FABIE观察|创新技术启示下智能汽车的新发展

1发布 · 2021-03-16 09:47 55

以“电动化、智能化、网联化、共享化”为趋势的汽车“新四化”,正在催生一场新的智能汽车发展

FABIE说


智能汽车是汽车工业史上又一次伟大的范式转移,也是现代汽车工业走向互联网文明的“垓下之战”。作为移动互联网浪潮下划时代的产物,智能手机与智能汽车的发展皆遵循着“交互的变革-架构的升级-生态的演变”这一路径。


在此变革下,汽车的产品定位将由简单的出行工具延伸为“移动第三空间”的共享。汽车产业链的价值也将呈现“总量上升,重心后移”的趋势。而传统计算机供应链格局也将被彻底打破,并驱动其从原先的垂直结构向扁平化网状模式发展,主机厂的角色将从制造商向服务商实现转型。智能汽车在未来将如何发展?且看本期FABIE推文:《创新技术启示下智能汽车的新发展》。


划时代产物:智能手机与智能手机


作为移动互联网浪潮下划时代的产物,智能手机与智能汽车皆遵循着“交互的变革-架构的升级-生态的演化”这一相同路径。其中,智能手机颠覆了传统功能机以机械按键为枢纽的交互方式,从视觉+触觉的角度进行创新性设计,带给用户全新的触控体验,并通过架构的升级。

不断完善手机功能,实现了从通信工具到万能“场景性工具”的华丽转身;智能汽车同样复刻了这一路径,率先以汽车座舱为突破口,从机械仪表盘向全液晶仪表盘与中控大屏进行智能化转变,并叠加自动驾驶功能的变革,驱动汽车的角色从传统的出行工具转变为共享的“移动第三空间”。


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根据智能手机与智能汽车的发展趋势,其背后变化的核心逻辑皆遵循着“外在交互-内在功能-外延生态”的链条,赋予了用户在消费价值上的升维。


交互体验作为用户最直接的触点,其创新性的设计是驱动用户产生消费的外在条件。智能手机以屏幕为突破口,其超大屏幕+多点触控的双重创新成为了用户消费的重要驱动因素;对于智能汽车而言,座舱中的全液晶仪表盘与中控大屏延续了智能手机的交互方式,带来了座舱的智能化体验。


架构的升级是实现功能快速迭代的内在动力,持续为用户带来消费价值体验。伴随着外在交互体验的趋同,功能的快速迭代将是产品在创新体验持续提升的内在动力,而该项能力实现的背后则是“架构升级”的稳步推进。纵观历程,智能手机与智能汽车的架构变革存在异曲同工之处,均在基于底层硬件、应用软件及通信技术的革新下,实现了产品架构从“机械定义-硬件定义-软硬件共同定义-生态定义”的转变,推动了其从功能性产品向智能化终端的代际突破,并使产品的价值重心从硬件转移至软件层面,通过用户数据的反馈+OTA技术的完善,实现功能的快速迭代,为用户持续地创造消费价值,形成强大的用户粘性。


在交互与功能的双重驱动下,产品的生态边界将不断向外延伸,其价值也将被全面重塑。智能手机通过OTA升级实现了性能的提升,以及具备了承载更多应用的能力,而应用的丰富也将驱动手机的生态边界不断拓展,最终成为万能的“场景性工具”;区别于智能手机的应用生态,智能汽车在实现车内场景化的完善外,其OTA能力的输出将更聚焦于自动驾驶的实现,为汽车配备“隐形司机”,解除其作为移动工具的桎梏,成为真正的“移动第三空间”。


汽车产业的范式转移


在“新四化”的背景下,智能汽车的出现进一步延展了以智能手机为起点的功能性革命,打破了汽车仅作为载人工具的观点,并推动了其产品属性向智能化的代际突破,百年汽车工业将被彻底颠覆。通过回溯智能手机的迭代,我们发现智能汽车的发展与其存在异曲同工之处。


