汽車行業(yè)變革趨勢
汽車行業(yè)是少數(shù)具備廣泛用戶基礎卻尚未完成全面電子化改造的行業(yè),在兩大底層技術--能源革命(動力電池技術)與信息通信技術(5G、數(shù)字化等)驅動下,汽車從一定程度上重演從功能機到智能機的轉變,從傳統(tǒng)交通工具向電動智能終端升級。
當下,汽車行業(yè)正經(jīng)歷百年變革,電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化成為汽車行業(yè)發(fā)展的重大機遇,“軟件定義汽車”成為必然趨勢,可以預見,智能網(wǎng)聯(lián)電動汽車將成為人類社會新的革命性發(fā)展引擎。
類似于幾年前的智能手機與計算機,由于硬件性能接近物理極限、消費者對應用軟件的創(chuàng)新體驗需求上升,汽車行業(yè)正從“硬件定義”轉向“軟件定義”。面向消費者可見的OTA服務、自動駕駛套餐、底盤下靈活的軟硬件開發(fā)架構、中央計算平臺,均成為智能電動汽車業(yè)內創(chuàng)新關注的焦點。
在未來,軟件定義汽車成為必然趨勢,軟件及汽車電子的價值和地位將超過硬件,并更大程度決定未來汽車產(chǎn)品的差異性和用戶體驗。具體影響則涵蓋以下三個層面:
產(chǎn)品層面:汽車產(chǎn)品迎來在電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化上的關鍵創(chuàng)新,汽車產(chǎn)品走向科技化,推動底層電子電氣架構升級與革新。
研發(fā)與制造層面:汽車產(chǎn)業(yè)走向數(shù)字化。敏捷開發(fā)、軟硬件解耦、數(shù)字化人才、平臺型開發(fā)組織、環(huán)狀扁平的供應鏈體系成為今后汽車產(chǎn)業(yè)制造段的發(fā)展方向。
營銷與商業(yè)模式層面:汽車的生命與價值周期延長,商業(yè)模式從原先的單純賣車,轉變?yōu)槭圪u汽車與服務,持續(xù)提供軟硬件的升級和訂閱服務
由于面臨算力束縛、通訊效率缺陷、不受控的線束成本黑洞等弊端,傳統(tǒng)的汽車電子電氣架構(EEA)已經(jīng)難以適應軟件定義汽車的發(fā)展需要。在軟件定義汽車的趨勢下,無人駕駛時代的車輛架構將從傳統(tǒng)分布式電子電氣架構,轉向域控制器電子電氣架構,最終成為集中式電子電氣架構”。
實際上,盡管現(xiàn)階段汽車架構向跨域集中式過渡已成必然,但不同車企各自研發(fā)的架構對域的劃分不盡相同。其中,華為提出C/C架構,分為MDC智能駕駛平臺、CDC智能座艙平臺、VDC整車控制平臺,事實上即三個域控制器。而特斯拉model3,則由三部分:中央計算模塊(CCM)、左車身控制模塊(BCM LH)、右車身控制模塊(BCM RH)組成。
車企在軟件布局由淺至深依次為:軟件整合、決策規(guī)劃、感知、基礎軟件(OS)。算法系統(tǒng)主要為三大部分:感知融合、決策規(guī)劃、控制。
感知算法供應商已較為成熟,此類玩家多為傳感器供應商 及科技創(chuàng)企。
決策規(guī)劃算法主要涉及全局路徑規(guī)劃、行為決策、運動規(guī)劃等,涉及整車 系統(tǒng)方案,此類玩家多為車企/科技互聯(lián)網(wǎng)/L4 駕駛創(chuàng)企。
控制算法主要涉及執(zhí)行端, 此類玩家多為傳統(tǒng)底盤電子和車企。
鴻蒙系統(tǒng)具備四大技術特性,分布架構、天生流暢、內核安全、生態(tài)共享。
分布式架構保證系統(tǒng)穩(wěn)定性
時延引擎+高性能 IPC,通信效率更高
微內核+外核設計,安全性更高
開發(fā)環(huán)境更豐富,生態(tài)共享
智能駕駛業(yè)務場景多,技術難度高,產(chǎn)業(yè)鏈長且分工復雜,體系封閉、各自為政、資源投入分散的產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)狀,無法形成合力,產(chǎn)業(yè)發(fā)展進程緩慢。如何才能驅動產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,智能駕駛計算平臺是關鍵。從技術復雜度看:智能駕駛系統(tǒng)從功能上可分為三大部分:感知系統(tǒng)(各類傳感器,相當于人的眼睛與 耳朵)、決策系統(tǒng)(計算平臺,相當于人的大腦)與執(zhí)行系統(tǒng)(各類執(zhí)行器,相當于人的四肢),其中汽車 “大腦”功能最為復雜,涉及到多種ICT關鍵技術,比如:
