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汽车智能座舱专题报告智能时代增量价值核心

来源:在线软件 时间:2022/12/11

(报告出品方/作者:海通证券,杜威)

1.智能座舱:“软件定义汽车”先行者

1.1智能座舱加速上车,智能电动车引领风潮

现阶段传统座舱正逐步向智能座舱形态转变。我们认为,座舱智能化趋势下,“一芯多屏多系统”、语音识别、手势控制、液晶仪表、HUD、DMS以及ADAS融合等功能不断丰富。智能座舱给用户带来了更直观、更个性化的体验,搭载率有望加速提升。

蔚来ET7搭载高通第三代汽车数字座舱平台。年1月9日蔚来NIODay正式发布智能电动旗舰轿车ET7,在智能座舱方面,该车将搭载高通第三代汽车数字座舱平台,具备5G/Wi-Fi6/UWB等最强车载互联与通讯功能,搭载12.8英寸AMOLED中控屏,7.1.4沉浸声系统(23个扬声器)。

上汽智己搭载上山若水IMOS智能操作系统。年1月13日智己汽车举办全球品牌发布会,正式发布了高端智能纯电动车汽车品牌“IM智己”。在智能座舱方面,智己汽车采用上善若水IMOS智能操作系统,能够实现流畅无界的宽屏体验,通过多核异构实现中央智慧调配,屏幕由39”智慧场景屏和12.8”智慧中枢屏组成。

1.2智能座舱渗透率提升底层逻辑分析

我们判断,在软件定义汽车的大背景下,智能座舱能够集成更多的信息和功能,做到更好的交互,给用户带来更直观、更个性化的体验,成为整车智能的先行者。智能座舱渗透率提升的底层逻辑如下:

1)智能座舱是车企激烈竞争阶段重要的差异化卖点。整车智能化、电动化转型升级阶段,车企之间的竞争愈发激烈,Tesla破局,造车新势力紧密跟随,自主龙头加速进击,合资车企寻求转型,智能座舱成为短期车企旗舰车型寻求突破的重要差异化卖点。

2)智能座舱是车企后续获取用户数据、流量变现、FOTA收费的重要端口。“软件定义汽车”行业变革大趋势下,中长期汽车行业商业模式或面临变革,有望从“卖硬件集成”的“一次性交付”向“卖软件服务和数据流量”的“多次、持续性收费”模式转变,智能座舱作为车端重要的用户数据收集、流量变现端口,受到整车厂和Tier1的高度重视。

3)相比于智能驾驶在法律法规、技术路径等方面的不确定性,智能座舱商业化进度更易推进。

2.智能座舱打开行业价值增量空间

2.1智能座舱软硬件结构拆分

“一芯多系统”智能座舱软硬件架构。“一芯多系统”智能座舱软硬件架构可分为智能座舱芯片SoC(Hardware)、Hypervisor、车载操作系统、中间件(Middleware)、上层应用程序以及

HMI外设硬件等结构。

2.1.1智能座舱芯片SoC:高通几乎垄断高端市场,国内供应商加速布局

智能座舱芯片:高端座舱芯片以高通、英特尔、瑞萨为主,中低端有恩智浦、德州仪器、意法半导体等,国内华为、芯驰科技、地平线等加速入局。

2.1.2Hypervisor:“一芯多系统”结构核心,QNXHypervisor应用较多

Hypervisor是运行在物理服务器和操作系统之间的中间层软件,将操作系统和硬件剥离的方法,使得多个操作系统可以共享一个硬件系统。Hypervisor虚拟化并提升了系统的稳定性和安全性,提高了闲臵资源的利用率。

Hypervisor技术的引入,使得硬件和软件资源可以按照产品需求,灵活的在不同的GUESTOS中分配。在智能座舱域控制器中,由于针对不同功能有不同级别的要求,从而需要不同的操作系统来支持。比如QNX负责仪表,保证仪表功能;Android系统提供信息娱乐功能,RTOS提供实时性功能。而基于Hypervisor的系统架构,则能灵活的配臵出多个不同的操作系统,运行在一个域控制器上,并能高效的协调域控制器里的不同功能,通信和协作。

通过QNXHypervisor,可以安全地整合多个操作系统,使其在同一SoC上共存,使用独特的QNXOS微内核体系结构构建,并将安全关键组件与非安全关键组件分开。与安全相关的组件在一个操作系统上运行,而非安全相关的组件则在虚拟机上的另一个操作系统上运行。通过具有最高安全合规性和预认证水平的管理程序技术,可以减少安全认证时间和成本。

