的運算能力不一，都需要自己的冗餘設計，這大幅提高了車廠的成本。

這些缺陷是傳統分散式電子電氣架構無法解決的問題，整車廠不能坐以待斃了，亟需一個全新的電子電氣架構來尋求突破。

區域控制器「化繁為簡」

在這場變革中，傳統的ECU供應商可能最先感受到時代氣息的驟變。德爾福（先安波福）、博世等引入了「功能域」的概念，來統一搭建整車電子電氣架構，這也意味著逐漸向集中式電子電器架構演變。顧名思義，功能域就是按照功能來進行劃分，即所謂的車身與便利系統、娛樂系統、底盤與安全系統、動力系統以及輔助駕駛系統。

博世的電子電氣架構技術戰略圖

圖片來源：網路

在這個過程中，區域控制器（ DCU）不可或缺。

如果說分散式電子電氣架構是ECU增多，那麼DCU就是給ECU「減負」，化繁為簡。

在車輛中，區域控制器作為節點，可以協調域下的各個ECU，同時擔負域內主要的運算職責，這樣就可以大大降低每個ECU需要擔負的運算能力，也就是在一定程度上打通了分散式架構中每個ECU各自為政的「孤島」局面，可以支援更多智慧的、複雜的功能。

DCU看似功能簡單，但其對簡化汽車架構，進一步提升汽車效能卻是至關重要的一步，以2017年奧迪A8 投產時搭載的全球首個L3自動駕駛域控制器zFAS為例。

奧迪將奧迪A8所有駕駛輔助系統相互分離的ECU全部放棄，轉而將相關資料全部集中到中央駕駛輔助控制單元（zFAS）。zFAS集成了四大厲害的功能，其中，平臺處理器是英偉達 Tegra K1，用於360°視覺資料的融合處理，對於監視員的狀態進行監控； Mobileye的EyeQ3負責影象處理，特別是前視處理的部分；Altera Cyclone用於感知資料的融合處理，和處理超聲波感測器，通過這個晶片實現內部的通訊；英飛凌Aurix Tricore用於整個模組的運行安全操作，協調整體的工作，對外進行通訊。

zFAS在當時代表了傳統車企前沿甚至最高的水平，並開啟了行業的變革，驅動行業進入整合式的電子電氣架構時代。

特斯拉加快迭變速度

特斯拉更是以全方位的創新，加快了汽車行業電子電氣架構的迭代速度。特斯拉採取了集中式的電子電氣架構，通過自主研發底層作業系統，並使用中央處理器對不同的域處理器和ECU進行統一管理。這種架構與智慧手機和PC非常相似。

特斯拉Model 3的電子電氣架構只有三大域：中央計算模組（CCM）、左車身控制模組（BCM LH）和 右車身控制模組（BCM RH）。其中CCM將IVI（資訊娛樂系統）、ADAS/Autopilot（輔助駕駛系統）和車內外通訊3部分整合為一體，CCM 上運行著X86 Linux 系統。BCM LH 和 BCM RH 則負責車身與便利系統、底盤與安全系統以及動力系統的功能。

當然，特斯拉一直特立獨行，在集中式架構路上也屬於遙遙領先。

那麼，行業玩家普遍處在什麼水平呢？

大眾的MEB平臺做了三大控制器：車輛控制域（ICAS1）、智慧駕駛域（ICAS2）和智慧座艙域（ICAS3），但車輛的分散式模組還比較多。而更加傳統的車企的電子電氣架構整合度更低一些，進化也緩慢一些，分為自動駕駛域、動力域、底盤域、座艙域和車身域五大域。

國內車企都在朝著集中式的電子電氣架構演化。例如，2019年，通用汽車推出了新一代電子電氣架構Global B；2020年，隨著小鵬 P7量產，其與英偉達、德賽西威三方合作開發的自動駕駛域控制器IPU 03也已投入量產；奇瑞、領克也釋出了各種的域集中式架構；理想汽車也表示，將在2022年推出搭載基於英偉達Orin晶片的自動駕駛域控制器。