硬件類:芯片SoC、硬件工程(散熱、能耗、抗振、防水等)、物理尺寸等
軟件類:操作系統(tǒng)、中間件、云服務、OTA等
算法類:聚類算法、機器視覺、深度學習、強化學習、機器學習等
作為汽車“大腦“的計算平臺,技術復雜度高,研發(fā)設計、生產(chǎn)制造、驗證測試難度大周期長,而且汽車工業(yè)對性能、可靠性及安全性要求極高。傳統(tǒng)汽車企業(yè)缺乏芯片、操作系統(tǒng)等技術的研發(fā)積累,初創(chuàng)企業(yè)資源有限無法支撐底層技術的長期投入,產(chǎn)業(yè)界呼喚智能駕駛計算平臺的出現(xiàn)。
華為智能汽車業(yè)務
華為明確:不造車,定位智能網(wǎng)聯(lián)汽車增量部件供應商,聚焦ICT技術,幫助車企造好車,推動我國智能汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
華為在 ICT 領域積累了深厚的技術基礎,包括且不限于芯片-操作系統(tǒng)-機器學習算法-云技術-傳感器等。華為相信憑借掌握的ICT技術,能做出車聯(lián)網(wǎng)、云、智能座艙、自動駕駛、電源管理等方面有競爭力的產(chǎn)品。
華為的HI全棧智能汽車解決方案,包含了1個全新的計算與通信架構和 5 大智能系統(tǒng),以及激光雷達、AR-HUD 等 30 余款智能化部件,提供了 3 大計算平臺和 3 大操作系統(tǒng),既代表技術創(chuàng)新,也代表商業(yè)模式的創(chuàng)新。
互聯(lián)網(wǎng)科技巨頭加速布局,智能駕駛、車輛網(wǎng)競爭激烈。面對智能汽車巨大的智能市場前景,以BAT為代表的互聯(lián)網(wǎng)科技巨頭紛紛入局智 能汽車戰(zhàn)局。其中,百度率先布局自動駕駛,技術沉淀深厚;阿里深入布局車聯(lián)網(wǎng),并依托達摩院開發(fā)自動駕駛相關技術;騰訊推行產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng),應用生態(tài)及流量優(yōu)勢賦能車聯(lián)網(wǎng)。對華為而言,來自互聯(lián)網(wǎng)科技巨頭的競爭壓力加劇。
華為智能電動
華為智能電動業(yè)務是華為網(wǎng)絡能源產(chǎn)品線的延伸,包括車載電源 mPower、VDC 智能電動平臺硬件、整車控制 OS 和整車控制軟件。
華為將ICT領域30多年電力電子的技術積累,和領先的大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等數(shù)字化技術, 融合創(chuàng)新于電動汽車的電驅控制、電池安全,及三電故障預測等領域,打造“融合極簡、安全可靠、卓越體驗、AI云智”的創(chuàng)新智能電動解決方案,賦能車企造好車,推動我國汽車產(chǎn)業(yè)電動化加速發(fā)展。
華為智能電動具體產(chǎn)品包括電池管理系統(tǒng)BMS、電機電控(MCU)、車載充電機(OBC)及其模塊、熱管理系統(tǒng)TMS等。
其中,華為技術領先的明星產(chǎn)品有:DriveONE多合一電驅動系統(tǒng)、Hicharger 直流快充模塊,以及2021年4月18日發(fā)布的TMS熱管理系統(tǒng)。旨在為車企提供多形態(tài)電驅、充電及電池管理系統(tǒng)的動力域解決方案。
華為智能駕駛
華為智能汽車解決方案品牌HI:
1個全新的計算與通信架構,硬件可擴展,軟件可通過OTA持續(xù)升級。在計算與通信架構(CCA)之上提出跨域集成軟件堆棧(VehicleStack),共同構建數(shù)字系統(tǒng),采用微服務和微軟件,并基于服務理念而構造,為車企搭建可持續(xù)的盈利模式。
