美国留学

新能源汽车是近年来非常热门的领域，而在这个领域中，电气架构是非常重要的一部分。之前网上相关内容很少。作者的这篇文章完整、系统地总结了整个行业的发展现状和趋势。非常值得业内同学以及想进入该行业的同学学习。

1、产业发展现状1.1 国外整体产业发展现状什么是电子电气架构？ E/E架构的概念由德尔福于2007年首次提出。具体来说，是在功能需求、法规和设计要求等特定约束下，将汽车内的传感器、中央处理器、电子电气分配系统、软件和硬件集成在一起。通过技术手段整合在一起；通过这种结构，动力总成、传动系统、信息娱乐系统等信息转化为配电、信号网络、数据网络、诊断、电源管理等电子电气解决方案的实际物理布局。

关于汽车电子电气架构的演进，业界讨论最多的是博世提出的电子电气架构发展的六个阶段，如下图所示。博世将汽车EEA分为六个阶段：模块化、集成化、领域集中化、领域融合、车辆中央计算平台（VehicleComputer）和车辆云计算。 （车辆云计算）阶段。这一演进理念明确表明，未来汽车电子电气架构的计算能力将逐渐集中化，并最终发展为云计算。当前主流架构处于集中式功能域控制器阶段，并正在向多域控制器融合架构发展。

博世EEA的六个发展阶段

为适应电气化市场需求，实现电子电气架构从分布式向集中式的转变。

国内外整车企业已开始建立适合未来的汽车电子电气架构和汽车软件架构，以便不同整车计划、开发单位和组织之间进行协调，从而提高开发灵活性和创新性，降低开发成本。时间和风险。特斯拉、大众等国外车企已将整车集成4个主控ECU，开发车辆域控制器软件，实现软硬件解耦设计，多次通过OTA升级车辆功能。

特斯拉Model S、Model电子电气架构的演变

特斯拉Model 3 ECU图

目前最著名的就是特斯拉Model 3 使用的架构，如上图。

Model 3的车载中央计算机和区域控制器架构采用Autopilot（自动驾驶）+IVI（信息娱乐系统）+T-BOX（车联网处理器）三合一计算平台，将三块控制板集成到同一外壳中，推出三款新型区域控制器BCM-F/L/R，实现ECU集成和执行器供电。完全放弃功能域的概念，实行集中式电子电气架构和区域控制器解决方案，通过中央计算模块（CCM）统一管理不同区域的ECU及其组件，并通过CAN（（控制器局域网））通信，并实现了高度集成化和模块化，对传统汽车电子架构进行全方位创新，实现“软件定义汽车”，加速汽车产品迭代。实现算力的集中、服务附加值的提升、内部拓扑的简化。

特斯拉的准中央计算EEA带来了线束革命。 Model S/Model 的长度

特斯拉的集中控制功能集成在三个域控制器中。中央计算模块直接集成了智能驾驶和信息娱乐域控制模块，以及外部连接和车内通信系统域功能。架构方案较以往模型更为简单，即： AICM（智能驾驶及信息娱乐域控制模块）：连接各类自动驾驶传感器，综合执行逻辑计算功能，完成人机交互； FBCM（前车身控制模块）/智能配电模块：负责12V电池、配电及热管理功能； LBCM（左车身控制模块）和RBCM（右车身控制模块）：分别负责其余车身和便利系统、底盘和安全系统以及部分动力系统功能。

为了适应电动化的市场需求，大众推出MEB平台，实现从分布式到域集成电子电气架构的转变。

MEB电子电气架构分为三个域控制器：整车控制器（ICAS1）、智能驾驶（ICAS2）和智能座舱（ICAS3）。 ICAS1实现了车辆所有控制功能的集成，如高压能量管理、低压电源管理、扭矩控制、车身电控、网关、存储等功能；此外，ICAS1连接诊断接口和T-BOX实现信息安全设计，并作为OTA主控ECU实现整车并行刷机。 ICAS2作为智能驾驶计算中心，通过以太网接收ICAS1传来的雷达和摄像头信息，进行计算处理，实现对制动和转向系统的请求。 ICAS3采用一机多屏控制方式，通过以太网接收ICAS1和ICAS2的要求。此外，大众推出了自己的VW.OS，并利用Adaptive AUTOSAR（也称为AUTOSAR AP，AUTOSAR自适应平台）和SOA来实现不同应用的集成。

