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千亿赛道按下发令枪,智能座舱进阶“iPhone4” 时刻

浏览量:3220 作者:新能源自动驾驶 日期:2022-07-30

  全球汽车市场进入存量竞争时代,智能化将成为重塑汽车产品差异化的重要元素,座舱智能为重点方向。座舱由座舱电子和座舱内饰构成,为座舱智能化的核心发力点,共同实现座舱人机交互,同时与智能驾驶交互作用,最终实现人机共驾。

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  智能座舱成为短期内车企实现产品差异化且投资回报可观的方案。汽车产品从单产品生命周期发展至单平台生命周期,随着消费者需求的不断升级,对车载场景、功能和服务的需求将大幅增加,对产品迭代提出了新的诉求。罗兰贝格数据显示,电子电气架构改变带来的硬件与软件的价值提升(约+510美元),同时,IVI系统和互联互通系统单车价值量约230美元,将共同成为未来5年的价值高地。

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供需共振

  千亿空间造就智能座舱新机遇

  座舱智能化有序迭代,车载屏幕空间广阔

  智能座舱是多维部件复杂协同下的产物。智能座舱通过硬件、人机交互系统及软件集成整合发展,以驾驶信息显示系统和信息娱乐系统为核心载体,在底层软件架构的支撑下,完成人机交互相关功能,最终实现座舱智能化。

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  座舱域涉及驾驶安全与娱乐等多个重要领域,舱驾融合趋势下智能座舱的重要性持续走强。整车域按功能划分,可划分为安全域和娱乐域,座舱域通过人机交互以及车内环境感知为整车行驶安全提供必要的支撑,同时,座舱域通过车内硬件设施持续迭代座舱娱乐。

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  汽车座舱由传统驾驶舱朝着智能化、数字化方向发展,总体上可分为电子座舱、智能助理、人机共驾及智能移动空间四个发展阶段,当前正处于由智能助理向人机共驾阶段发展。

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  新四化加速汽车电子成本占比逐步提升,E/E架构不断的向上升级迭代,使整车OTA成为了可能。以用户为中心的座舱智能生态逐渐丰富。座舱软实力逐渐被车企重视,同时也孕育了多种新的模式,如商业模式的创新、用户体验的升级等。

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  智能座舱全产业链分为三大环节:上游-中游-下游。中游是我们通常意义上所指的一级供应商,通过整合上游各类软硬件,组装成智能座舱产品,提供给下游集成厂商。

多维驱动智能座舱加速渗透

  供给侧:整车厂打造座舱亮点提升产品竞争力。智能电动车市场竞争激烈,特斯拉、蔚来等新势力与奔驰、宝马等传统豪华品牌相继推出新车,一方面强化自身优势,同时在内饰上优化升级,集成5G、V2X等技术,打造个性化服务与沉浸式体验。

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  互联网科技企业不断开拓新市场。汽车有望成为下一个智能终端载体,因此各互联网科技企业积极布局智能汽车行业,完成生态闭环。

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  需求侧:在物联网不断普及的背景下,消费者对汽车智能化的需求不断提高。根据SIC的预测数据,2025年将有64%的汽车消费为增换购,2030年这一比例将高达78%。增换购将推动汽车的消费升级,购车动因除了满足基本空间、动力需求之 外,科技感和智能化等把玩性需求将提升。

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  智能座舱硬件市场空间2025年或突破千亿,CAGR-5+16.47%

  目前座舱内的中控、语音交互的渗透率相对较高,随着中高端新能源汽车大量投入市场,全液晶仪表、HUD、DMS等的渗 透率不断提升,根据盖世汽车数据,2021年国内全液晶仪表、OTA、HUD渗透率为32.3%、7.5%、5.7%,同比增加9.6、15、1.7Pcts。

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  各产品市场渗透率预测:据ICV TANK预测,2025年中国车载信息娱乐系统、驾驶信息显示系统、HUD、流媒体后视镜产品渗透率较2020年提升20、40、20、23Pcts。

  各产品单车价值量预测:据ICV TANK预测,各产品随着智能化更新换代会带来单车价值量的提升,2025年中国智能座舱主要产品规模可达1072亿元(人民币),为2020年的2.14倍,CAGR-5为+16.47%。