智能座舱登场,人车交互模式开启


智能手机触控模式的诞生,改变了传统以按键为枢纽的交互习惯,同时赋予了汽车设计厂商足够的灵感,使其率先从视觉+触控角度对近距离高频接触的汽车座舱进行智能化创新。依托于手机屏幕的触控交互设计,特斯拉在创始之初就率先对汽车座舱内的屏幕进行了革新,取消了传统座舱复杂且老式的硬件按钮,化繁为简,将音响、娱乐、导航地图等功能汇集于中控大屏中,并延续手机多点触控的操作模式,塑造了人车智能交互的新体验。此后,中控大屏模式引领了汽车座舱的新潮流,无论是丰田售价十万级别的车型,还是法拉利百万级别的车型,均搭载了尺寸接近平板大小的中控触摸大屏。


尽管中控大屏的出现使得人车交互体验感提升,但对于屏幕触控反馈的迟缓和视觉占用也在潜移默化中影响着驾驶安全。因此,智能座舱的交互模式进一步向触摸-语音-手势等多模态的交互方向演化,提高了人车交互的效率。首先通过多模态的交互技术整合座舱内分散的触摸、语音识别等感知技术,增强智能汽车的感知能力,形成对用户全方位的输入理解,再利用音效、增强现实等技术完成用户指令,最后通过屏幕对用户指令进行反馈,实现人与汽车无缝交流的终极交互模式。


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智能汽车架构的演化路径


用户对于汽车的消费体验已不再满足于简单的出行,而是将其延伸为“移动第三空间”,以获得乘坐体验与消费价值的双重升维。通过回溯智能手机的迭代历程能发现,手机OTA能力的实现,才使得其获得了“价值的绽放”,成为万能的“场景性工具”。


智能汽车将延续智能手机的发展脉络,汽车OTA能力的完备也将是其“价值升华”的关键,而架构的迭代则是其实现的前置基础。总结而言,智能汽车将延续智能手机的脉络,由架构定义软件,软件决定生态,生态重塑汽车。


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通信技术的革命是汽车从“机械定义时代”跨向“硬件定义时代”的关键。回顾汽车架构的迭代历程,在“机械定义时代”汽车仅具备了必要的电气组件,但随着音频、照明设备、排放电子模块等功能性模块的增加,ECU、传感器、仪表等电子元件的数量也随之急剧增多,硬件成为了当时汽车架构中最主要的部分。


在此背景下,受制于单点通信方式的局限性,布线系统为了实现各硬件间的信息传输,只能选择被动性的叠加,从而导致了装配成本过高、总重量超重等问题。为了解决这一矛盾,催生了车载总线技术的诞生,推出了CAN/LIN/FlexRay/MOST等多种标准的总线链路,并允许相关硬件在同一总线链路下,实现数据以及功能的共享与传输,从而有效降解了原有布线系统的复杂性,提升了数据的传输效率。至此,汽车“硬件定义时代”被开启。




软件层面:软件架构及车载系统全面升级


软件架构:软硬件加速分离,推动软件架构升级为计算平台。EE架构向集中式开始演化,域控制器方案的出现,将彻底弱化底层ECU的运算能力,将功能的处理统一交付于域控制器进行控制。这一方式的实施,将有利于实现底层资源的标准化、通用化,并进一步降低了软硬件间的耦合度,将解耦范围从应用软件层的分离拓展至整个软件架构,使其独立于硬件之上,发展为由“芯片-操作系统-中间件-算法”构成的计算平台。


其中,芯片作为算力基础,为计算能力的实现提供底层配置;操作系统则主要负责控制与管理软硬件资源,并进行合理的调配。值得注意的是,在操作系统中系统的内核是核心,其直接决定了系统在运行中是否能实现性能及稳定性的最优输出;AutoSAR作为开放的系统架构,为了应对集中式架构下所需的高性能配置,也进一步扩展为Adaptive AutoSAR,并主要对中央应用服务器负责,用于协调在异构软件平台下各域间的信息交互,为后续汽车架构向SOA迭代制定标准;算法层位于软件层次结构的最顶部,主要负责系统功能和业务裸机的实现,例如,智能座舱域中的交互能力;自动驾驶域中的自动泊车、高速代驾、自动巡航等功能。


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车载操作系统:根据对底层操作系统改造程度的不同,车载操作系统可大致分为:

(1)基础型操作系统:打造全新底层操作系统及所需的系统组件(例如,系统内核、底层驱动及虚拟机等)。其中,典型的如QNX、Linux等;

(2)定制型操作系统:在基础型操作系统之上进行定制化开发(例如,修改内核、硬件驱动、运行时环境及应用程序框架等)。其中,典型的如特斯拉Version、华为鸿蒙OS等。