沃尔沃的区域电子电气架构包括Core System和Mechatronic Rim，如下图所示。沃尔沃的VIU（车辆集成单元）对应着车辆不同领域的感知、控制和执行。沃尔沃的VCU（车辆计算单元）对应车载中央计算机，提供车辆智能所需的计算能力和数据存储。

沃尔沃EEA架构图

奥迪将采用中央计算集群解决方案。如下图所示，整车分为：驱动域、能量域、水平和垂直控制域、驾驶辅助域、座舱域、车身舒适性域、信息安全域；不同域之间通过高速以太网进行信息交互。 CAN\LIN用于域内实时低速通信；新架构分为传感器和执行器层以及承载不同功能的域层；车辆的中央计算单元将连接到企业的后端，奥迪的后端将连接到HERE后端。继续进行数据共享。

奥迪EEA架构图

1.2 国内整体行业发展现状目前，国内主流车企三大一体化车型的电子电气架构解决方案已从完全分布式控制转向域集中控制。国内造车新势力普遍直接采用从功能域控制到域融合的过渡方案。领域融合解决方案一般聚焦于智能驾驶和智能座舱。

欢迎关注我的微信公众号：阿宝1990，每天给你带来有用的汽车资讯。我们从汽车开始，但我们不仅仅是汽车。

1.2.1 小鹏汽车G9电子电气架构领先

前三名中，小鹏汽车在电子电气架构方面处于领先地位。随着从G3、P7、P5到G9的车型迭代，X-EEA3.0电子电气架构进入了集中式电子电气架构。凭借一代领先的架构，配备更高算力的SOC芯片和更高的算力利用率，小鹏G9或将成为首款支持XPILOT 4.0智能辅助驾驶系统的量产汽车。

小鹏P7搭载小鹏第二代电子电气架构，具有混合特性：

分层域控——个功能域控制器（智能驾驶域控制器、车身域控制器、动力域控制器等模块）与中央域控制器共存；跨域集成——域控制器涵盖多种功能并保留本地传统ECU；混合设计—— 传统的信号交互和服务交互成为并存设计。因此CAN总线和以太网总线并存，保证大数据/实时交互；以太网节点少，对网关要求低。

因此CAN总线和以太网总线并存，保证大数据/实时交互；以太网节点少，对网关要求低。

小鹏汽车第二代电子电气架构减少了传统ECU数量约60%，实现了硬件资源的高度整合。大多数车身功能都迁移到域控制器，中央处理器可以支持仪表、信息娱乐系统和智能车身相关控制。其大部分功能集成中央网关，兼容V2X协议，支持车对车局域网通信、车对云互联、车对远程数字终端连接功能。

小鹏汽车智能驾驶域控制器集高速NGP、城市GNP和停车功能于一体。小鹏汽车的辅助驾驶采用的是激光雷达视觉融合方案，与特斯拉的纯视觉方案不同。这就导致了不同的硬件架构以及对通信带宽和计算能力的不同要求。

小鹏汽车电子电气架构演进史

小鹏汽车称其X-EEA3.0电子电气架构是“让智能汽车在未来永不落后的秘诀”。根据该公司透露的首款G9的电子电气架构信息来看，G9未来有很大的升级优化潜力。

硬件架构方面，X-EEA 3.0采用中央超级计算机（C-DCU）+区域控制（Z-DCU）的硬件架构。中央超级计算机包括车辆控制、智能驾驶、座舱三个域控制器。区域控制器是左右域控制器划分的多个控制部分。基于就近配置的原则，分区接管相应的功能，大大减少线束。

得益于小鹏汽车的全栈自研能力，新架构实现了软硬件的深度融合，不仅实现了软件与硬件的解耦，还实现了软件的分层解耦，可以使系统软件平台、基础软件平台、智能应用平台分层迭代，将车辆底层软件、基础软件与智能、技术、性能相关的应用软件分离。开发新功能时，只需对顶层应用软件进行研究和迭代，缩短了时间研发周期和技术壁垒，用户也能享受到汽车的快速迭代。

