智能汽车深度报告之一：整车架构变革国产域控制器厂商迎发展良机.pdf

1 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 整车架构变革， 国产 域 控制器 厂商 迎 发展良机 智能 汽车深度报告 之一 行业深度研究 | 汽车 证券 研究报告 2021 年 11 月 01 日 行业评级 超配 前次评级 超配 评级变动 维持 近一年行业走势 相对表现 1 个月 3 个月 12 个月 汽车 9.90 7.93 25.82 沪深 300 0.87 2.03 4.55 分析师 雒雅梅 S0800518080002 联系人 罗炜宁 相关研究 汽车：新产品新技术乘政策东风，自主龙头争 混动赛道 中国市场混动汽车系列专题 2021-10-12 2021 年汽车消费专题报告 2021-10-11 系列之一 2021-08-28 -6% -1% 4% 9% 14% 19% 24% 2020-11 2021-03 2021-07 汽车 沪深 300 Tabl e_Title 核心结论 Table_Summary 汽车电子电气架构正向集中式发展。 域集中式架构是行业公认的汽车 EE 架构变革方案，“中央集成 +区控制器”架构将是长期趋势，远期形态或 为车 -云互通模式。目前大多数整车厂处于分布式向域集中式架构发展的 路上，“中央集成 +区控制器”架构是汽车 行业 未来 5年研发重点 。 整车 EE架构变革推动域控制器市场快速增长。 域控制器功能由主控芯片、 系统软件（操作系统、中间件）和应用算法协同实现。域控制器将充分受 益于整车 EE架构变革及智能汽车发展， 根据 麦肯锡 预测 ，全球域控制器市 场规模在 2030年有望达到 1560亿美元，其中自动驾驶 +智能座舱域控制器 市场规模有望达到 710亿美元，约占域控制器总市场的 46%。综合佐思汽研、 盖世汽车数据，预计 2025年国内乘用车自动驾驶 /智能座舱域控制器年出 货量将分别达到 400/500万套，前装渗透率分别将超过 14%/18%。 自动驾驶域控制器是智能汽车核心部件。 AI芯片是自动驾驶域控制器实 现功能的关键，国外厂商如英伟达、高通是主力，国内华为、地平线和黑 芝麻等公司在起步阶段。域控制器行业呈现整车企业、科技公司、 Tier1 三方玩家各显身手的竞争格局，其中少数领先车企实现自动驾驶域控制器 自研， 而 具备域控制器软硬件全栈能力的 Tier1有望取得领先， 其中 国内 Tier1以大算力 芯片 寻求差异化突破 ， 科技公司 则 以软件开发优势切入域 控制器供应链，未来我们认为三方合作研发是必然趋势。 智能座舱域控制器提供座舱的软硬件支持。 “一芯多屏”是目前智能座 舱域控制器发展共识，座舱芯片主力仍是高 通、英伟达，国内华为、地平 线、芯驰科技等公司也已切入车企供应链。 主机厂 目前座舱域控制器的 软 件和系统开发能力欠缺，科技 /芯片公司 的 车规级应用和硬件集成经验不 足 ， Tier1将发挥关键桥梁作用， 其中国内 Tier1在快速渗透 ，已获得多个 品牌车型的订单 。 能 提 供全套座舱方案的 Tier1可 为整车企业提供更多差 异化的增值服务， 有望获得行业优势地位。 投资建议： 整车 EE架构变革 推动 域控制器 行业快速增长，自动驾驶及智能 座舱域首先获益，国产厂商迎发展良机 。 其中 AI芯片是域控制器核心，建 议关注英伟达、高通以及国内自主 AI芯片厂商地平线、华为等；域控制器 领域重点推荐英伟达赛道的德赛西威 (002920.SZ)，建议关注东软集团 (600718.SH)、均胜电子 (600699.SH)、华阳集团 (002906.SZ)、中科创达 (300496.SZ)等 。 风险提示： 智能汽车发展不及预期，整车 EE架构变革不及预期 ， 芯片断供 风险 。 行业深度研究 | 汽车 2 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券 2021 年 11 月 01 日 索引 内容目录 一、汽车电子电气架构正向集中式发展 . 4 1.1 汽车电子电气（ EE）架构集中化是必然趋势 . 4 1.2 目前域集中式架构已形成行业共识 . 5 1.3 “中央集成 +区控制器 ”架构是汽车行业未来 5 年研发重点 . 6 二、 EE 架构变革推动域控制器市场快速增长 . 8 2.1 域控制器技术关键是硬件强大的计算能力与软件的标准化支持 . 8 2.2 硬件： SoC 芯片代替 MCU 芯片实现强大算力 . 