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架构迭代,软硬解耦重构产业链

智能化驱动E/E架构向域控制器升级

  现阶段分布式ECU架构已接近瓶颈,算力、传输速率均无法满足当前智能汽车的需求,集中式域控制器架构应运而生。未来将实现软件定义汽车,中央计算平台成为整车的最高决策模块,统一对采集数据进行处理并指挥相关执行机构进行操作。

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  相比于动力域、底盘域和车身域,座舱域和驾驶域因应用场景相对复杂,运行数据量较大,核心壁垒较高,因此对芯片的性能要求和算力要求也较高,对应单车价值量也较高。

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  座舱控制器正由分离式向集中域式发展。分离式:座舱内各个ECU是完全分离的,互不通信,且算力较低,只能实现较为简单的逻辑功能;分域式:不同等级的控制域与仪表域在功能上能够实现一定的交互,但是二者在硬件上仍然是相互隔离的,由各自的ECU所控制;集中域式:用一个主控芯片来实现座舱内所有部件的控制,同时对不同安全等级的部件实现相互隔离。

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  顺应趋势,车企积极推进域控制器快速落地。长城和丰田在下一代架构中也将引入“中央集中+区控制器”方案,前者将在2022年实现量产。

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域控制器带来软硬件新机遇

  域控制器作为未来汽车运算决策的中心,其功能的实现依赖于主控芯片、软件操作系统和中间件、应用算法等多层次软硬件的有机结合。

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  软件:域控制器实现软硬件解耦,SOA架构带来了软件新机遇

  应用层功能独立,基础软件平台创造新机遇。架构需从“信号导向”转变为 “服务导向”(SOA)。其核心为:1、用抽象层分离软件与硬件;2、用一套基础软件平台承载独立的功能;3、用功能集的方式增加软件复用率。SOA架构可以实现多功 能、多终端的无缝连接。车企可以使用基础软件平台串联传统ECU功能、独立的智能网联服务、云端的服务、智慧交通体系内的服务以及其它终端设备,提高功能之间的沟通效率并降低成本。

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  硬件:控制芯片与E/E架构齐演绎,SoC芯片成核心硬件

  在分布式架构时代,ECU是汽车的核心,其主控芯片为包含CPU组成的MCU。传统中央计算CPU无法满足智能汽车的算力需求,将CPU与GPU、FPGA、ASIC等通用/专用芯片异构融合、集合AI加速器的系统级芯片(SoC)应运而生。

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  产业链上下游:传统汽车电子、消费企业与科技企业共同构建座舱域控制器产业链

  域控制器由算法、操作系统、芯片构成,产业链中参与者众多,包含传统汽车电子企业、消费电子企业、软件架构企业等, 各自发挥自身优势,共同促进座舱域控制器持续升级。

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软件赋能智能座舱新生态

  软件层面,2020年全球汽车软件市场规模 350 亿美元,至 2030 年有望达到 840 亿美元,2020-2030 年行业复合增速9.1%。其中操作系统和中间件复合增速 11%,信息娱乐、连接、安全、互联服务市场复合增速 8.4%。

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  由于底层操作系统开发周期长,投入资金大,因此当前汽车座舱底层操作系统均在QNX、Linux和Android的基础上定制开发,因此当前座舱底层操作系统以QNX和Linux为主,2020年占全球市场空间的78%。

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  现阶段智能座舱OS通用做法是基于虚拟机技术支持多个操作系统,典型的是QNX+Android+应用级融合中间件的方案,斑马智行AliOS与华为鸿蒙OS则是打造异构融合式智能座舱OS,中国操作系统正在成为创新引领者。

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  在座舱域控制器平台基础上,软硬件实现解耦,座舱软件进一步联动各座舱硬件,实现个诸多性化功能。硬件联动可实现驾舱融合、多屏互动、仪表服务、智驾信息多屏显示等,构建座舱智能化新生态。

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  软硬件解耦,硬件预埋,通过软件升级持续优化整车性能已成当前主机厂的开发思路。车端通过T-Box与云端链接,以FOTA 实现动力系统升级,以SOTA实现座舱娱乐系统升级,OTA升级在升级整车性能的同时也为主机厂带来了新的营收方向。

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  特斯拉推出“硬件预埋+软件付费”策略在赋能汽车科技感、提升驾驶体验的同时,也以软件服务的形式为特斯拉打开新的营收方向,2021年全年软件服务及其他收费占总营收比接近7%。