系统软件平台：一些定制开发是基于外包代码，随着车辆基础软件平台的冻结而冻结，可以在不同车型中复用；基础软件平台：车辆多种基础功能软件形成标准服务接口，在车辆生产前批量冻结可用，可在不同车型中重复使用；智能应用平台：自动驾驶、智能语音控制、智能场景等功能可实现快速开发和迭代。 X-EEA 3.0数据架构方面，域控制器设置内存分区，升级操作互不干扰。可驾车升级，30分钟即可完成升级。

在通信架构方面，X-EEA3.0在国内率先实现了以千兆以太网为骨干的通信架构，同时支持多种通信协议，使得车辆数据传输更加快捷。从G9搭载的新一代电子电气架构可以看出，小鹏汽车在骨干网络建设和SOA方向上起步较早。

在电力架构方面，X-EEA 3.0可以实现场景化精准电力分配，可以根据驾驶、第三空间等不同车辆使用场景按需分配电力。例如，在路边等人时，可以只控制空调、座椅调节、音乐等功能开启，而其他部分关闭，从而节省能源并提高续航里程。车辆定期进行自我诊断，主动发现问题、指导维修，并以科技手段赋能售后服务。

小鹏汽车第三代电子电气架构实现千兆以太网+中央计算+区域控制

1.2.2 JiKr001汽车电子电气架构

已量产的极氪汽车（型号：极氪001）电子电气架构为功能域集中式架构。四大功能域主站承担了整车级各域功能逻辑软件部署中心的角色，整合了大部分功能域。传感器和执行器的控制逻辑与车辆功能应用分离。大多数普通ECU充当纯粹的传感和执行控制单元。功能域内跨子系统和子系统内部的逻辑接口交互都可以在域控制内完成。通过以Flexray（高速容错网络协议）和以太网为骨干网络的双网络实现域信息交互。 ECU实现功能业务应用与执行器控制逻辑解耦，功能接口模块化、标准化、开放。在电子硬件集成方面，域控集成了大量简单的I/O驱动程序，复杂的执行器和传感器通过CAN/LIN/A2B/LVDS等网络作为独立的电子单元连接到各自的域控。这样就减少了ECU的数量，降低了整车的成本。

极氪汽车EEA架构图

1.2.3 华为CCA架构

华为基于自身ICT技术积累，推出了基于华为CCA架构的全栈解决方案。底层基础是以“计算+通信”为核心的CCA架构，以以太环网作为车辆通信骨干网络，实现“功能域”+“区域”的融合。以太网环网+VIU区域控制器构建车内通信架构。整车网络架构采用3-5个VIU搭建，就近连接相应的传感器、执行器甚至一些ECU，实现供电、电子熔丝、I/O口隔离等功能。 VIU之间通过高速以太环网连接，保证整个车网的高效率和高可靠性。在整车通信架构之上，设置智能座舱域控制器CDC、智能驾驶域控制器MDC和整车控制VDC，共同完成信息娱乐、自动驾驶、整车和底盘域的控制。

1.3 国内外整体架构解决方案比较总体来看，国内整车企业电子电气整体架构解决方案与国外传统整车企业相当，均处于功能域控制或功能域控制的过渡阶段到域集成。

但国内解决方案与行业领先的特斯拉架构方案存在3到5年左右的差距。这些差距主要体现在：

A。在功能软件设计模型方面，国内整车企业自主设计的核心整车功能较少，缺乏开发验证能力的积累。

b.在架构设计的模型库方面，特别是在智能驾驶功能方面，国外主流车企在开发智能驾驶功能时，都是基于相对完善的功能模型库进行设计和验证，以保证智能驾驶的可靠性和安全性。性别。国内车企在智能驾驶功能车型的开发上还处于空白阶段，大多需要依赖国外供应商或第三方技术支持来开展智能驾驶设计工作。此外，智能驾驶场景数据库也是目前国内车企的短板。

C。在控制器底层软件方面，市场上的底层软件大部分是国外产品。中国产品应用范围小、使用率低，开发和改进困难；

d.主流车辆总线技术方面，技术被国外垄断，难以满足国内智能网联汽车的通信需求；

e.在汽车电子基础软件方面，国外汽车产业相对成熟（日本汽车软件标准化组织JASPAR和欧洲AUTOSAR体系），而国内产业处于发展初期。此外，汽车电子底层软件主要依赖国外零部件供应商。