在基础型操作系统的选择上,QNX已把控当前,而Linux或将成为未来主流。目前主流的基础型操作系统包括,QNX、Linux、Android(Linux的发行版本)和WinCE等。


其中,QNX在基于微内核下,即将操作系统分成若干模块,不同模块实现不同服务进程的运行。因此,天然地具备了高安全性和高稳定性的特点,并依靠其属性优势和前瞻性布局(已成功开发车载信息娱乐系统-QNX CAR Platform for Infotainment、数字座舱系统-QNX Platform for Digital Cockpits和驾驶辅助系统平台-QNX Platform for ADAS等系统平台),占据了市场较高份额。


Linux操作系统在基于宏内核下,即将其内核和驱动程序以核心形式去运行服务进程。因此,具备了紧凑、高效等特点,能充分发挥硬件的性能优势。与QNX相比,Linux最大优势在于其实现了全面的开源,拥有更强的定制化开发的灵活度,且成本也相对较低,目前主要应用于信息娱乐系统中。


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硬件层面:硬件架构不断演化升级


硬件:从分布式-(跨)域集中-中央计算平台架构演化。主机厂采用的分布式架构,在面对智能座舱域、自动驾驶域所延伸出的进阶功能的变化时,往往“牵一发而动全身”,使得汽车的开发周期被迫延长,开发成本呈现剧增。但随着EE架构向集中化开始演变,ECU数量被大幅精简,并新增域控制器,将相似功能的ECU交由对应的域控制器进行统一管理及调度,以形成域集中式架构,或者直接集成为中央计算平台架构,并通过整车物理区域划分的区控制器配合中央计算平台进行统一的控制管理,以增强各执行单元的协同度。


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随着EE架构向集中式发展,原有的硬件配臵格局被打破,域控制器成为主要的计算与调度单元。根据博世的划分方法,将整车主要分为动力总成域、底盘域、车身域、智能座舱域和自动驾驶域这5大功能域。


其中,动力总成域、底盘域、车身域是针对汽车传统功能的集成,因此主要为控制指令与通信的计算需求;而智能座舱域则集成了全液晶仪表盘、抬头显示仪、中控屏幕及后座娱乐系统等功能,通过融合及处理“语音、视觉”等感知数据,赋予车辆智能互动、实时监控等能力,但由于其在运行过程中需要实现汽车应用的多任务并发,因此芯片算力的支撑相对重要;自动驾驶域作为智能化趋势下产生的新兴域,其负责了车辆在自动驾驶过程中大量传感器融合数据的处理任务,而车辆对于安全性、实时性的要求极高,因此需要实现算力与算法的“极致化”。


动力总成域、底盘域、车身域作为汽车原有能力的“集成域”,或将会存在原有供应商之间利益蚕食,以及难以整合的风险。从目前所提出的动力总成域解决方案可以看到,基本均是由个别龙头供应商牵头,亦或是主机厂自研而成。例如,特斯拉的集成化三电系统、华为的多合一电驱动系统DriveOne、长城欧拉自研的三合一电驱桥等。而智能座舱域与自动驾驶域作为智能化的“新兴域”,其供应链体系相较于传统能力整合下的“集成域”而言,更为完整且丰富。同时,其相关技术的可借鉴性、功能的可拓展性效应更强,也更为重要。因此,智能座舱域、自动驾驶域或将成为供应商之间长期竞争的焦点。


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机遇:智能汽车将迎来新一轮发展


智能汽车是继智能手机后“人与机器”共舞的最新戏码,其主线也延续着智能手机的发展脉络:从交互的变革-架构的升级-生态的形成实现迭代变化。而在此过程中,无论是产业格局的演变还是其价值链的转移,“软件”均是其中最为关键的变量。同时,在“新四化”的背景下,智能汽车将迎来远超10年前智能手机产业链的史诗级机遇。


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传统供应链的颠覆:软件实力成为制胜关键


根据汽车EE架构的演化,汽车产业的本质从一个企业做车(机械定义)-一个产业做车(硬件定义)-多个产业做车(软硬件共同定义、生态定义)的演变。


在“机械定义汽车的时代”,往往由一个企业进行汽车制造,但随着功能的增加,“硬件定义汽车时代”到来,汽车系统逐渐变得复杂,配套供应商等角色的参与,组成了完整的汽车产业链,形成了“主机厂-Tier1-Tier2/Tier3”垂直合作模式。但由于分布式架构的开发高成本与技术短板,主机厂主要依赖于Tier1实现汽车产品复杂功能的落地,自身只需解决好传输网络、车身管理等整车适配问题,即“整车功能的实现=N*Tier1(软硬件解决方案)”,却也在一定程度上限制了主机厂自主定制开发的权利。