9 2.3 软件： SOA 软件架构实现软硬件解耦及软件标准化 . 10 2.4 预计域控制器市场规模 2030 年达 1500 亿美元 . 12 三、自动驾驶 域控制器是智能汽车核心部件 . 13 3.1 AI 芯片量产是自动驾驶域控制器实现功能的关键 . 14 3.2 竞争格局：整车企业、科技公司、 Tier1 三方玩家各显身手 . 15 3.3 行业趋势：多方合作研发是必然趋势 . 17 四、智能座舱域控制器提供座舱的软硬件支持 . 18 4.1 “一芯多屏 ”是目前智能座舱域控制器发展共识 . 19 4.2 竞争格局：核心 Tier1 起到关键桥梁作用 . 21 4.3 行业趋势：提供全套座舱方案的 Tier1 有望获得优势地位 . 23 五、投资建议 . 23 六、风险提示 . 24 图表目录 图 1：传统分布式电子电气架构 . 4 图 2：域集中式架构基本理念 . 5 图 3：汽车电子电气架构演变路径 . 5 图 4：各功能域包含的控制模块 . 6 图 5：特斯拉 “中央集成 +区控制器 ”架构 . 6 图 6：安波福 SVA 架构 . 6 图 7：丰田 “中央 +区域控制器 ”架构 . 7 图 8：沃尔沃 “中央 +区域控制器 ”架构 . 7 图 9：大众汽车 MEB 的 E3 架构 . 7 图 10：华为 CCA 架构 . 7 图 11：长城汽车 GEEP4.0 架构 . 8 图 12：域控制器软硬件架构 . 9 行业深度研究 | 汽车 3 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券 2021 年 11 月 01 日 图 13：自动驾驶级别对应芯片算力呈指数级增长 . 9 图 14： GPU/FPGA/ASIC 等与 CPU 封装组成 SoC 芯片 . 9 图 15：软件架构变革促进软硬件解耦 . 10 图 16：国内新能源汽车渗透率不断提升 . 13 图 17：国内智能网联汽车产业 规模 2020 年达到 2556 亿元 . 13 图 18： 2030 年全球自动驾驶 +智能座舱控制器（ ECU/DCU）市场规模预计达到 710 亿美元 . 13 图 19： 2025 年中国自动驾驶域控制器出货量有望达 400 万套 . 14 图 20：英伟达芯片迭代路径 . 15 图 21：德赛西威自动驾驶域控制器发展规划 . 17 图 22：东软睿驰新一代自动驾驶域控制器 . 17 图 23：智能座舱正从 2.0 向 3.0 时代迈进 . 18 图 24： 2025 年中国智能座舱域控制器出货量有望超 500 万套 . 19 图 25：英伟达 ORIN 芯片支持 “一芯多屏 ” . 20 图 26：英伟达一芯多屏产品搭载于现代 GV60 . 20 图 27：诺博 IN9.0 智能座舱域控制器应用场景 . 22 图 28：华阳座舱域控制器应用场景 . 22 表 1： AI 芯片类型比较 . 10 表 2：各整车企业域控制器软件架构特点 . 11 表 3：主机厂加紧布局 “中央集 成 +区控制器 ”架构 . 12 表 4：主流 AI 芯片性能对比 . 14 表 5：国内外主流 Tier1 自动驾驶域控制器方案 . 16 表 6：国内 科技公司以软件开发优势切入域控制器供应链 . 17 表 7：高通与国内多个主流车企都有生态合作 . 20 表 8：外资 Tier1 均有 智能座舱域控制器布局 . 21 表 9：自主 Tier1 在智能座舱域控制器领域快速渗透 . 22 表 10：可提供全套解决方案的国内外座舱 Tier1 . 23 表 11：重点公司盈利预测及评级 . 24 行业深度研究 | 汽车 4 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券 2021 年 11 月 01 日 一、 汽车 电子电气架构 正向集中式发展 1.1 汽车 电子电气 （ EE） 架构 集中化 是必然趋势 分布式 ECU 网络是 传统 汽车重要组成部分。 1980 年代随着 IT 技术的起步和兴起，汽车 电子 化 迅猛发展， 电控单元（ ECU） 逐渐成为汽车的重要组成部分。 ECU 最 早应用 控制 发动机工作， 之后 逐渐占领了整个汽车，从防抱死制动系统、 4 轮驱动系统、电控自动变 速器、主动悬架系统、安全气囊系统，到现在逐渐延伸到了车身各类安全、网络、娱乐、 传感控制系统等 。 ECU 大多数是连接至一个或多个系统总线的网络节点 ， 最后由 控制器 区域网络 (CAN)、局域互联网络 (LIN)和 FlexRay 等与其连接的各种总线系统构成了汽车中 的分布式网络。 