F。在网络架构设计方面，智能网联汽车的通信网络需要满足大带宽、高实时性的要求。车载以太网作为车载网络中的骨干网络，是新型网络架构的必然趋势。国际上，基于汽车以太网的新型网络拓扑和通信协议已基本形成。但国内汽车以太网的研究和应用还很少，无法在汽车以太网标准发布后快速进入应用阶段。

G。在冗余技术方面，冗余技术对于保证未来智能汽车的安全性和可靠性有着非常重要的作用。国际领先的电子电气架构研发团队提出了多种冗余方法，将冗余技术应用到整个电子电气架构的开发过程中。目前，国内高水平自动驾驶系统的开发采用了较多的冗余技术。

2. 行业技术发展趋势2.1 电子电气架构演进传统汽车采用的分布式EEA由于计算能力不足、通信带宽不足、软件升级不便等瓶颈，无法满足当前汽车发展的需求。 EEA升级将有助于实现智能汽车的实现。跨越式创新。博世提出了著名的电子电气架构技术路线图，描述了未来电子架构的主要特点和可能的实施时间点。两个重要的标志性节点仍然值得强调，即DCU（域控制器）或HPC（高性能计算机）平台的出现和统一基础软件平台的出现，标志着EEA的本质演变。

A。在基于域控制的集中式架构下，每个功能组件成为一个独立的域，每个域下都有一套相应的控制功能。域可以安全隔离，并且可以根据需要进行通信和互操作，形成类似于以太网总线上的计算机局域网的松散耦合架构。每个域控制器在域本地完成自己的数据处理和决策，仅通过中央网关与其他域控制器交换所需的数据。其中，与自动驾驶相关的传感器数据由自动驾驶域控制器进行处理以做出决策。

b.跨域融合架构：为了进一步提升性能、满足协同执行、降低成本，跨域融合集中式解决方案应运而生，即将两个或多个集成域控制器合并为一个域控制器。例如，动力域与底盘域合并、车身域与智能座舱域合并、座舱域与自动驾驶域集成到同一控制器硬件中，实现部分程度的中央域控制。架构图如下所示：

C。未来，随着高级别自动驾驶的大规模应用，汽车电子和软件功能将大幅增加，架构将演进为基于中央计算平台的整车集中式电子电气架构：各采集和执行节点将原始数据通过网关传输到中央控制器进行处理，所有数据处理和决策在此完成。其中，与自动驾驶相关的传感器数据也将由中央控制器处理以做出决策。

d.最终，电子电气架构将向车路云协同架构发展。车路云协同架构利用新一代信息通信技术，将车、路、云的物理层、信息层、应用层融合起来，进行一体化感知、决策、控制，实现安全行驶。并确保车辆驾驶和交通运营。全面提升效率和其他性能的信息物理系统。