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传统供应链格局被颠覆,软件实力成为制胜关键。在“软硬件共同定义时代”下,EE架构逐步升级为集中式架构,软硬件的解耦从软件应用层的分离到整个软件架构的打通,软件成为主机厂实现创新的突破口。此时,主机厂已不再满足于传统的“黑盒模式”,希望能借此变革掌控功能实现所需的软件部分。因此,具备自主研发能力的主机厂可跨过Tier1直接与具有软件实力的Tier2合作,带动Tier2地位向Tier1转移,打破了原有传统的垂直供应链格局,发展为扁平化网状模式,即“整车功能的实现=主机厂(软件)+Tier1(软件/硬件)/Tier2”。


科技公司入局,成为供应链中新一代Tier1。以华为、BAT为代表的科技巨头,利用自身技术的优势切入智能汽车领域,通过为主机厂提供智能汽车解决方案、增量部件、开源软件平台等方式与其进行开放合作,形成优势互补、多方合作的产业布局。同时,原本处于Tier2位臵的软件企业可能跃升至Tier1,甚至Tier0.5,或将成为智能汽车产业链中强有力的竞争者。


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汽车产业边界不断向外扩展,主机厂向移动出行服务商角色转化,驱动产业链从垂直链条结构趋向交叉网状出行生态圈。随着EE架构、OTA技术的成熟,汽车的出行功能从单纯载人升级为“移动第三空间”共享出行方式,主机厂新增移动出行服务商角色,在为其他出行服务商供应车辆的同时,自身也能够为用户提供共享出行服务,汽车产业进入跨界融合阶段,多个产业共同打造未来移动出行的新业态。


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价值链的转移:汽车成为新一代消费电子


汽车的单体价值量远超于手机,其所带来的产业性机会更为明显。智能手机的市场规模远远不及传统汽车市场,根据IDC、国际汽车制造商组织的资料显示,其通过手机出货量与汽车出货量进行测算,结果显示传统汽车的市场规模(1.8万亿美元)已是智能手机(5000亿美元)的3倍以上。我们在结合以上数据,以及对于智能汽车趋势的理解下进行综合判断,认为在“新四化”的背景下,随着智能网联化的驱动,智能汽车的市场规模不仅仅只是延续,更有望实现大幅的超越,而软件的价值将是其中最大的增量。


在智能网联化驱动下,EE架构的革新驱动汽车价值的重心从硬件向软件转变,软件成为智能汽车产业的关键,驱动软件市场规模的增长。在Automotive News Europe资讯中NVIDIA创始人兼首席执行官黄仁勋表示:“汽车制造商的业务模式将从根本上发生改变。到2025年,许多汽车主机厂业很有可能以接近成本价的价格销售汽车,并主要通过软件为用户提供价值。”根据麦肯锡的预测,汽车软件市场规模从2020年的340亿美金攀升至2030年的840亿美金,期间的CAGR为9%。从细分市场来看,OS and Middleware、ADAS and AD软件市场规模增长最为迅速,2020-2030年期间的CAGR均达到11%,超过软件市场规模整体复合 增速,预计在2030年分别达到80亿美金、430亿美金的市场空间。




汽车成为新一代的电子产品,由软件+硬件重新定义。在“新四化”浪潮的推动下,汽车在传统硬件时代的机械属性将逐步转变为具有机械功能的电子产品,从以硬件主导向软硬件共同主导的定义上发生着根本性的改变。根据麦肯锡的预测,至2030年全球汽车市场,软、硬件的占比将分别达到30%、41%。其中,软件的占比较于2016年提升了近3倍。但需要注意的是,在“软硬件共同定义时代”中,硬件价值虽然被逐渐弱化,但其依然是汽车的重要根基,软件的迭代更新仍需要在依靠“硬件预埋”下,才能保证其后续升级的实现。