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  现阶段,中国乘用车总体OAT渗透率已突破50%,呈持续上升趋势。新势力车企OTA布局相对超前,软件付费模式均采用一次付费和订阅付费双模式,消费者接受软件付费的模式在于车辆性能能通过OTA可定期升级,智能化的时代OTA重要性逐步提升

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硬件助力座舱域控制器加速升级

  SoC系统级芯片集成了CPU、GPU、NPU、存储器、基带、ISP、DSP、WIFI、蓝牙等模块,可满足当前汽车智能化趋势下跨域融合的需求。

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  SoC异构件中的CPU和GPU的选择具有相对灵活性,可针对不同车型的功能需求定制化开发,从成本端可满足不同价格带的车型需求。

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  据ICVTank预测,25年全球座舱控制芯片出货量达1300万套;据盖世汽车预测,25年中国座舱控制芯片出货量达528万套。多核SoC为未来座舱主控芯片的主流。同时技术解决方案呈现多样化,如车机主控芯片+MCU兼顾安全方案以及集成式的座舱域控制器方案。

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  座舱芯片的主要参与者包括NXP、德州仪器、瑞萨电子等传统汽车芯片厂商,主要面向中低端市场,同时消费电子领域的高通、三星等也加入了市场竞争中,主要面向高端市场。

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  消费级芯片经历了手机智能化时代的迭代,在AI智能化上具有绝对的优势,在手机智能芯片的基础上迭代车规级智能芯片的速度和性能上优于传统汽车芯片厂商。32.jpg

合作共赢,T2芯片厂、T1域控制器企业与主机厂合谋发展

  据IHS Markit预测,21–24年,预计智能座舱 NPU 算力需求从14TOPS增加至136TOPS;CPU算力需求从25k DIMPS增长至89k DIMPS。长期来看,座舱主控芯片进一步向中央计算芯片融合,从而通过集成进一步提升运算效率并降低成本。

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  汽车芯片参与者众多,相对于传统汽车电子厂商芯片产品,消费电子厂商芯片产品在工艺制程及算力方面具备绝对优势。消费电子企业中,高通在智能座舱板块具有较强的产品优势,而英伟达在智能驾驶板块具有一定的产品优势。

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  整车厂基于自身研发能力和供应链资源的考量,对座舱域控制器布局模式已出现分化,未来整车厂如何形成具有主导权的生态系统也将影响行业的格局演变。

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  域控制器赛道参与者众多,高通以高算力获得众多供应商青睐,新一代8295芯片算力引领行业,德赛西威和博泰车联网获得高通授权,其域控制器根据竞争力。

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  多家供应商智能座舱平台在集成仪表中控、后座娱乐、HUD、语音等基本功能基础上,还近一步集成了环视、DMS以及部分ADAS等功能,以德赛西威为代表的国内智能座舱公司快速跟进,实现量产配套。

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  多家供应商智能座舱平台在集成仪表中控、后座娱乐、HUD、语音等基本功能基础上,还进一步集成了环视、DMS以及部分ADAS等功能,以德赛西威为代表的国内智能座舱公司快速跟进,实现量产配套。38.jpg

交互多样

  平面交互向立体交互升级

  座舱多模交互助力汽车实现全场景智能化

  人机交互不仅可以提升用户心理安全、提升驾驶体验,同时人机交互与自动驾驶共同打造以人为本的驾驶闭环,实现全场景整车智能,推动汽车智能化快速升级。

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  人机交互多种方式之间难以相互完全替代,座舱交互体验也需要多种输入方式加以组合,从而优化驾驶操作;未来将呈现多模交互、主动交互趋势,为用户带来情感化、场景化、个性化体验。

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  人机交互已经成为各大汽车产品提升核心竞争力的关键要素,如奔驰、宝马、长安和广汽等诸多车企近期推出的新产品均在不同程度上实现了人机交互。41.jpg

语音交互:彰显个性,内资主导

  围绕语音展开的交互技术竞争激烈,目前新势力品牌的车载语音相对领先,朝着拟人化、情感化迈进,甚至已形成独特的品牌特征,其借力供应商,自研成分较高;多数传统厂商以供应商技术为主,进展相对较慢。