图 1： 传统 分布式电子电气架构 资料来源： 博世 官网 、 西部证券研发中心 但 急剧增加的 ECU 数量 带来诸多弊端。 目前随着 自动驾驶、 智能座舱等 功能的 发展 ， 汽 车装载 的 ECU 数量 急速增加。 90 年代初，平均一辆汽车上 ECU 个数不足 10 个，而现在 一辆车上的 ECU 数量 可 超过 100 个， 部分 高端汽车的 ECU 数量 甚至超过 300 个。 大量 的 ECU 带来诸多弊端： 组成 的 车载网络 规模庞大 ，使线束 成为全车第二重部件 ， 总线长 度突破 6km， 大大 增加 制造 成本与能耗， 也 造成算力的冗余浪费 ； 不同的 ECU 采用不同 的 嵌入式 OS 和应用程序 Firmware，由不同 Tier1 提供， 无论是汽车功能的开发还是后期 的维护升级，车企均需要和这些供应商分别沟通协作，过程繁琐，汽车开发周期也因此拉 长，人力物力成本随之增长 ； 软硬件强耦合， 语言和编程风格迥异， 功能更新需同步升级 软硬件， 导致没法统一维护和 OTA 升级 ； 另外 在愈发复杂的线路中保证数据处理以及网 络安全 将 成为难题。 域 集中 式架构 是行业公认的汽车 EE 架构 变革 方 案。 为解决 ECU 数量快速增加的弊端， 行业共识是建立 以域为单位的集成化架构 ， 将分散的 ECU 集成为运算能力更强的域控制 器 （ DCU） ， 利用处理能力强大的主控芯片（多核 CPU/GPU）相对集中的控制域内原本 归属各个 ECU 的大部分功能。各个域内部的系统互联仍可使用现如今十分常用的 CAN 和 FlexRay 通信总线。而不同域之间的通讯，则需要由更高传输性能的以太网作为主干网络 承担信息交换任务。 行业深度研究 | 汽车 5 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券 2021 年 11 月 01 日 图 2： 域集中式架构基本理念 资料来源： 博世 官网 ， 西部证券研发中心 “中央集成 +区控制器” 架构 将是 长期 趋势。 为进一步提升性能，满足协同执行又减少成 本，跨域融合集中化方案应 运 而生 ,即将两个或者多个集成型域控制器合并为一个域控制器。 比如动力域和底盘域的合并、车身域与 智能座舱 域的合并 ， 座舱域和自动驾驶域 再 集成 至 同一 控制器硬件 ， 达到部分程度的 中央域控。 随着 高级别的自动驾驶 的普及， 需要更高的 信号传输效率， 强大的中央控制器将发挥更大的作用， 车中只有一个中央计算平台，区域 控制器受中央计算平台统一管理 ， 汽车将成为一部移动的超级计算机兼数据中心 。 远期 形态 或 为 车 -云 互通模式 。 当云端得到充分发展后， 车端 与 5G、边缘计算和云计算 技 术 融合，达到真正的软硬结合、数据驱动 ， 又可 形成“车 -云计算”的云端互通模式 。 图 3： 汽车 电子电气架构演变路径 资料来源： 意法半导体 官网 ， 博世 官网 ， 西部证券研发中心 1.2 目前 域集中式架构已形成行业共识 目前大多数 整车厂 处于分布式向域集中式架构发展的路上 。 虽然 不同整车厂 或 Tier1 有自 己的 域划分 方法 ， 但 基于功能域的划分 理念 大同小异， 即 相同功能属性的 ECU 归于同一 个域， 充分 发挥新技术优势，同时满足传统汽车技术规范和基本 安全 要求 ， 目前 具有较强 的普适性。 目前行业普遍认可博世的经典五域 划分： 动力域（安全）、底盘域（车辆运动）、 行业深度研究 | 汽车 6 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券 2021 年 11 月 01 日 座舱域 /智能信息域（娱乐信息）、自动驾驶域（辅助驾驶）和车身域（车身电子） 。 图 4： 各功能域包含的控制模块 资料来源： 瑞萨官网，英飞凌官网 ， 西部证券研发中心 1.3 “中央集成 +区控制器” 架构是 汽车 行业 未来 5年研发重点 “中央集成 +区控制器” 架构 集中度更高， 可以有效减少控制器和线束的数量，促使汽车 的软硬件进一步解耦，成本持续下降 。 特斯拉引领 基于 车身区域集成的架构。 特斯拉 Model S 的 电子电气 架构是 按明显的 功能 域 进行 集成 ， 到 2017 年 Model 3 发布 时 则 根据车身区域 分为了三大部分：中央计算模块 （ CCM）、左车身控制模块（ BCM LH）和右车身控制模块 (BCM RH) ， 其中中央计算模 块整合了 自动驾驶 域、信息娱乐系统域和通信系统域，左车身和右车身控制模块分别整合 了车身与便利域、底盘与安全域和动力总成域。 