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优秀案例分享


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中科创达:全球领先的智能座舱软件解决方案提供商


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1、智能座舱、智能驾驶双向布局,未来成长性凸显。

(1)在智能座舱方面:根据高工智能汽车研究院数据显示,2020年1-6月数字化智能座舱功能的平均渗透率从去年同期的23.95%上升了近10pct,达到33.11%,其中,L0/L1功能已实现普及,L2/L3功能也已进入了导入期。特别是芯片算力的能力是决定能否实现智能座舱中高阶功能的关键,而高通作为其中领先厂商,其智能座舱芯片的渗透不断走高。同时伴随其芯片认可度及算力的提升,公司获得平台开发机会将相继出现且单体价值也有望再度提升。

(2)在智能驾驶方面:2020年6月公司与滴滴合作开发的DMS、ADAS等智能安全驾驶方案正式发布,打通了智能座舱和智能驾驶两大技术,并成功将安全智能驾驶产品融入进用户驾驶过程中,为客户提供了稳定且值得信赖的智能安全驾驶方案。公司目前在智能驾驶功能上已有积累,而随着高通芯片在智能驾驶中的布局(已与长城合作面向L4的高端车型),未来公司在智能驾驶方面的成长性更值得期待。


2、5G开启商用,IoT将成为公司业绩核心增量点。

公司作为高通在中国的重磅合作伙伴,其合资子公司创通联达在基于高通芯片下深度定制机器人、无人机和VR等业务,并于2020年7月在基于5G模组TurboXT55创新推出5G开发套件。随着5G商用序幕的拉开,下游物联网应用产品将获得巨大成长机遇。其中,以VR/AR为例,根据IDC预测,至2024年全球VR/AR出货量将达到7670万台,年复合增速为81.5%。在基于高通芯片的优势下,下游物联网需求的井喷将为公司业绩增长奠定基础。


德赛西威:车机先行者,加码智能网联


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德赛西威是国内车载信息娱乐系统先行者,先合资后独资,24年的合资经历为公司导入了核心稳定、高瞻远瞩的管理层、提供了一定的技术储备以及优质的合资与外资主机厂客户资源,使其具备明显先发优势。公司不止步于传统车载信息娱乐系统业务,目前正在夯实主业的基础上深化智能座舱、ADAS和车联网三大战略布局。


智能座舱量价提升,已斩获先发优势。根据盖世汽车研究院预测,2020-2023年,全液晶仪表盘渗透率将提高17%,车载信息娱乐系统渗透率将提高25%,我们预计公司智能座舱业务将持续加速,并从中高端延伸至中低端车型,覆盖更多车型。同时,根据中国产业信息网数据显示,智能座舱单体价值量从1500元左右攀升至9000元左右,其价值量不断提升。公司与高通合作的“一芯多屏”产品已率先量产,并且为新客户一汽丰田和广汽丰田多款平台化车型配套的车载信息娱乐系统产品也预计于2020年底起实现逐步量产,结合单体价值量的提升,公司业绩将得到稳定的保证。


ADAS产品陆续量产,业务有望持续放量。德赛西威率先布局ADAS市场,具有360环视、自动泊车、域控制器、车道偏离、自动刹车系统等ADAS的丰富产品。其中,360环视、自动泊车等产品相继进入量产阶段,已在吉利、奇瑞的高端车型上投入使用。国内市场中,英伟达选择与公司合作,将Xavier用在其L3级别自动驾驶域控制器产品上,并且已在小鹏汽车上实现量产。此外,77G毫米波雷达产品也有望获得自主品牌主机厂的订单,为公司带来业绩增量。


写在最后

智能汽车将提高车辆利用率,降低汽车总销量,减轻汽车对环境的污染。根据谷歌无人驾驶汽车团队的统计,传统汽车在大部分时间内(96%)处于空闲状态,利用率较低。无人驾驶汽车可以按照时间顺序依次供需要的人使用,因此可以更好地统筹安排家庭内车辆使用,提高车辆的使用效率,减少车辆消费总量,有效减少碳排放。另一方面,智能汽车可以根据实时路况自动选择到达目的地的最优路径,能源消耗更少。


智能汽车是继智能手机后又一划时代的颠覆,但其所带来的规模性影响以及市场增量都将远超手机。在未来,政策驱动+通信技术+基础设施等多重配套完善及共振下,智能汽车产业将达到新高度。

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汽车软件智能汽车汽车硬件

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