1.
什么是域控制器
過去十多年的汽車智能化和信息化發(fā)展產(chǎn)生了一個顯著結果就是ECU芯片使用量越來越多。從傳統(tǒng)的引擎控制系統(tǒng)、安全氣囊、防抱死系統(tǒng)、電動助力轉向、車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)；再到智能儀表、娛樂影音系統(tǒng)、輔助駕駛系統(tǒng)；還有電動汽車上的電驅控制、電池管理系統(tǒng)、車載充電系統(tǒng)，以及蓬勃發(fā)展的車載網(wǎng)關、T-BOX和自動駕駛系統(tǒng)等等。
傳統(tǒng)的汽車電子電氣架構都是分布式的（如下圖2-1），汽車里的各個ECU都是通過CAN和LIN總線連接在一起，現(xiàn)代汽車里的ECU總數(shù)已經(jīng)迅速增加到了幾十個甚至上百個之多，整個系統(tǒng)復雜度越來越大，幾近上限。在今天軟件定義汽車和汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展趨勢下，這種基于ECU的分布式EEA也日益暴露諸多問題和挑戰(zhàn)。
圖2-1 汽車分布式EEA
為了解決分布式EEA的這些問題，人們開始逐漸把很多功能相似、分離的ECU功能集成整合到一個比ECU性能更強的處理器硬件平臺上，這就是汽車“域控制器（Domain Control Unit，DCU）”。域控制器的出現(xiàn)是汽車EE架構從ECU分布式EE架構演進到域集中式EE架構（如圖2-2所示）的一個重要標志。
域控制器是汽車每一個功能域的核心，它主要由域主控處理器、操作系統(tǒng)和應用軟件及算法等三部分組成。平臺化、高集成度、高性能和良好的兼容性是域控制器的主要核心設計思想。依托高性能的域主控處理器、豐富的硬件接口資源以及強大的軟件功能特性，域控制器能將原本需要很多顆ECU實現(xiàn)的核心功能集成到進來，極大提高系統(tǒng)功能集成度，再加上數(shù)據(jù)交互的標準化接口，因此能極大降低這部分的開發(fā)和制造成本。
對于功能域的具體劃分，各汽車主機廠家會根據(jù)自身的設計理念差異而劃分成幾個不同的域。比如BOSCH劃分為5個域：動力域（Power Train）、底盤域（Chassis）、車身域（Body/Comfort）、座艙域（Cockpit/Infotainment）、自動駕駛域（ADAS）。這也就是最經(jīng)典的五域集中式EEA，如下圖2-2所示。也有的廠家則在五域集中式架構基礎上進一步融合，把原本的動力域、底盤域和車身域融合為整車控制域，從而形成了三域集中式EEA，也即：車控域控制器（VDC，Vehicle Domain Controller）、智能駕駛域控制器（ADC，ADAS\AD Domain Controller）、智能座艙域控制器（CDC，Cockpit Domain Controller）。大眾的MEB平臺以及華為的CC架構都屬于這種三域集中式EEA。
圖2-2 域集中式EE架構
2.
域控制器市場概述
2018年，基于德爾福提供的域控制器技術，奧地利TTTech公司開發(fā)的zFAS控制器率先應用在奧迪A8當中。偉世通公司則推出了SmartCore域控制器，集成信息娛樂、儀表板、信息顯示、HUD、ADAS等功能。這些產(chǎn)品開創(chuàng)了商用功能域控制器產(chǎn)品之先河，全球各大Tier 1供應商紛紛跟進，整個域控制器市場逐漸發(fā)展起來。
在國內市場，華為、德賽西威、航盛電子、東軟等企業(yè)也推出了DCU解決方案，并得到了國內車企的采用。比如，2020年小鵬汽車推出的智能轎跑P7就采用了德賽西威基于英偉達Xavier打造的自動駕駛域控制器產(chǎn)品——IPU03。
當前，整個業(yè)界對DCU市場都有非常樂觀的預期。據(jù)佐思產(chǎn)研的預測，2025年全球汽車DCU（座艙+自動駕駛）出貨量將超過1400萬套，2019-2025期間年平均增長高達50.7%。
圖2-3 全球域控制器市場預測
整個汽車行業(yè)普遍認為，域控制器是汽車電子行業(yè)未來競爭門檻最高的部分，因此利潤也最高，芯片廠商和核心算法供應商將會受益。
(一) 域控制器市場快速增長背后的驅動因素
更多更好的ADAS功能和智能座艙與信息娛樂功能一直是推動域控制器市場快速增長的主要因素，這些新功能能明顯提高整車的科技感和用戶體驗，因此也是主機廠開發(fā)新車型時的投入重點。L1到L2+級別之間的ADAS應用是這幾年發(fā)展非?？?，很多功能都正在快速普及，比如：停車輔助、車道偏離預警、自適應巡航、碰撞避免、盲點偵測、駕駛員疲勞探測等。
域控制器需要一顆性能更強、集成度越高的主控處理器來作為其大腦，更多原本通過分離ECU實現(xiàn)的功能現(xiàn)在可以放到域主控處理器上來實現(xiàn)，也因此就能更加節(jié)省功能域里所需的ECU用量和其它硬件資源。更高的集成度可以更主機廠供應鏈管理實現(xiàn)ADAS域控和相關零部件平臺化和標準化的要求。