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  科大讯飞与Cerence领先中国车载语音市场,互联网企业及车厂纷纷入局。根据高工智能数据显示,2020年Cerence国内市占率为39.5%,排名第一,Cerence为全球车载语音龙头,客户以合资为主;科大讯飞是中国车载语音领头羊,市占率超过38%。

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手势+生物识别:IMS赋能,快速渗透,内资突破

  目前摄像头+近红外技术已成为业内大多数厂商DMS主流技术路线。未来的DMS将发展成一体式的座舱监控系统,将融入更多的感知功能及更广的监测范围。同时,与ADAS功能相结合,实现车内外安全一体化。

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  DMS的功能实现是基于摄像头实现的,当前各大车企新推出的车型均搭载了DMS功能,也推动车内摄像头的渗透率持续上行,预计2025年渗透率有望突破19%。

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  部分Tier1已推出DMS完整解决方案,包括博世、现代摩比斯、伟世通等。在中国企业中,商汤科技、中科创达、经纬恒润等公司的DMS产品也已落地在各个品牌车型上。46.jpg

触控+界面:多模交互重要载体,大屏化趋势演变

  车内按键在减少的同时其物理形式也出现了优化设计;此外,如智己L7、威马M7强调了“零按键”的交互设计理念,主要讲方向盘及座椅按键触屏化。

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  从中短期趋势来看,大尺寸中控屏依然是打造座舱科技感的重要方案。仪表台上的超大屏设计(延伸出副驾屏)成为车载显示屏的一个重点拓展方向,服务对象从驾驶员拓展至副驾乘客,也意味着车内娱乐要素提升。

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  驾驶信息、车载娱乐显示系统:液晶仪表+大中控屏仍是主流发展趋势。座舱芯片、域控制器及操作系统等软硬件技术的升级,为主机厂在多屏和联屏方向提供更多空间,座舱厂商纷纷发力多屏联动解决方案,并且实现量产,其中自主品牌对座舱的联屏方案更加积极开放。

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  从车型配套的屏幕数量来看,近年来无论是外资还是内资,新车搭载的屏幕数量均突破了2块,搭载多屏的汽车价格带持续 下探至10万元左右50.jpg

多模交互重下的一芯多屏趋势提速

  受益于汽车智能化趋势,车厂将多屏化智能座舱作为车型卖点,持续驱动车载屏幕用量提升。同时,大屏化和显示技术升级带来单位面积屏幕价格、单块屏幕价格的不断提升,屏幕价值量将持续走高。51.jpg

多屏化与大屏化驱动车载屏显市场空间持续增长

  全球智能座舱市场规模呈上升趋势,根据ICV Tank数据,2022年全球智能座舱行业市场规模有望达到461亿美元,预计2025年中国市场规模将达到1072亿元(人民币),发展潜力较大。52.jpg

触控+界面:多模交互重要载体,大屏化趋势演变

  目前全球车载信息娱乐系统的市场化水平较高,行业竞争较为激烈,整体集中度相对分散。国内市场仍以外资为主,但伴随着自主品牌的崛起,自主供应商占比逐步提升,德赛西威、华阳集团等优秀企业市占率逐步提升。

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  根据汽车之家所有在售车型的车辆配置信息,所有在售车型中,HUD前装(标配+选配)车型数量正在逐年增加。根据2019年HUD市场渗透率及汽车前装HUD装机量趋势,我们判断2025年HUD渗透率有望达到30% 。

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  随着HUD显示效果的提升,其重要性日益凸显。目前HUD的前装量产以W-HUD为主,部分车企的车型采用小仪表+大中控屏幕设计,未来HUD或将进一步削弱仪表作为主要的显示界面的地位。

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  HUD朝着显示范围大、投影距离远和显示内容丰富的方向发展。AR-HUD,显示效果出众,是座舱电子解决方案和ADAS整体解决方案的重要部分,HUD与整车系统的深度融合是未来的发展趋势。

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  HUD 的原理类似于幻灯片投影。由投影仪发出光信息,经过反射镜反射到投影镜上,再由投影镜反射到挡风玻璃,人眼看到的是位于眼前 2-2.5 米处的虚像,给人的感觉就是信息悬浮在前方路上。HUD 图像在挡风玻璃上位置是可调的。现阶段 HUD 整体渗透率较低,主要搭载于高端车型中,未来有望由高端向中低端车型加速渗透。

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  来源: 新能源自动驾驶

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