目前这一思路 有安波福、丰田等企业跟进 ， 如 安波福的 SVA 架 构 及丰田的中央 +区域解决方案也 采用类似的区域划分 思路 。 图 5： 特斯拉 “中央集成 +区控制器”架构 图 6： 安波福 SVA 架构 资料来源： 特斯拉官网， 西部证券研发中心 资料来源： 安波福官网， 西部证券研发中心 底盘安全 车辆制动稳定 性控制 底盘域控制 电子制动助力 器 电动停车助力 器 电动助力转向 电机控制 主动悬挂控制系 统 安全气囊系统 胎压监测系统 车内传感 车身控制 车顶控制模块 座椅控制模块 智能门控模块 智能车窗升降器 车身控制模块 后视镜模块 无钥匙启动 系统 空调控制系 统 前车灯模块 功率分配箱 雨刮器 自动驾驶 毫米波雷达 惯性导航 G PS 摄像头 激光雷达 动力总成 电机 变压器 减速器 加热器 电驱桥 整车控制器 电控 车载充电机 电驱系统 电控系统 座舱控制 集成液晶仪表 中控多媒体 副驾驶信息娱 乐 行业深度研究 | 汽车 7 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券 2021 年 11 月 01 日 图 7：丰田 “ 中央 +区域控制器 ” 架构 图 8： 沃尔沃 “ 中央 +区域控制器 ” 架构 资料来源： 丰田官网， 西部证券研发中心 资料来源： 沃尔沃官网， 西部证券研发中心 其他 企业则 更多 采用 功能域 集成的架构 。 如大众 MEB 平台 推出的 E3 电子电气架构， 不 像是特斯拉那样根据左中右位置划分， 而是根据功能集中划分为三域，即 车辆控制域 （ ICAS1）、智能驾驶域（ ICAS2）和智能座舱域（ ICAS3） 。 其中中央计算平台整合车身、 网关、空调、 EV、动力底盘、 ADAS 功能 。华为也推出了类似的 CCA 架构，包括 MDC 智能驾驶 平台 、 CDC智能座舱平台和 VDC整车控制平台 。 长城 将于 2022年推出 GEEP 4.0， 也将 达到 准中央 式架构， 包括三个计算平台 ： 中央计算、智能座舱、自动驾驶平台 ， 计划 在 2022 年推出。 图 9：大众 汽车 MEB 的 E3 架构 图 10： 华为 CCA 架构 资料来源： 大众 汽车 官网 ， 西部证券研发中心 资料来源： 华为 公司官网 ， 西部证券研发中心 行业深度研究 | 汽车 8 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券 2021 年 11 月 01 日 图 11： 长城 汽车 GEEP4.0 架构 资料来源： 长城汽车 公告 ， 西部证券研发中心 二、 EE架构变革 推动 域 控制器 市场快速增长 域控制器是集中式架构的核心 。 集中式 EE 架构 将分散的 ECU 集成为运算能力更强的域 控制器（ DCU）， 域内大部分功能将 由 域控制器 控制实现。 域控制器 利用处理能力强大的 主控芯片（多核 CPU/GPU） 计算，通过系统软件 （操作系统、中间件） 和应用算法 实现 对域内功能的 集中控制 。 2.1 域控制器 技术关键是 硬件 强大 的 计算能力与软件 的 标准化支持 1） 主控芯片提供强大的硬件计算能力。 通过多核 CPU/GPU，可获得 强大的硬件计算能 力，使得更多核心功能集中在域控制器内，系统功能集成度大大提高，这样对于功能感知 与执行硬件要求降低。 2） 系统软件（操作系统、中间件） 提供标准化开发平台。 操作系 统 主要负责对硬件资源进行合理调配，以保证各项功能的有序进行 ，并 提供丰富的 标准化 软件接口支持 ，支撑上层的应用算法 。 3） 大量的应用算法提供更多功能体验。 更灵活的 整车 OTA 可带来应用算法的不断增加更新， 使车企有能力为用户提供不断迭代升级的功 能体验。 行业深度研究 | 汽车 9 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券 2021 年 11 月 01 日 图 12： 域控制器软硬件架构 资料来源： 中国软件 评测 中心， 西部证券研发中心 2.2 硬件： SoC芯片 代替 MCU芯片 实现强大算力 SoC 芯片 可更好提供 汽车智能化所需的算力。 