座艙域控制器快速落地

零部件供應商也在這股潮流中積極轉型，很多聚焦於智慧座艙域控制器，這也是目前量產較為成熟的領域。傳統座艙域是由多個分散式的電子控制單元（ECU）組成，也難以並支援多屏互動、多模互動等複雜座艙功能，也由此催生出座艙域控制器這一集中式的計算平臺。

業界首款可量產座艙域控制器，要追溯至偉世通在2016年亮相釋出的SmartCoreTM平臺。2019年，廣汽Aion LX的上市意味著偉世通整合3個座艙域的SmartCoreTM域控制器正式量產。SmartCoreTM使用了高通全新的驍龍晶片，滿足了新一代座艙電子系統所需的強大的算力和AI能力，並基於強大的CPU和GPU，可支援多達6~8個顯示屏，助力智慧語音互動，增強現實和影象處理，為實現智慧電子座艙提供了硬體平臺支援。

圖片來源：佛吉亞

去年，佛吉亞搭載在紅旗H9，以及哈曼搭載於北汽ARCFOX αT的座艙域控制器也完成量產上市。佛吉亞為紅旗H9打造了整合多個系統、基於虛擬化方案的座艙域控制器，通過一體化的車載資訊娛樂系統，驅動儀表組、中控等前排系統，同時實現前排與後排系統間的資訊互動與融合，還依託特別研發的一套演算法，座艙域控制器能夠協調多個不同的系統，無縫整合一系列座艙服務和功能，同時大大降低了座艙控制的複雜程度。

圖片來源：哈曼

大勢所趨，自主零部件供應商也投身於研發大潮中，如德賽西威、華為、華陽等都推出了自己的智慧座艙域控制器。未來的方向聚焦於開發具備更高效能、更高整合度和擴展性的座艙域控制器，甚至是算力要求更多的自動駕駛域控制器，以更好地滿足整車廠的多樣化開發需求。

重塑汽車供應鏈體系

展望未來，智慧網聯、自動駕駛要求更高的算力和更多感測器件，算力也會向中央集中，向雲端集中，汽車電子電氣架構的演進也正朝著整合式，甚至伺服器式這一方向前行。

同樣，電子電氣架構在未來面臨的顛覆性趨勢不可小覷，這些趨勢將重塑汽車供應鏈。可以看出，電子電氣架構升級的核心技術涉及晶片/計算平臺、作業系統、軟體架構、乙太網、5G、雲端計算等。而且，這些核心技術對於汽車變得愈發重要，其地位不亞於甚至有望超越發動機、變速器、底盤傳統三大件，新技術公司的入局使供應鏈的邊界逐漸模糊，汽車產業原有的核心競爭要素也發生本質變化。

就傳統的汽車供應鏈而言，整車廠在整條供應鏈主要負責汽車研發製造、結構整合，當然這是以往最為重要的環節。而現在智慧電動汽車的核心元素髮生了極大轉變，新的三大核心競爭要素為硬體、軟體和服務。未來，軟體將定義汽車的價值和體驗，軟體能力成為車企打造差異化競爭和使用者體驗的關鍵。

其實，「軟體定義汽車」已經成為當下產業鏈頭部企業的戰略共識，大眾、豐田、上汽等整車企業都在自建或強化軟體開發體系，博世、麥格納、大陸、採埃孚等零部件巨頭也在積極加碼。那麼，在這一趨勢之下，原有的整零關係將有何變化？

德勤表示，諸多戰略性舉措可能就此催生：車企可以組建行業聯盟來實現車輛架構標準化，IT巨頭可以引入車載雲平臺，出行方案供應商可以開發開源車輛堆棧和軟體功能，車企也可引入更加先進的互聯車輛和自動駕駛車輛。

而供應商領域，未來擁有某一項或多項核心技術優勢的玩家，將在此次大變革中引領智慧汽車領域，並構建龐大的生態體系，正如我們看到的今天的華為，作為汽車行業的供應商，後來居上，而且並正在打破行業規則。

至於未來汽車行業的發展、技術的發展與融合實際上是整個市場、生態演變與選擇的結果，究竟會向哪個模式發展，時間會給我們答案。

(校對/Jimmy)