车辆集中化阶段与跨域融合阶段的本质区别在于：

首先，软件和硬件完全分离，所有ECU/DCU共享相同的基础软件平台。

其次，独立的功能应用安装在一组高计算车载计算机（HPC）上，其计算能力远远超过第二阶段的DCU。

第三，基础软件平台+功能独立+HPC将带来规模，即一套架构可以承载任意形式、任意数量的功能和服务。

2.2 车辆计算平台形态演进车辆计算平台主要分为三部分：自动驾驶集成平台（ADIP）、车辆集成平台（VIP）和座舱集成平台（CIP）。集成平台）。

VIP的主要功能区是综合电源控制、车身控制、网关功能以及区域控制器控制和管理；

ADIP的主要功能范围是高级自动驾驶、驾驶辅助和车辆运动控制；

CIP的主要功能范围是娱乐和网络功能集。同时，它们之间也存在功能交叉。正是因为这些功能交叉点的存在，才会出现多种形式的车载计算平台，如下图：

车辆计算平台功能的交叉点（博世）

对于SAE Level 2+的应用场景，有如下图所示的三种模式：

车载计算平台三种模式（SAE Level 2+）

型号A: 三个集成平台相对独立，适合L2+应用；

型号B1: CIP集成L2+驾驶辅助功能；

型号B2: VIP集成L2+驾驶辅助功能；

Pattern C: xIP（Cross-domain Integration Platform，跨域集成平台）集成一切，通常ADIP和CIP的集成也属于此类；

模式B2解决方案，目前的解决方案主要是扩展一个单独的计算芯片来执行驾驶辅助感知等处理。

模式B1解决方案，当前和下一代座舱芯片具有足够的计算能力，可以直接集成驾驶辅助功能，而不需要单独的硬件芯片。部分车企首先集成停车功能，进一步集成L2+驾驶功能。

VIP功能主要用于实现电源控制、网关、车身等基础功能，对实时性要求较高。驾驶辅助功能采用数据驱动的方式开发，软件持续频繁迭代。将VIP和辅助驾驶功能结合起来会非常复杂，并且在成本效率上不会有明显的优势。因此，模式B1 解决方案将优于模式B2 解决方案。

总体而言，模式A仍将是实现L2+的主要架构形式。单独的ADIP可以接入更多的传感器，可以实现更多的功能场景；对于L2+应用，模式B1会比模式B2更好；长期来看，发展方向将向C模式演变。

对于SAE Level 3应用场景，有如下图所示三种模式：

车载计算平台三种模式（SAE Level 3）

对于L3应用，自动驾驶冗余是必要的：

模式A：ADIP 内部或外部冗余

模式B1: ADIP 和CIP 形成冗余

模式B2: ADIP 和VIP 形成冗余

模式C: xIP 内部冗余

一般来说，对于L3或以上的应用，模式A优于模式B1，模式B1优于模式B2；长期发展方向将向C模式演变。

2.3 构建SOA（面向服务的架构） 2.3.1 SOA

面向服务的架构（SOA）是一种软件架构设计理念和方法论。也是IT行业企业软件的主流架构风格。它是一个定义软件组件（称为服务）的体系结构组件模型。良好的标准接口和服务契约是相联系的。 SOA架构需要从传统电子电气架构的“面向信号”向“面向服务”、功能分离转变。

其核心内涵是从本质上提高软件质量，加快软件开发效率，通过复用、松耦合、互操作等机制，使开发的产品能够交互、灵活适应业务变化。

目标是尽量减少应用（或业务）变更对已部署或运行的软件系统的影响，以满足长期治理的需求，并实现服务架构随应用变更的可持续演进。

2.3.2 软件产业化生产

面对汽车软件中庞大且仍在不断增加的软件代码量，汽车行业开始借鉴ICT（信息与通信技术）行业的“软件工厂”概念。例如，戴姆勒旗下全资软件开发公司MBition正在建设软件工厂，根据开发项目的需要，通过标准化、结构化地使用软件组件来实现快速开发。正如传统制造业在上世纪初引入福特式流水线生产一样，软件开发也正在从“定制化手工生产”向“自动化生产线制造”转变。

软件工厂需要为开发者提供可行的软件框架、配套的开发指令、预设的程序模板、可复用的代码以及可以随着开发过程不断测试的环境。在此基础上，当软件工厂收到开发需求时，开发人员可以根据工厂现有的能力将需求模块拆解，分配到各个“产品线”中。然后每个产品线可以根据新的需求来识别新的需求。复用和需要新开发的部分，确定开发工作所需的资源，最后部署开发和测试工具并完成任务。与传统的“手工”开发模式相比，软件工厂可以提高软件产品的一致性、质量和开发效率，提前识别开发工作量，预见风险，使整个开发和部署过程更加可预测，大大提高效率车辆的。企业对软件工作的资源配置和过程控制能力。

2.3.3 软件和服务成为差异化关键

汽车电子电气架构的变化导致汽车硬件系统的集中化，软件系统的差异化成为汽车价值差异化的关键。科技公司进入汽车行业，推动了供应链生态系统的变革。汽车产业链逐渐从整车制造商、一二级供应商之间的线性关系，演变为整车企业、供应商、科技公司等更为复杂的关系。覆盖汽车全生命周期的汽车新生态系统和全产业网络关系。商业模式也从销售汽车硬件演变为销售硬件及后续服务。研发流程也从软硬件集成开发转变为软硬件解耦独立开发。车辆新型电子电气架构构成未来智能网联汽车的核心，软件和服务能力将成为未来汽车产业最重要的竞争力。