在 ECU 时代 核心 是 MCU 芯片 ， 进入 DCU 时代汽车智能化程度大幅增加， 运算处理复杂度呈指数级增加 ， 如 L4 级 以上 自动驾驶所 需 算力 或 将超过 700TOPS， 且 整车厂 在智能化功能开发过程中， 往往 先 预埋高 性能 硬件， 通过 算法软件 实现 功能更新 ， 需要 DCU 主控芯片 有更强的多核、更大的计算能力 。 不同 于以 CPU 为主的 MCU 芯片， SoC 芯片集成了 CPU、 AI 芯 片 （ GPU、 FPGA、 ASIC） 、 深度学习加速单元（ NPU）等多个模块 ， SoC 芯片算力主要来自于 AI 芯片 。 其中 以图像 运算为主的 GPU 相比 CPU 拥有 明显 更多的计算单元，帮助 SoC 芯片获得 比 MCU 明显 更强的算力优势 ， 因此 DCU 采用 SoC 芯片成为主流趋势 。 图 13： 自动驾驶级别对应芯片算力呈指数级增长 图 14： GPU/FPGA/ASIC 等与 CPU 封装 组成 SoC 芯片 资料来源： 高通 公司公告 ， 西部证券研发中心 资料来源： 中国软件 评测中心， 西部证券研发中心 行业深度研究 | 汽车 10 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券 2021 年 11 月 01 日 目前 SoC 芯片中 GPU 为主力 ， ASIC 有望在软件算法成熟 稳定后 成为主流 。 GPU 运算 优势明显，且在消费电子领域多年应用， 通用性强 ， 开发难度相对较低，因此在目前及未 来一段时间都将占据主流地位。 为弥补 GPU成本高、功耗大的劣势，又引入 定制化的 FPGA 芯片和 ASIC 芯片。 FPGA 是半定制型芯片，相比 GPU 有明显的性能和能耗优势， 但量 产成本高； ASIC 是定制化芯片， 需要定制化的研发，设计研发周期较长、资金需求较大， 在 当前 技术路线尚不明确 情况下 大规模流片的性价比不高 ，因此目前二者在 AI 芯片 中 均 是补充作用。未来 当软件算法技术路线大 部分 标准化 后，高性能、功耗低、量产成本低的 ASIC 将对 GPU 形成替代作用，成为主流 AI 芯片。 FPGA 结合能耗和功能可 修改优势， 对 GPU 和 ASIC 将形成长期补充作用 ，保持一定市场份额。 表 1： AI 芯片类型比较 GPU FPGA ASIC 定制化程度 通用型 半定制化 定制化 灵活性 好 好 不好 成本 高 较高 低 编程语言 /架构 CUDA、 OpenCL 等 Verilog/VHDL 等硬件描述语言、 OpenCL、 HLS / 功耗 大 较大 小 主要优点 峰值计算能力强、产品成熟 平均性能较高、功耗较低、灵活性强 平均性能很强、功耗很低、体积小 主要缺点 效率不高、不可编辑、功耗高 量产单价高、峰值计算能力较低、编程语言 难度大 前期投入成本高、不可编辑、研发时间长、 技术风险大 资料来源： 赛迪 公司报告 ， 西部证券研发中心 2.3 软件： SOA软件架构 实现 软硬件解耦 及软件标准化 通过 SOA 架构促进软硬件解耦 和软件接口标准化 。 早期的车内嵌入式软件没有统一标准， 基础软件和应用软件强耦合，不具可移植性 。 AUTOSAR Classic 的应用，对嵌入式基础 软件的接口进行标准化，让应用开发者基于统一的基础软件接口进行应用开发。目前采用 SOA（ Service Oriented Architecture） 软件服务架构的应用打通了车内的电子电气架构的 壁垒，进一步对嵌入式应用软件的接口 (即服务接口 )进行了标准化，让 APP 开发者基于统 一基础服务接口进行应用的迭代开发，隐藏了不同车型配置下应用软件的差异，真正做到 了整车级软件接口的 标准 和 开放 。 汽车行业 未来 有望 复制 PC 和智能手机的“底层硬 件、中间层操作系统、上层应用程序”的软件分工模式，上层 应用 开 发者 可专注于应用开 发， 无须关注底层硬件架构。 图 15： 软件架构变革促进 软硬件解耦 资料来源： 联合电子 官网 ， 西部证券研发中心 行业深度研究 | 汽车 11 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券 2021 年 11 月 01 日 整车企业将系统软件作为发展重点 。 目前 汽车软硬件解耦处于发展初期， 而 系统软件（操 作系统和中间件）是实现 SOA 架构的底层软件组件 ， 整车企业 纷纷将 操作软件和中间件 作为发展重点 ， 致力于定义更统一的中间件通信和服务，以降低开发成本和系统复杂度 。 