2.1.3车载操作系统:底层操作系统以QNX、Linux和Andriod为主

目前阶段,底层车载操作系统形成QNX、Linux、Android三大阵营。不同于PC、手机这些智能终端,汽车特殊的使用环境决定了车载操作系统需满足稳定可靠的并且毫秒级实时响应的苛刻安全要求。因此,业内较为主流的车载OS产品有:QNX、Linux,以及主要应用于中控的Android。

QNX是一款安全性和稳定性极高的微内核实时操作系统,在工控领域拥有近40年的使用经验,被广泛应用于汽车、医疗、轨道交通、核电站、航空航天等对安全性、实时性要求较高的领域。在汽车领域,QNX是全球第一款通过ISOASILlevelD安全认证的车载操作系统,在全球市场的占有率超过50%。

Linux是一款开源的高效灵活的操作系统,与QNX相比最大优势在于其为开源软件,具备很大的定制开发灵活度。特斯拉就是在Linux基础上开发出了完全适配旗下车辆的车载系统,阿里的AliOS也是基于Linux开发。年,由Linux基金会赞助的开源车载系统AGL(AutomotiveGradeLinux)项目发布2.0版本,致力于为汽车厂商和驾驶员提供基于Linux的全新车载娱乐系统支持。

近年来,随着移动互联网智能生态的高速发展,Android系统积累了海量精品的内容和应用,将这些应用移植到车机上,使安卓迅速成为主流车载OS之一。虽然,年5月谷歌宣布对欧洲手机安卓系统收费让车载OS市场嗅到一丝危机,但是其丰富的内容、精美的界面及延续自手机的用户习惯,都足以令Android挑战车载OS领域QNX和Linux两家独大的局面。

2.1.4中间件:介于操作系统和应用软件之间,智能座舱下价值凸显

中间件(Middleware)是基础软件的一大类,在操作系统、网络和数据库之上,应用软件的下层,总的作用是为处于自己上层的应用软件提供运行与开发的环境,帮助用户灵活、高效地开发和集成复杂的应用软件。在不同的技术之间共享资源并管理计算资源和网络通信。随着汽车应用要求的不断提高,软件总量也随之迅速增长,这导致了系统的复杂性和成本的剧增,为了提高软件的管理性、移植性、裁剪性和质量,需要定义一套架构(Architecture)、方法学(Methodology)和应用接口(ApplicationInterface)。从而实现标准的接口、高质量的无缝集成、高效的开发以及通过新的模型来管理复杂的系统。

我们认为,汽车智能化时代下,中间件供应商的价值凸显,以智能座舱为例,智能座舱系统的发展需要选用集成度更高的芯片,如高通、英特尔等,并接纳更多样化的操作系统如Android、Linux、QNX等,中间件企业可以帮助汽车电子领域各层级厂商加速系统的升级换代。

2.1.5应用层软件:直面用户,差异化关键

应用层程序位于智能座舱软件层次的顶层,直面用户,影响用户直观体现。智能座舱车机应用层软件通常包含地图导航、语音助手、智能座舱控制、车载通讯模块、车载应用商城APP等。我们判断,座舱智能化发展阶段,车企对应用层软件的掌控力将开始增强,车企自主开发关键应用层软件将成为趋势。亿咖通自研AI智能语音NLP。结合语法与深度神经网络,亿咖通自主研发了相当于AI智能语音核心大脑的NLP(自然语言处理系统),在丰富且庞大的语音知识库基础上,将语音唤醒、语音识别、上下文理解、语音打断、多轮对话、分区识别、定向拾音及实时上屏等技术全面整合。因此,能够精准识别驾乘者的语义,快速分析语音指令,及时做出正确的反应。

基于ECARX全栈语音云方案,领克06语音助理可支持50个以上的垂类场景,涵盖了天气询问、酒店、机票/火车票、历史、人物、新闻查询等多领域的出行服务,支持查询室内室外环境、设备状态、室内温度、湿度等。领克06智能语音功能可实现语音对话实时上屏,实现智能语音云端数据处理、多轮会话、智能纠错、自定义回复、声源定位、定向拾音、可打断对话等,同时支持跨垂类语音回复,交互更加多元化,用近似人的表达方式,实现自然顺畅的全语境对话。除此之外,针对语言人机交互延迟的视觉、网络基础以及语言链路上做了大量优化,平均响应速度提升30%。

2.1.6HMI外设硬件:车机大屏化、多屏化,HUD迎来爆发期

车机大屏化、多屏化趋势拉动单车价值量提升。我们认为,造车新势力的车机具备较强示范效应,随着特斯拉中控大屏、理想ONE四屏交互等产品的推出,车机将向大屏化、多屏化趋势演进,车机系统单车价值量具备较大提升空间。