2.3.4 标准化软件架构将逐步建立

汽车软件架构正在走向分层化、模块化，使得应用层功能可以在不同车型、硬件平台、操作系统上复用，应用功能可以通过标准化接口快速迭代升级。

未来，随着智能网联汽车的应用场景越来越丰富并逐渐固化，在面向服务的设计理念下，在容器化、虚拟化技术的支持下，汽车硬件设备趋于通用化、计算化、标准化。特征。系统软件和功能软件将是汽车行业技术研发和应用的重点。整车企业将更加关注产品定义、应用算法开发和系统集成匹配，而底层通用基础软件架构可由专业供应商提供。

2.3.5 汽车产业格局将重塑

在软件定义汽车时代，为了获得主导地位并降低高昂的研发成本，车企往往选择直接与具有较强自主算法研发能力的软件供应商合作。因此，这些软件供应商已经成为Tier1厂商。未来，软件供应商的盈利模式有望发生改变。基础平台开发将以授权费的形式收取，功能模块以版权费和定制二次开发费的形式收取。 “硬件嵌入、软件升级”已成为当前车企的主流策略，到2025年将成为L3及更高级别自动驾驶发展的关键节点。软件和算法能力领先的车企和软件供应商有望实现重要发展机遇。

从长远来看，SOA将重构汽车生态系统，汽车行业可能会复制PC和智能手机的软件分工模式。汽车企业可以自行建设操作系统和SOA平台，也可以与供应商合作，引入大量算法供应商和合作伙伴，形成开发者生态系统。汽车行业上下游参与者各自的角色和定位将发生根本性的改变。

2.4 通信架构升级随着新一代架构的发展和自动驾驶的应用，车联网技术的发展趋势是高带宽、低时延、高可靠、车云协同。汽车网络通信系统正朝着多网络、高带宽、低时延、多冗余、高可靠性的方向发展。同时打破核心技术垄断，提高自主化率，逐步实现领先和超越。

车载网络技术趋势

预计到2025年，CANFD-XL、10Base-T1S、2.5G+Base-T1等车辆总线技术将成熟并逐步量产应用。

预计到2025年，随着中央计算+区域控制器架构的逐步落地，将逐步发展成为以1G+汽车以太网为骨干网络，AVB/TSN、SOME/IP、DDS等相结合的网络架构。其他传输协议，解决时延、高带宽、高同步、高冗余应用场景的底层传输需求。

通信技术正在快速发展，从CAN到CANFD再到CAN XL，从100M以太网到1G以太网到2.5G以太网，甚至10G以太网技术。

自动驾驶需要以更快的速度收集和处理更多的数据，传统的汽车总线无法满足低延迟和高吞吐量的要求。因此，结合了更宽带宽、低延迟等诸多优势的以太网有望成为未来车载网络的骨干。