主机厂大多在 Linux、 QNX 和其他 RTOS 等内核基础上形成支持应用开发的操作系统，如 Tesla.OS、大众 VW.OS、戴姆勒 MB.OS、 BMW-OS、丰田 Arene 等。 而系统软件 操作协 议从 Autosar Classic 向 Adaptive Autosar 转变 。 表 2： 各整车企业 域控制器 软件 架构特点 车企 软件架构 通信架构特点 操作系统 特斯拉 操作系统、中间件、应用软件自主开发，基于 Linux 系统自建分层、模块化基础软件平台 采用以太网 +CAN 自研 Version（ 基于 Linux） 大众 Classic AutoSAR+Adaptive AutoSAR 混合的 SOA 架 构 E3 架构骨干网采用以太网 VW OS 系统，兼容 Linux/QNX 内 核 宝马 Classic AutoSAR+Adaptive AutoSAR 混合的 SOA 架 构 千兆以太网、 、 UWB 超宽带技术 BMW-OS（基于 Android）， iDrive （ QNX） 奔驰 基于 英伟达 DRIVE AGX Orin 计算平台，支持 FOTA 和 SOTA， 2024 年开始 基于 英伟达 Nvidia Ampere 超 级计算架构 / 目前是 MBUX 系统，计划于 2024 年推出 MB.OS 操作系统 丰田 Classic AutoSAR+Adaptive AutoSAR 混合的 SOA 架 构 最大程度减少线束长度，降低线束设计复 杂度，减重降本，提高产线自动化 / 通用 Classic AutoSAR+Adaptive AutoSAR 混合的 SOA 架 构 整车 OTA / 长城 整车软件平台是混合体，中央计算平台采用异构 SOC， 分层式软件架构，软 硬 件分离，支持 FOTA 和 SOTA 将一些硬件的通信方式转变成以太网源自 服务，抽象化的解耦，改变了分配的结构； 采用独立网关 / 上汽 基于 上汽零束 SOA 软件开发平台， 有 标准化的服务接 口，最终旨在构建类似于智能手机上 IOS/安卓的开发 平台 基于以太网 / 红旗 引入 SOA 理念，设计开发整车级的分层软件架构 线束长度减少 50%以上 / 东风岚 图 2022年推出自主 SOA架构，配置中央计算平台和 SOA 软件架构，支持 5G 技术和整车 OTA 支持 5G 和千兆以太网通信， OTA 升级等 待时间较短，后续的网络续费成本较高 / 小鹏 SOA 架构（过渡阶段），形成三层交互的整车软件架 构形态，其中包含车身功能层、应用层、交互层 主干网络已经可以实现以太网 +CANFD 的数据，中央处理器与另外几个域控基本 是以以太网交互为主， CANFD 为辅的方 式 小鹏 Xmart OS（基于 Android） 蔚来 自研 软件部分，根据功能的需求来寻找合适的硬件合 作伙伴。支持 FOTA 和 SOTA 蔚来 ES8 搭载千兆以太网 蔚来 NIO OS（基于 Android） 理想 / / Li OS（基于 Linux 的内核打造实时 操作系统） 哪吒 基于 SOA 架构 以以太网为主干 / 威马 应用 SOA 平台，上线了自定义编程功能（威马快捷）， 自定义场景超 100 个，手机端和车机端同步 百兆宽带级以太网 百度 Apollo（ Ubuntu Linux 操作系 统与 Apollo 内核相结合的成果） 资料来源： 各企业公告，公开资料整理， 西部证券研发中心 行业深度研究 | 汽车 12 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券 2021 年 11 月 01 日 2.4 预计 域控制器 市场 规模 2030年达 1500亿美元 域控制器的快速发展首先取决于整车 EE 架构的更新速度，其次受益于智能汽车的快速发 展。 整车 EE 架构升级可以推动所有域控制器渗透率提升，而高级别自动驾驶功能和智能 座舱功能的需求提升，可以推动主机厂对部分区域电子电气架构进行升级从而适应自动驾 驶域控制器和智能座舱域控制器的需求。 整车企业加速布局新一代 EE 架构。 不论是功能域集成还是区域集成， “中央集成 +区控制 器”架构 已成趋势，国内外主流整车企业都在积极进行架构布局，新一代架构的量产车型 集中在 2021-2022 年推出。 