HUD前装搭载开始加速。根据高工智能汽车研究院监测数据显示,年1-6月中国市场在售新车(合资及自主品牌)HUD的前装(标配)搭载上险量为25.4万台,搭载率为3.38%;年1-10月HUD的前装(标配)搭载上险量为57.78万辆,同比+.67%,搭载率为3.97%。据大陆集团抬头显示器市场发展预测数据显示,预计在年全球HUD装机量达到万台。产品以W-HUD为主,年接近万台,AR-HUD份额将迅速增长。

AR-HUD引领合资座舱智能化新风尚。国产化的大众ID.4上搭载了AR-HUD增强现实抬头显示,可以将虚拟显示与显示情景融为一体,例如,转向建投被投影在恰当的现实车道上,指示驾驶者转向。9月2日新一代奔驰S级正式全球首发,新一代奔驰S级搭载了集成AR现实增强功能的HUD抬头显示功能,这项功能除了能提供常见的导航信息和行驶信息外,还增加了动态箭头指示功能,能结合路况实现更为直观和安全的导航信息。

长城、吉利引领自主品牌W-HUD搭载风潮。长城第三代哈弗H6搭载10.25英寸数字仪表、12.3英寸中控仪表屏和HUD全彩抬头显示屏,均可实现语音控制,实现三屏联动;长城哈弗大狗也搭载率更先进的W-HUD,通过光学投影,在风挡玻璃上显示车速、导航等行车信息,提升科技感和行车安全性。吉利11月上市的家轿颠覆者星瑞搭载7.5英寸HUD,集成显示安全预警、导航、蓝牙多媒体通话等多种行车信息;此外领克05、星越、豪越、几何C等车型均标配W-HUD产品。

2.2核心价值增量一:座舱域控制器对Tier1稳定量产能力要求更高

我们认为,智能座舱下“一芯多系统”结构的出现,不仅对主芯片SoC的算力、功耗、接口种类和数量等性能指标提出了更高的要求,也对Tier1集成和稳定量产域控制器的能力提出了更高的要求,具备量产经验的头部Tier1有望受益,智能座舱趋势下中控和仪表集成供应成为趋势,市场集中度有望进一步提升。

以延锋科技的域控制器产品为例说明Tier1设计和量产座舱域控制器的难点。延锋科技推出的域控制器产品具备超高的处理能力,采用8核心中央处理器,最高主频2.4Ghz,可以完美保证多屏互动操作如流水般顺畅。

电源完整性要求:为了实现处理器高速运算,需要提供给处理器稳定强大的电源。这个非常有难度,举个例子,处理器的APC模块的电源的瞬态值就高达14A,如何保证电源在全温度范围内(-40℃~85℃)输出正常稳定,且处理器有十多个电源需要同时保证全温度稳定运行,这是一个挑战。因此,在设计的最初,电子团队就优先评估电源完整性,通过优化电源平面和合理布局旁路电容,最终达到PDN阻抗94.3mΩ(MHZ)的优异成果。

信号完整性要求:域控制器采用高带宽高速DDR,最高主频Mhz,完美保证多屏互动功能正常运行,不卡顿,不死机。同上,为了保证DDR完美运行,在设计的最初,电子团队把信号完整性放在第一优先级,严格把控基板叠层设计和高速信号走线,最终实现SI仿真一次性通过。

2.3核心价值增量二:车机操作系统定制化开发成为趋势

我们认为,虽然当前阶段车机底层操作系统仍以QNX、Linux、Android为主,但在底层操作系统上进行二次开发,形成具有品牌特色的定制化车机操作系统将成为主机厂智能座舱软件竞争的发展趋势。

车企开发自主车载系统方式主要有三种。

1)标准的定制化操作系统:从系统内核到应用程序层进行深度重构,将硬件资源进行整合优化;

2)ROM方式:基于需求定制汽车服务及以上层级,下层则基于Android等系统自由架构;

3)超级APP方式:只在应用层调用系统已有接口实现相关功能,其余层级则完全沿用已有系统架构。

吉利依靠亿咖通科技开展车机操作系统定制化开发。亿咖通科技(简称“ECARX”)是吉利控股集团战略投资、独立运营的汽车智能化科技公司。目前,亿咖通科技为吉利汽车深度定制开发的吉客智能生态系统(简称:GKUI)已拥有超过万4G在线用户,成为业内用户数增速最快的智能网联系统,并将以每年万以上的用户量持续增长。

长城通过与腾讯、仙豆智能合作布局智能座舱。仙豆与哈弗共同研发的Fun-life系统,集成腾讯生态车联网产品TAI2.0、TAI3.0,3个月内两款产品已分别搭载在哈弗F5和F7上。

作为仙豆首款上车产品,Fun-Life系统聚焦用户体验,通过服务即桌面、

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