第一个汽车以太网规范100Base-T1于2015年发布，仅需要一对双绞线进行传输，可降低连接器成本70-80%

，减少 30%以上的重量，并且能够有效的满足车内 EMC（电磁兼容性） 电磁干扰的要求。随着 1000BASE-T1 以及更高带宽 NGBase-T1 以太网标准的不断推出，以太网有望成为未来智能汽车时代的车载主干网络。 不过为了不使零部件成本和线缆重量急剧增加，并且尽可能降低技术升级带来的安全风险，各域内依然保持 CAN/CAN FD 的连接架构。 2.5 功能安全、网络安全升级随着汽车智能化程度的不断提高，面对车内外通信的复杂环境和未知情况，必须提高安全策略级别以应对复杂多变的外部环境。汽车架构的初期设计中需充分考虑安全保障，并在在整个产品使用生命周期内确保安全性。 根据新一代电子电气架构的正向开发方式，利用用户思维、软件思维和硬件思维从整车、系统和部件的角度开展从上到下的架构设计，将安全体系融入其中，并在汽车的整个生命周期内对安全保障进行维护。汽车的智能化使得监管和法规将《机器人安全总则》 三法则延伸到汽车产业上。所以最近这十年来，汽车安全的监管和法规呈现三个趋势： 从结果安全逐步向架构、设计、开发、构建、集成与测试、生产制造等全过程安全 可控扩展； 从功能安全向网络、数据、隐私等安全与合规扩展；汽车数字体验需要不断地获取数据和服务，而且功能要始终保持更新，因此必须从一开始就在系统开发中考虑数据安全； 从整车安全向每个部件安全扩展。 2.6 计算芯片短期分化与长期融合2.6.1 自动驾驶高性能芯片的定制化 由于自动驾驶算法仍具有高度不确定性，芯片方案需兼顾目前 AI 算法的算力要求和灵活性，GPU（图形处理器） +FPGA（现场可编程逻辑门阵列） 的组合受到大多数玩家的青睐。当自动驾驶技术路线相对成熟且进入大规模商用的阶段后，GPU 也难以胜任对更多空间信息的整合处理，需要定制的专用集成电路 ASIC（特定用途集成电路） 。 ASIC 芯片可在相对低水平的能耗下，提升车载信息的数据处理速度，虽然研发和首次“开模”成本高，但量产成本低，是算法成熟后理想的规模化解决方案。 然而，鱼和熊掌不可兼得，低功耗、大算力、可编程灵活性（以应对算法的快速升级） 在短期内是无法完美兼顾的。 多核 SoC 将成为未来智能座舱主控芯片的主流。丰富生态的中控大屏系统、“一芯多屏”系统、AR-HUD 等多屏场景需求需要多核 SoC 进行支持。多核 SoC 芯片技术解决方案发展呈现多样化，如车机主控芯片+MCU 兼顾安全的方案以及集成式的座舱域控制器方案。 2.6.2 芯片的长期兼容与融合 远期来看，负责不同域的芯片架构将呈现兼容与融合趋势。 如前文所述，短期内自动驾驶高性能芯片和座舱主控芯片分别演进。究其原因，座舱应用场景和芯片性能要求已相对明晰，并且消费电子级芯片可满足座舱现有场景需求，消费电子芯片可以利用规模优势实现低成本商业化开发；相反，自动驾驶技术路线尚不成熟，其人工智能算法所要求的芯片性能远高于目前消费电子芯片的能力，因而在自身技术路线选择下进行高成本、小规模开发应用。 据罗兰贝格预测，2030 年以后，随着自动驾驶技术路线的逐渐成熟，高性能芯片进入标准化、规模化生产阶段，其与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，但由于自动驾驶和座舱安全要求不同，满足安全要求将成为融合的前提。 三、问题和挑战3.1 基础软件平台规范、接口不统一，服务化架构刚起步3.1.1 平台规范层面 对于车载基础软件来说，如何满足整车电子电气架构变化的需求，是值得深入探讨的关键问题。一方面，基础软件平台需要统一标准并兼容不同整车企业的应用，另一方面，基础软件平台安全性需要重点加以考虑，并给出系统性解决方案。 无论是域集中式架构还是基于中央计算平台的架构，整车功能设计，控制逻辑都离不开高性能计算单元。高性能计算单元的引入增加了基础软件平台的复杂度，整车功能设计如何把握和驾驭这种复杂度成为首要问题。 同时，基于 SOA 的整车设计和功能服务化理念也对基础软件平台产生了重要影响，如何满足新的设计和功能，实现未来需求也是亟待解决的问题。 电子电气架构基础软件平台技术和测试要求的标准化和规范参考有助于形成软件定义汽车的行业共识，降低整车企业、零部件供应商等之间的沟通成本，实现应用软件复用，提高开发效率。不过国内汽车基础软件平台产业及标准化及产业发展刚起步，各行业组织或企业切入方式和领域不同，有待形成进一步的共识。 