(二) 對域控制器供應鏈的影響
汽車E/E架構的演進和發(fā)展，也深刻影響了主機廠和汽車電子供應商的供應關系。主機廠的核心競爭力從以前的機械制造為主，全面轉向軟件和算法為重點。預計未來整車廠與Tier 1供應商之間將可能有兩種合作模式：
- 其一，Tier 1負責域控制器硬件設計和生產(chǎn)，以及中間層Middleware軟件部分。整車廠負責自動駕駛軟件部分。Tier 1的優(yōu)勢在于以合理的成本將產(chǎn)品生產(chǎn)出來并且加速產(chǎn)品落地，因此整車廠和Tier 1進行合作生產(chǎn)方式是必然，前者負責自動駕駛軟件部分，后者負責硬件生產(chǎn)、中間層以及芯片方案整合。這種模式下，在項目立項時，整車廠又可能跨過Tier 1直接與芯片廠商確定方案的芯片選型。
- 其二，Tier 1自己與芯片商合作，做方案整合后研發(fā)中央域控制器并向整車廠銷售，例如大陸ADCU、采埃孚ProAI、麥格納MAX4等。
2.1 智能座艙域控制器
座艙智能化的實質是基于汽車駕駛艙中的人機交互場景，將駕駛信息與娛樂信息兩個模塊進行集成，為用戶提供高效的、直觀的、充滿未來科技感的駕駛體驗。智能座艙的設計訴求主要是用于提升用戶的駕乘體驗，同時還要保證用戶駕乘的安全性和舒適性，最終實現(xiàn)汽車作為人們工作和家庭場景以外的第三生活空間這一終極目標。
智能座艙域包括HUD、儀表盤（Cockpit）和車載娛樂信息系統(tǒng)（In-Vehicle Infotainment，簡稱IVI）三個最主要的組成部分。
HUD是非常實用的功能，將ADAS和部分導航功能投射到擋風玻璃上，諸如ACC、行人識別、LDW、路線提示、路口轉彎提示、變道提示、剩余電量、可行駛里程等。HUD將很快會演變?yōu)锳R HUD，在L3和L4時代成為標配。
進入L3時代，駕駛員狀態(tài)監(jiān)測（Driver Status Monitor，DMS）將成為必備的功能，包括：面部識別、眼球追蹤、眨眼次數(shù)跟蹤等將引入機器視覺和深度學習算法。而L4時代則必備V2X（Vehicle to everything）。
另外，多模態(tài)交互技術的蓬勃發(fā)展將會極大改變用戶與汽車的交互模式。基于語音識別功能的語音交互技術越來越普及，常用于跟IVI系統(tǒng)的交互操作。進一步還能通過語音來對駕駛員進行情緒狀態(tài)分析。當DMS系統(tǒng)檢測到駕駛員昏昏欲睡時，系統(tǒng)可以通過播放音樂或者釋放香味來喚醒駕駛員；基于多場景下的汽車座艙多模態(tài)交互技術未來一定會重新定義人機交互技術的發(fā)展。
所有這些智能座艙新技術的發(fā)展，都將推動對座艙域計算資源需求的暴增。
智能座艙域控制器領域，全球Tier 1廠商主要包括：博世、大陸汽車、哈曼、偉世通和Aptiv（安波福）等。中國本土企業(yè)主要有德賽西威、航盛和東軟睿馳等。
| 廠商 | 芯片平臺 | 座艙域控制器名稱 | 操作系統(tǒng)/Hypervisor | 客戶 |
| 偉世通 | 高通 | SmartCore | Android，Linux | 吉利汽車、戴姆勒奔馳、東風、廣汽 |
| 大陸 | 高通/瑞薩 | 集成式車身電子平臺IIP | QNX/PikeOS |
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| 博世 | 高通 | AI Car Computer | AGL | 通用 |
| Aptiv | 英特爾 | ICC | Linux/ARCN | 長城、奧迪、沃爾沃 |
| 德賽西威 |
高通820A TI Jacinto6 |
智能座艙域控制器 |
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理想汽車 |
| 東軟睿馳 | 英特爾 | C4-A1fus | Linux/ARCN |
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表2-1 全球主要座艙域控制器廠商信息
2.2 ADAS域控制器
ADAS域控制器通常需要連接多個攝像頭、毫米波雷達、激光雷達等傳感器設備，要具備多傳感器融合、定位、路徑規(guī)劃、決策控制、無線通訊、高速通訊的能力，要完成包含圖像識別、傳感器數(shù)據(jù)處理等諸多功能，因此要完成大量運算，域控制器一般都要匹配一個核心運算力強的處理器，能夠提供自動駕駛不同級別算力的支持，目前業(yè)內有NVIDIA、華為、瑞薩、NXP、TI、Mobileye、賽靈思、地平線等多個方案。