表 3：主机厂 加紧布局 “中央集成 +区控制器” 架构 车企 EE 架构名称 包含的域控制器 量产车型及时间 特斯拉 Model3 架构 中央计算 +基于区域划分域控制器（前车身控制器、左车身控制器、右车身 控制器、辅助驾驶及娱乐控制模块） Model 3（ 2017） 大众 MEB 架构 车内应用服务域、自动驾驶域、座舱域 大众 ID.3（ 2021） 宝马 中央计算平台架构 中央集中 +区控制器，采用英特尔的至强服务器 CPU+3 颗 EyeQ5 共同组 成一个中央计算平台 iX（ 2021 第四季度） 奔驰 EVA 动力总成域控制器、自动驾驶域控制器、座舱域控制器、车身域控制器、 通信域控制器 2024 年下一代车型 丰田 TNGA 架构 中央集中 +区域的架构方案 / 通用 Global B 中央集中 +区域的架构方案 凯迪拉克 Lyriq（ 2022） 长城 GEEP 3.0 架构 GEEP 4.0 架构 具备 5G+影音域、驾驶辅助域、新能源域、车身域、驾控域五大域控制中 心，未来实现中央计算平台 WEY 摩卡（ GEEP 3.5 架构） （ 2021） 吉利 SEA 架构 智能座舱域、自动驾驶域和车身控制域 / 极氪 SEA、 GEEA2.0 三个功能域，分别为座舱（包括娱乐系统、空调、座椅等）、运动和能量 （底盘、动力等）以及自动驾驶，由各自的高算力 ECU 进行控制。 / 上汽零束 中央集中式架构 中央域是大脑，还有自动驾驶域、座舱域和通讯域三域 计划 2022 年量产搭载 红旗 FEEA3.0 架构 智能座舱域、自动驾驶域和车身控制域 红旗 EV-Concept（ 2023） 东风岚图 ESSA 智能电动架构 四个区域控制器 +中央控制器 岚图第三款车（ 2022 年底） 小鹏 SEPA 架构 基于 SEPA 平台架构的控制器 100%联网，包括自动驾驶域（ XPU）、座 舱域控制，整车控制器将在下一代产品中整合到某域控制器中 P5（ 2021） 蔚来 / 智能驾驶 /智能座舱域 蔚来 ES6、 ES8、 EC6、 ET7 理想 / 五大功能域 2022 年推出 哪吒 / 分为四大车身域控制器、动力域控制器以及 AI 域控制器 EP40（ 2022 年下半年） 威马 / 五大功能域 W6（ 2021 年已量产） 资料来源：各企业公告，公开资料整理，西部证券研发中心 智能 电动 汽车在快速发展。 近年来智能电动 车 表现强劲，逐渐重塑整个汽车产业链， 2020 年智能汽车市场的产业规模达到 2556 亿元，同比增长 223%。 行业深度研究 | 汽车 13 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券 2021 年 11 月 01 日 图 16：国内新能源汽车渗透率不断提升 图 17：国内智能网联汽车产业规模 2020 年达到 2556 亿元 资料来源：中汽协、西部证券研发中心 资料来源： iResearch， 西部证券研发中心 域控制器 市场规模将持续 增长，其中 自动驾驶 +智能座舱域 是发展主力 。 动力域控制器、 底盘域控制器基本继承了原来车辆的动力控制、底盘控制功能，与整车的驾驶安全直接相 关，对模块功能安全要求等级高，且 无明显新增功能，发展较为平稳。车身域 功能 有望融 合进智能座舱域，成为人车互动的一部分 。 新技术的渗透在 智能座舱域和自动驾驶域 体现 得最为明显， 集中了经济价值和附加功能，可以带给用户更优质的体验 ， 无论是主机 厂还 是 Tier1 都将率先围绕这两个市场展开布局。 根据 麦肯锡 预测 ，全球域控制器（ ECU/DCU） 市场规模在 2025/2030 年有望达到 1290/1560 亿 美元 ，其中 自动驾驶 +智能座舱 域控制器 ， 2025/2030 年 市场规模 有望达到 520/710 亿美元， 约占汽车域控制器总市场的 40%/46%。 图 18： 2030 年全球自动驾驶 +智能座舱 控制器（ ECU/DCU）市场规模预计达到 710 亿美元 资料来源： 麦肯锡， 西部证券研发中心 三 、 自动驾驶域控制器是 智能汽车核心 部件 自动驾驶域 是 智能汽车发展的 首要 功能， 其中域控制器是核心部件 。 自动驾驶域作为最复 杂的架构，如果做好了也更利于推动其他域控制单元的发展。 自动 驾驶域控制器能够使车 辆具备多传感器融合、定位、路径规划、决策控制的能力，通常需要外接多个摄像头、毫 米波雷达、激光雷达等设备，完成的功能包含图像识别、数据处理等 。 