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2023年汽车半导体产业发展分析报告15:座舱SoC(二)

 

导读:本文深入剖析智能座舱SoC的发展趋势,突出了两个主要方向:座舱功能集成化和域内融合。首先,在E/E架构演进和成本控制的推动下,“一芯多功能”成为未来主机厂座舱产品形态的趋势,驱动座舱运算类芯片从简单的MCU向高集成度、高算力的SoC演变。此外,域内融合的趋势下,汽车电气电子架构逐渐从域控制向整车中央控制转变,不同域之间进行跨域融合,产生一体化的中央计算SoC产品。

在第一部分中,文章探讨了“一芯多功能”的集成式解决方案,解决了多芯片通信带来的复杂性和线束用量大幅增长的问题。这种趋势推动了座舱运算类芯片的发展,从而成为行业追捧的热点,以满足座舱算力需求的急剧上升。

在第二部分中,关注了座舱SoC的主流架构。随着座舱信息娱乐系统逐渐接入互联网生态内容及服务,座舱SoC的算力需求将不断提升。多核异构成为座舱SoC的主流架构,以满足智能座舱多传感器融合、多模交互、多场景化模式等发展趋势,预计到2025年,车载算力供给相比于2015年将增长近10倍。

最后,文章探讨了域内融合的趋势。随着汽车电气电子架构的演变,不同域之间先进行合并,产生跨域融合控制器。此外,座舱SoC和智驾SoC的短期硬件方案采用多颗芯片,长期来看,随着软硬件技术的不断突破,座舱SoC和智驾SoC有望逐步融合形成单一SoC驱动的模式。这一趋势将带来更高效的汽车电子架构,符合智能汽车市场的快速发展。下面是报告1的详细内容:

二、智能座舱SoC发展趋势

(一)“E/E架构演进+成本控制”推动座舱功能集成化

“一芯多功能”是主机厂座舱产品形态的未来趋势:传统的座舱解决方案一般是“一芯一功能”,即中控、仪表、音频娱乐等系统相互独立,单一芯片驱动单一系统。随着座舱域集成更多功能和屏幕数量增加,不同系统之间连接和协调测试的复杂度提升,线束用量也大幅增长。“一芯多功能”的集成式解决方案可解决多芯片通信造成的延迟和性能问题,便于调试,可降低硬件方案成本,由于传统的MCU芯片渐渐难以满足汽车座舱算力需求的急剧上升,座舱运算类芯片从简单的MCU向具有高集成度,高算力的SoC演变,作为一芯多屏方案的计算核心,多系统运行、高算力、高安全性、高可靠性的SoC成为行业追捧的热点。

图9:座舱芯片结构演变?图9:座舱芯片结构演变

由于传统的MCU芯片渐渐难以满足汽车座舱算力需求的急剧上升,座舱运算类芯片从简单的MCU向具有高集成度、高算力的SoC演变,目前座舱域控制器运算硬件方案一般是“SoC+MCU”,其中MCU用于与其他系统的信息交互,SoC电源管理和状态监控以及提供基本的显示功能等,运行AUTOSAR系统,SoC通过隔离技术运行两类操作系统,对实时性和安全性要求比较高的安全域模块跑在QNX或者Linux系统上,对生态要求比较高的娱乐域模块跑在Android系统上,作为一芯多屏方案的计算核心,多系统运行、高算力、高安全性、高可靠性的SoC成为行业追捧的热点。

图10:座舱域控制器软硬件架构

图10:座舱域控制器软硬件架构

(二)域内融合:算力爆发,多核异构是座舱SoC主流架构

顺应智能座舱多传感器融合、多模交互、多场景化模式发展的演进趋势,汽车座舱内多块屏幕和智能交互需求的爆发式增长,作为处理中枢的座舱SoC的算力将不断提升。

随着座舱信息娱乐系统逐渐接入丰富的互联网生态内容及服务,视频、图片、音频等数据的快速处理需求对车载处理器的计算效率提出更高要求,以CPU为核心的处理器难以解决上述问题,座舱处理器将由多核异构SoC芯片组成,分别负责不同模块的运算任务,因此CPU+GPU+XPU的多核SoC芯片是目前智能座舱芯片厂商的主流内核架构。

智能座舱SoC因为涉及到人机交互等功能,相比于自动驾驶芯片,算力要求更全面,智能座舱SoC算力和需求的增长是相辅相成的,一方面,需求带动算力长期增长、另一方面,少数领先玩家,追求差异化竞争,推动算力跃迁式发展。

2018年之前,智能座舱SoC算力平级增长,2018年之后,算力的发展带给了用户更多的可能性,当前,通常CPU算力要达到60-70k DIMPS以上,GPU算力500GFLOPS,我们预计2024-2025年,算力可能会迎来一次比较大的跃迁,那么之后,相对比较平级,当高级别自动驾驶来临之后,驾驶员被解放,座舱中会衍生出更多的需求,算力需求有可能进一步跃迁。

顺应智能座舱多传感器融合、多模交互、多场景化模式发展趋势,作为处理中枢的座舱SoC的算力需求将不断提升,根据集微咨询预计,预计到2025年,车载算力供给相比于2015年增长近10倍。

图11:车载处理器算力和算力需求趋势

图11:车载处理器算力和算力需求趋势

同时随着座舱系统的用户体验指标更加强调车载应用的响应速度、启动时间、连接速度等各项性能达到手机的水平,过去28mm工艺的座舱芯片难以满足上述功能所需的算力要求,国内外厂商纷纷开发先进制程SoC。

 

(三)跨域融合:驾舱/舱泊一体化趋势下向中央计算SoC迈进

汽车电气电子架构从域控制到整车中央控制转变的过程中,不同域之间先进行合并,产生跨域融合控制器,舱泊/驾舱一体融合是目前的主流趋势、目前、博世、德赛西威等Tier 1厂商和高通、英伟达等芯片厂商已纷纷发布了下一代中央计算SoC产品,以适应快速发展的智能汽车市场。

表1:各大厂商跨城融合产品

表1:各大厂商跨域融合产品

从One Box到One Board,One SoC:短期来看,由于技术成熟度和产品可靠性的原因,目前硬件方案采用多颗SoC芯片,座舱和智驾功能分别部署在不同的PCB板上,长期来看,随着软硬件技术不断突破,当汽车E/E架构迈人中央计算式时,座舱SoC和智驾SoC有望逐步融合形成单一SoC驱动的模式,

图12:中央计算控制器硬件方案

图12:中央计算控制器硬件方案

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下期预告:

全球智能座舱SoC市场规模

*1.中国汽车技术研究中心有限公司、《中国汽车报》联合爱集微咨询(厦门)有限公司对几十家半导体企业进行了调研分析,并发布了《中国汽车半导体产业发展白皮书2023》。本文来自中国出海半导体网对于该报告的全面解读。

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