自動駕駛技術目前是全球科技行業(yè)最前沿的方向。L1到L2+級別的輔助駕駛技術和功能已經(jīng)日趨成熟，搭載ADAS功能和應用的很多車型開始進入大規(guī)模量產(chǎn)?？梢杂鲆奓1/L2級別ADAS功能的市場滲透率將快速提升，而L3/L4級別自動駕駛系統(tǒng)仍處于小規(guī)模原型測試階段。
當今的自動駕駛行業(yè)，中國市場絕對是主力。今年中國L2的搭載量預計突破80萬，中國品牌占據(jù)絕大部分份額。未來中國市場ADAS功能的滲透率還將持續(xù)快速提高，中低端汽車所配置的ADAS功能將逐步增多。根據(jù)艾瑞咨詢研究報告顯示，預計2025年ADAS功能在乘用車市場可以達到65%左右的滲透率。L3級別的高速自動領航HWP功能和L4級別的AVP自動泊車功能，目前車型滲透率較低，未來提升空間較大。
圖2-4 中國ADAS功能市場滲透率預測
ADAS域控制器正在從過去的分布式系統(tǒng)架構演變到域集中式架構。過去一套ADAS系統(tǒng)，要有好幾個獨立的ECU才能實現(xiàn)，比如車道偏移和交通識別ECU、前向碰撞預警ECU、泊車輔助ECU等?，F(xiàn)在有了功能強大的集中式ADAS域控制器后，一個域控制器就實現(xiàn)了所有功能。系統(tǒng)的軟硬件復雜度大大降低，可靠性也得到了提高。
目前業(yè)內提供ADAS域控芯片平臺的有NVIDIA、華為、瑞薩、NXP、TI、Mobileye，以及國內本土的地平線和黑芝麻等多個方案。下表2-2總結了全球主要ADAS域控制器廠商及其客戶和伙伴信息。
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廠商 |
ADAS域 控制器名稱 |
計算芯片平臺 | 自動駕駛等級 | 功能安全 | 操作系統(tǒng) | 客戶和量產(chǎn)、SOP計劃 |
| 偉世通 | DriveCore | 支持NVIDIA、高通和NXP的處理器架構 | L2-L4 | ASIL-D | AutoSAR CP，Auto AP，Linux等 | 廣汽，以及歐洲2家主機廠，計劃2022年SOP |
| 大陸 | ADCU |
NVIDIA DRIVE Xavier |
L3/L4 | ASIL-D | AutoSAR Adaptive平臺 | 與NVIDIA合作的L3級別自動駕駛域控制器平臺 |
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車載服務器 （ICAS1） |
NVIDIA | L2 | ASIL-C/D | 大眾MEB平臺ID.3系列電動汽車 |
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| 博世 | DASy 1.0 | NVIDIA | L2/L2+ | ASIL-C/D | AutoSAR CP，AutoSAR AP | 已于2019年SOP，支持HWP/TJA等L2+級別的功能 |
| DASy 2.0 | NVIDIA DRIVE Xavier | L3/L4 | ASIL-D | AutoSAR AP，Linux | 2022年SOP |
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| TTTech | zFAS/iECU | NVIDIA TX2/Xavier | / | / | / | 奧迪、上汽 |
| Aptiv | 中央傳感定位和規(guī)劃（CSLP）平臺 | Intel Mobileye | / | / | / | / |
| Veoneer |
宙斯Zeus Super Computer |
NVIDIA Xavier |
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/ | / | / |
| 采埃孚 | 中央控制器ProAI | NVIDIA Xavier | / | / | / | 跟百度Apollo合作，客戶是奇瑞 |
| 麥格納 | MAX4 | / | / | / | / | 寶馬 |
| 環(huán)宇智行 | TITAN | NVIDIA Xavier | / | / | / | / |
| 布谷鳥 | Auto Wheel | NXP | / | / | / | 合作伙伴包括NXP、Renesas、Sony等 |
| 知行科技 | iMo DCU中央控制器 | TI Jacinto/NXP | / | / | / | 眾泰 |
| 經(jīng)緯恒潤 | ADAS Domain Controller | NXP | / | / | / | / |
| 東軟睿馳 | ADAS DCU | Xilinx | / | / | / | 乘用車和商用車主機廠 |
| 德賽西威 | 自動駕駛平臺 | NVIDIA Xavier | / | / | / | 小鵬汽車 |
表2-2 全球主要ADAS域控制器廠商信息
轉自汽車ECU開發(fā)