0% 1% 2% 3% 4% 5% 6% 0 20 40 60 80 100 120 140 160 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 新能源汽车销量（万辆） 新能源汽车渗透率 (右轴 ) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 2020 2025E 2030E 底盘 车身 动力 自动驾驶 +智能座舱 行业深度研究 | 汽车 14 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券 2021 年 11 月 01 日 自动驾驶域控制器 2025 年 国内 市场空间 有望 达 400 亿元 。 现阶段 自动驾驶域控制器 主要 受特斯拉 、 蔚来、小鹏等 新势力 车型拉动 ， 受供需 及政策 推动， 未来主流车企均将大规模 搭载 。 综合 佐思汽研 、盖世汽车的 测算，预计到 2025 年，中国乘用车 自动驾驶 域控制器 年出货量将达到 400 万套，乘用车前装自动驾驶域控制器渗透率将 超过 14%。 若每辆车 适配的自动驾驶域控制器售价在 1 万元，则市场空间将有 400 亿元。 图 19： 2025 年 中国自动驾驶域控制器出货量 有望达 400 万套 资料来源： 盖世汽车，佐思汽研， 西部证券研发中心 3.1 AI芯片 量产是 自动驾驶域控制器实现功能的 关键 目前自动驾驶 AI芯片市场能实现大规模量产的 厂商主力有 英伟达、 Mobileye和特斯拉（自 研 FSD） 等 ，高通 正在加速推进，国内 华为 、 地平线 和黑芝麻 等 公司 尚在起步阶段。 表 4： 主流 AI 芯片性能对比 名称 英伟达 Xavier 英伟达 Orin TESLA FSD Mobileye EyeQ5 华为昇腾 910 地平线征程 5 黑芝麻华山二号 A1000 Pro 种类 GPU GPU FPGA ASIC ASIC ASIC ASIC 单芯片算力 30TOPS 254 TOPS 72TOPS 24TOPS 256TOPS 128TOPS 106TOPS 晶体管数 70 亿 170 亿 60 亿 / / / / 功耗 30W 75W 36W 10W 350W 30W 25W 制程 16nm 7nm 14nm 7nm 7nm 12nm 16nm 资料来源：各公司公告，公开资料整理，西部证券研发中心 英伟达占据先发优势 ， 目前是 车企主要芯片供应商 。 英伟达进入自动驾驶市场 较 早， 且 技 术路径激进， Xavier 芯片 、 Orin 芯片 都是同时期 市场上算力最高 的 量产芯片 。 2021 年 4 月英伟达 又 发布 了 下一代芯片 Atlan，单 芯片 算力达 1000TOPS，预计 2023 年向开发者 提供样品， 2025 年大量装车 ， 高算力助力 英伟达在 L3 及以上等级的自动驾驶 具备 明显优 势 。 另外 此前英伟达的低能效比被认为是短板， 2022 年 即将量产推出的 DRIVE AGX Orin 解决方案能效比已经达到了 2.7，我们预计 Orin 芯片的推出和 Drive AGX Orin 软件平台 的配合，将奠定英伟达在 L3 级以上市场的先发优势。 0.0% 2.0% 4.0% 6.0% 8.0% 10.0% 12.0% 14.0% 16.0% 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 2020 2021 2022 2023 2024 2025 出货量（万套） 乘用车渗透率 % 行业深度研究 | 汽车 15 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券 2021 年 11 月 01 日 图 20： 英伟达芯片迭代路径 资料来源： 英伟达 官网 、 西部证券研发中心 高通 有望借助座舱领导地位异军突起。 2020 年 CES 大会上发布自动驾驶平台“骁龙 Ride”， 入局智能汽车领域 ， 骁龙 Ride SoC 搭载第六代高通 Kryo CPU 与第六代 Adreno GPU， 算力达 700-760TOPS，支持 L1/L2 级 ADAS 及 L2+功能 ， 如 自动 公路 驾驶，自助停车 等 ； L4/L5 全自动驾驶，用于城市自动驾驶，出租车和机器人物流 等 。高通是 智能 座舱域的领 导者， 通过座舱域和众多主机厂形成了合作关系， 有助于自动驾驶方案的推广。 Mobileye EyeQ 封闭式方案弊端显露，转向开放 。 Mobileye 对外提供摄像头 +芯片 +基础 软件 +应用算法的一体式解决 方案， 多是黑盒子模式，对于刚起步或技术能力不足的车企 来说可以缩减成本，加速车型成型并实现量产。 但软件算法是车企自动驾驶的核心能力， 主流车企需要掌握软件 开发 能力，黑盒子模式不再是优选，