与此同时，基础软件平台的安全性也应从整车电子电气架构视角考虑信息安全、功能安全、通信安全等。 3.1.2 接口层面 接口标准化主要是为智能驾驶、智能交互等应用提供标准化的运行环境和服务，满足不同硬件外设可扩展、即插即用以及功能/应用软件包可升级、可复用，高效实现和互操作，实现软硬件分层解耦，满足跨平台、跨车型、可扩展等要求。 当前汽车传感器、执行器等设备的物理接口、电气接口和通信接口还未实现标准化。以执行器为例，执行器的物理接口受限于供应商及整车企业的布置以及产品延续性等因素，其标准化进程较为艰难，目前只局限于单个供应商内部的标准化或是单个整车企业内部的标准化。 执行器的电气接口当前多数为硬线驱动，由于执行器的驱动方式不同，导致其硬线的电气接口也不尽相同；但这些年已慢慢向 CAN 或 LIN 接口的智能执行器方向发展，节省大量的硬线线束与 ECU 硬线接口，省去了接口电路的匹配工作，诊断与刷写程序更加便捷，状态监测以及故障诊断信息更加丰富，为 ECU 电气接口的通用化、标准化提供了保障；而执行器的通信接口标准化目前还局限于单个供应商内部或是单个整车企业内部，待电气接口标准化后逐步完备。 此外，在远程服务和车云通信方面，除了 GB/T 32960《电动汽车远程服务与管理系统技术规范》 规定了电动汽车远程服务与管理系统中协议结构、通信连接、数据包结构与定义、数据单元格式与定义，其他智能驾驶车辆功能的车云交互数据种类、格式、协议以及信号各类属性的标准化工作暂未有统一性的成果发布。 智能网联和智能驾驶技术正在日新月异的进化中，各汽车企业开发和应用电子电气架构的技术路线各异，架构服务化程度各异，设备抽象和原子服务数据结构标准化对实现软件定义汽车有着显著价值，同时接口标准化工作刚刚起步也面临着极大的挑战。 3.2 自主开发操作系统内核和虚拟化软件的挑战。随着汽车电子电气架构的发展，分布式架构向集中式架构过渡，这需要域控制器在软件层面利用虚拟化技术在一个处理器上集成多个操作系统与应用系统。 虚拟化软件层作为支持多个操作系统内核和应用系统同时运行的基础模块，其安全性、隔离性和时延小成为系统的关键要素。 操作系统内核和虚拟化软件是底层操作系统最为核心的基础模块，同时也是保护系统安全的核心组件。 智能网联汽车的特殊属性，要求操作系统内核和虚拟化软件应该满足高实时、高安全、高性能和高可靠性。在功能安全和信息安全方面面临着极其严苛的考验。 3.3 工具链层面缺乏从电子电气架构概念设计到产品系列开发的全过程的协同开发平台。 针对汽车电子电气系统复杂的开发过程，比如急剧增加的车型功能特性及复杂度、不同技术职能部门相关人员参与与设计交互、不同车型的特性配置管理与方案评估等，电子电气系统设计工具需提供给用户一个完整的协同开发平台，支持从电子电气架构概念设计到产品系列开发的全过程。 当前工具链多为国外企业提供，车规级芯片工具链平台，包括操作系统、集成开发环境（IDE） 、编译器、调试与烧录工具、开发评估套件、底层驱动库、USB 协议栈、TK 产品应用开发包、无线产品应用开发包，以及和实时操作系统供应商合作开发的嵌入式操作系统板级支持包。 但在面向新一代 EEA 的服务化设计方面，缺少成熟工具链支撑，特别是需要支持团队协作甚至是跨地域的协作模式的服务设计平台，目前国内外较为缺乏。 3.4 智能网联化对汽车通信技术提出了大带宽和高实时性的要求。通信协议栈是汽车电子电气架构的重要组成部分，基于 CAN 总线的信号传输已经无法满足全部需求，而新型总线的各类传输协议标准（如：TSN） 还在不断完善，上层应用协议的应用生态还没有构建完成，各整车企业在 SOME/IP、DDS、PCIE 的协议应用仍处于论证阶段。 TSN 国际、国内标准中与车载相关的技术标准尚不全面，并且支持 TSN 技术的芯片没有达到车规级应用。 SOME/IP 通信设计开发需实现基于服务的信号设计开发，即在功能信号中提取 “服务”，然后进行打包传输，开发难度高。 3.5 中央计算硬件平台芯片和设计方案尚不成熟中央集中式电子电气架构下的中央计算硬件平台目前尚无成熟的芯片和硬件设计方案，需要整车与芯片供应商和硬件平台供应商进行同步验证开发。同时，中央计算平台对软件开发能力要求也很高，需协同基础软件、应用软件、软件集成等资源共同实现软件设计工作。 作者：阿宝说车，微信公众号：阿宝1990 本文由 @阿宝说车 原创发布于人人都是产品经理，未经许可，禁止转载 题图来自 unsplash，基于 CC0 协议 该文观点仅代表作者本人，人人都是产品经理平台仅提供信息存储空间服务。