一文读懂汽车智能化

来源：梧桐投研

核心观点：

1、智能化将是汽车行业最大的变革。汽车智能化：智能驾驶+智能座舱+智能服务。智能汽车化时代，硬件的差异性缩小，产品属性将由软件主导。商业模式从“制造”升级到“制造+服务+软件”，价值创造从“生产-销售”延伸到“生产-销售-使用”全生命周期。

2、智能汽车的终局，是实现自动驾驶的智能终端。自动驾驶技术涉及感知、决策和控制三个方面，决策层能力的差异使主机厂智能驾驶技术呈现差异化。决策层中的计算平台硬件和软件开发是智能驾驶技术的核心竞争力。目前行业仍然站在高级别自动驾驶(L3+,即真正意义实现eyes off)的量产前夜。

3、智能座舱，智能座舱已顺利步入商业化阶段，目前已成为主机厂向智能终端转变过程中最先、最优的选择。

4、车载操作系统将处于“核心”和“灵魂”的位置，包括自动驾驶操作系统和智能座舱操作系统。当前主流的车载操作系统包括 QNX、Linux、Android、WinCE 四类。

5、“算力代替马力”，算力成为智能汽车竞争的重点。硬件层面：AI SoC，或称智能驾驶芯片，是整个智能驾驶硬件的核心部分。高级别自动驾驶硬件预埋成为趋势。高算力+高能效比有望成为车用AI SoC单芯片的迭代趋势。

智能汽车时代，基于电动智能产业链的领先，国内自主品牌将持续向上，最终永久性崛起。

1、传统燃油车最核心的技术壁垒在于动力总成，到了电动汽车时代，汽车动力总成切换成了最重要的电池、电动机、电控系统三部分。

2、在传统燃油车的时代，汽车卖出去功能就固定了。但是未来的智能网联汽车，在整个生命周期内是可以进行功能升级和快速迭代。

3、汽车下阶段发展将重心将紧密围绕绿色+智能两大核心主题，自动驾驶系统带动汽车产业链(电子硬件与软件市场)稳步增长。

4、智能化产生新的产品体验。如ADAS、人机互动等功能，基于这些品类的用户使用需求，未来还将延伸新的产品功能。

5、随着技术进步，汽车硬件之间的差距在缩小，例如电动化技术突破了豪华车的百公里加速性能，消费者不再需要花费高昂的代价就能够获得非常好的动力体验。

6、产品定义从燃油车时代的性能、设计、效率向互动性、体验性、自动驾驶、车联网等方向转变。每辆汽车将从过去的封闭转向开放，融入到联网平台中进行实时的信息交互。

7、如同手机行业一样，汽车也在逐渐演变成一个软件平台，支持各类应用生态系统的植入，全新的商业模式也随之而来，即预埋硬件+付费解锁软件。

8、智能服务通过全球化APP、小程序等数字产品渠道打造应用场景，为用户提供千人千面的场景化智能产品和服务，打造极致的智能用车体验。

9、传统汽车产业链中，芯片厂为Tier2，智能汽车的芯片厂有望通过直接向主机厂提供以SoC芯片为核心的车载计算硬件平台及软件开发生态环境来绕过传统Tier1，从而获得更高的行业话语权。

随着智能汽车的快速发展，“出行即服务”成为行业共识，即出行服务市场呈现用户高频使用、出行工具个性化且技术密集、出行服务价格选择多样化等特点。

1、目前面临的困难：1）自动驾驶的软硬件技术开发难度大，生产成本高昂；2）由于软硬件设备的不足带来的行车安全问题；3）监管与法规仍然有待完善。

2、智能驾驶技术涉及感知、决策和控制三个方面，决策层能力的差异使主机厂智能驾驶技术呈现差异化。决策层中的计算平台硬件和软件开发是智能驾驶技术的核心竞争力。

3、自动驾驶发展路径主要分为渐进式、跨越式和特定场景式等三种。渐进式以传统车企为主，跨越式以互联网和造车新势力为主，特定场景式则以商用车率先落地。

传统车企的渐进式：

（1）量产和安全：传统车企在成本和产量的压力下，主要停留在L2.5、L3驾驶。品牌形象对传统车企的重要性，为了安全对技术上的妥协，自动驾驶不会设计太复杂的功能和太高的最大车速。

（2）并购新兴企业：与互联网企业和新兴技术企业合作(与华为合作的车企达几十家)；收购初创企业(通用收购Cuise)。

（3）L2+早已实现，L3 启动落地(大众、宝马、广汽等车企都宣称已经推出L3落地车型和计划，但各家车企L3主要功能有所差异)。

（4）L4 乘用车研究正在路上(通用、福特都宣布跳过 L3，直接研发 L4 级自动驾驶系统)。

造车新势力的跨越式：

不以短期落地量产为目的，集中成本在实验室少量车上，拥有更高的目标并且在软件、算法和算力等方面均具有优势。特定场景的商用车领域已率先落地，乘用车领域正加速追赶。

（1）技术底蕴强：自动驾驶领域的第一第二梯队造车新势力占据大半。

（2）公共交通成布局重点：Waymo、百度、Uber、滴滴等巨头以及 ZOOX 等创业平台都有不同的 Robotaxi 服务。

（3）限定场景、商用车自动驾驶率先落地：在货运、封闭园区等封闭领域，技术需求相对较低，无人驾驶车辆可以逐步代替传统车辆，率先实现商业化。新石器、智行者、主线科技、慧拓、踏歌智行、驭势科技等初创企业均已在园区、矿区、港口、机场等限定场景下实现试点运营。

自动驾驶卡车商用已成规模(我国卡车领域领先的图森未来已经开始开发L4 级自动驾驶卡车)。

1、智能座舱主要实现的功能：图形交互、语音交互，再配以手势和面部识别及生物体征检测，需要感知来自环境数据、用户需求两方面的信息，并对信息进行处理。

2、环境数据：智能驾舱提供结构化数据输出，准确地把车内外环境信息推送到屏幕中心。

3、用户需求：智能驾舱需要具有语音、人脸以及指纹相结合的多种交互模式，准确理解驾驶员指令。

4、智能座舱已顺利步入商业化阶段，目前已成为主机厂向智能终端转变过程中最先、最优的选择。

5、智能座舱发展的两大趋势：产品差异化和软硬件升级。国内企业纷纷布局定制化开发。

（1）产品差异化：主机厂通过提供差异化功能，改善用户体验感，提高自身产品竞争力。

（2）硬件方面：屏幕将成为最主流的显示界面，并具有大尺寸、集成化与专用化的特点，此外，个性化、智能化的灯光和声效设计也将服务于辅助驾驶功能。

（3）软件方面：支持人机交互技术多元化、人格化，实现更多、更先进的交互体验。

从架构来看，智能驾驶系统分为底层操作系统、中间层以及上层系统。

1、底层操作系统：统筹汽车整个硬件、软件资源，所有应用和服务都必须在底层 OS 上运行，给用户和其他软件提供接口和环境。目前，较为主流的底层汽车操作系统有 QNX、Linux、Android，以及鸿蒙、AliOS 等中国互联网企业研发的操作系统。

2、中间层：将标准化产品接口对接到中间层平台上。向上对接应用层开发商及服务商，再将定制化开发工作集中在业务层面。

3、上层系统：由各类车厂、解决方案提供商在底层 OS 基础上为客户定制的各类个性化操作系统都属于上层应用系统。近年来，互联网巨BATH、造车新势力、整车厂均已进行布局。互联网企业依托其软件方面的经验以及多年积累的应用生态体系，在上层操作系统领域具有较大优势。

（1）阿里：国内最早入局车联网的互联网厂商，核心产品AliOS操作系统。2017年，AliOS 携手斑马网络与神龙汽车达成战略合作，推出首款合资品牌的智能汽车。2020 年 4 月，斑马网络推出的斑马智行 VENUS 系统。

（2）腾讯：构筑“四横两纵一中台”生态车辆网。2020 年 1 月，腾讯发布 TAI 3.0 生态车联网解决方案，形成了一套跨 OS、云端轻量化的车载应用开发框架，可承载 300 万量级的应用服务开发。

（3）华为：打造 5G 汽车生态圈。2020 年 3 月，华为自动驾驶操作系统获得 Safety 领域最高等级功能安全认证（ISO 26262 ASIL D），是国内首个获得 ASIL D 认证的操作系统内核，同样也是业界首个获得 Security & Safety 双高认证的商用 OS 内核。目前 HiCar 的生态合作伙伴已经超过 30 家，合作车型超过 120 款。

（4）中科创达：汽车操作系统领域龙头。致力于提供先进的智能操作系统产品、技术及解决方案。核心技术涵盖通信协议栈、深度学习、图形图像算法、操作系统优化和安全技术等多个方面。

1、汽车芯片的定义：汽车里的计算芯片，按集成规模分为MCU芯片和SoC芯片。

自动驾驶芯片演进路线为CPU→GPU→FPGA→ASIC。目前主流芯片类型中，GPU 擅长云端训练，现阶段占据自动驾驶芯片主导地位，但其功率较高且推理效率一般；FPGA 芯片算力强，但功耗高，量产成本较高，主要适用于应用场景较多的企业、军事等用户；ASIC 芯片是专门针对特定客户特定目的设置的专用芯片，只搭载一种算法，形成一种用途，首次“开模”成本高，但量产成本低。

随着汽车智能化趋势和全球消费升级，对汽车智能架构和算法算力带来了数量级的提升需求，导致汽车MCU芯片短中期出现短缺，推动汽车芯片快速转向搭载算力更强的SoC芯片。

2、自动驾驶SoC芯片三种主流技术路线：

CPU+GPU+ASIC，代表公司英伟达(以GPU为计算核心，占据面积也最大)、特斯拉(最重要的是自研的NPU，其自身也是一种ASIC，主要运行深度神经网络)

CPU+ASIC，代表公司Mobileye（其CVP针对很多传统计算机视觉算法设计的ASIC，具有功耗低等显著优势），地平线（可提供设备端上软硬结合的嵌入式人工智能解决方案）

CPU+FPGA(+GPU)，代表公司Waymo（专注于算法软件开发，其中Arria系列FPGA在未来自动驾驶算法固化后有可能被专用ASIC替代）

在自动驾驶算法尚未成熟之前，CPU+GPU+ASIC路线仍会是主流，算法完全成熟之后，AI芯片（ASIC)将逐渐取代高功耗的GPU,CPU+ASIC将成为未来商业化主流。

3、SoC芯片的竞争格局

汽车MCU芯片市场一直被国外汽车芯片巨头（恩智浦、德州仪器、瑞萨半导体）垄断，外来者几乎没有机会入局。随着汽车行业智能化趋势，一场以高级别自动驾驶SoC芯片为核心的商业大战已揭开序幕，我国地平线、黑芝麻等初创公司迎来机会。

2023/24年左右，市场将迎来主流自动驾驶芯片量产交付及其搭载车型的销量爬坡，且各芯片均可以支持L4/L5的算力要求。

我国自动驾驶SoC芯片公司有望通过开放性平台(提供开放性的软硬件平台，可以让客户自己做自动驾驶数据采集和算法训练)和本土化服务(为国内车企量身定制全方位的软硬件支付服务)，在未来竞争中获得优势。

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