5大智能系統(tǒng):智能車云、智能網(wǎng)戀、智能駕駛、智能座艙、智能電動。
激光雷達、AR-HUD等全套的智能化部件?;谧陨鞩CT技術優(yōu)勢,打造“傳感器-芯片-操作系統(tǒng)-算法與開發(fā)應用-云服務”的生態(tài)化布局。
汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展,帶來車上內容、服務和體驗的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、開放化趨勢,汽車正在成為萬物互聯(lián)時代的重要智慧終端,汽車座艙走向智能化。 華為Hicar系統(tǒng)實現(xiàn)手機與車機的智慧互聯(lián),將手機的應用與服務延展至汽車, 以低成本一步完成智能座艙體驗升級,并降低車端應用的開發(fā)、運營推廣成本。華為HiCar不僅在手機與車機之間建立管道,也讓汽車和手機、其他IOT設備之間實現(xiàn)全互聯(lián),打造人-車-家全 場景無縫互聯(lián)解決方案,實現(xiàn)從“人找服務”到 “服務找人”,構筑華為在萬物互聯(lián)時代的生態(tài)優(yōu)勢。
從汽車來說,汽車座艙有車載中控大屏、儀表/HUD 多屏的顯示能力,有麥克風/喇叭等車載環(huán)境更好的音頻輸入輸出能力,有方控按鍵、旋鈕等方便的反向控制輸入能力,還有高精度的車輛數(shù)據(jù)等。但是,汽車座艙中控主機硬件計算能力升級迭代周期相對較長,汽車的應用和服務不夠豐富。從移動設備來說,手機有較新的計算硬件平臺能力(芯片級的 HiAI 能力)、較新的軟件平臺、有較新的高速移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡連接能力,有各種用戶習慣的應用和服務。HiCar 將移動設備和汽車連接起來,利用汽車和移動設備各自的強屬性以及多設備互聯(lián)能力,給消費者創(chuàng)造智慧出行體驗。
智能駕駛汽車中,包含四個核心子系統(tǒng):傳感器、計算平臺、執(zhí)行器與應用算法,華為MDC(Mobile Data Center:移動數(shù)據(jù)中心)定位為智能駕駛的計算平臺。此平臺集成華為在ICT領域30多年的研發(fā)與生產(chǎn)制造經(jīng)驗,搭載智能駕駛操作系統(tǒng)AOS、VOS及MDC Core,兼容AUTOSAR,支持L2+~L5平滑演進, 結合配套的完善工具鏈,客戶或生態(tài)合作伙伴可靈活快速的開發(fā)出針對不同應用場景的智能駕駛應用。
華為MDC,性能強勁、安全可靠,是實現(xiàn)智能駕駛全景感知、地圖&傳感器融合定位、決策、規(guī)劃、控制等功能的汽車“大腦”。適用于乘用車(如擁堵跟車、高速 巡航、自動代客泊車、RoboTaxi) 、商用車(如港口貨運、干線物流)與作業(yè)車(如礦卡、清潔車、無人配送)等多種應用場景。
華為MDC平臺遵循平臺化與標準化原則,包括平臺硬件、平臺軟件服務、功能軟件平臺、配套工具鏈及端云協(xié)同服務,支持組件服務化、接口標準化、開發(fā)工具化;軟硬件解耦,一套軟件架構,不同硬件配置,支 持L2+~L5的平滑演進,保護客戶或生態(tài)合作伙伴的應用軟件開發(fā)的歷史投資。
華為于2018年首發(fā)昇騰310芯片,可用于邊緣計算領域,以及汽車自動駕駛域控制器MDC平臺中。華為基于昇騰310芯片打造汽車自動駕駛域控制器MDC平臺,昇騰310是一款高效、靈活、可編程的AI處理器。基于典型配置,性能達到16TOPS/INT8,8 TFLOPSFP16,而起功耗僅為8W。能效比高于目前主流的自動駕駛英偉達Xavier和Mobileye的EyeQ4.MDC集成了華為自研的HostCPU芯片、AI芯片、ISP芯片與SSD控制芯片,并通過底層的軟硬件一體化調優(yōu),在時間同步、傳感器數(shù)據(jù)精確處理、多節(jié)點實時通信、最小化底噪、低功耗管理、快速安全啟動等方面領先。華為目前有MDC300、MDC600、MDC210、MDC610四款智能駕駛域計算平臺,都采用“統(tǒng)一硬件架構,一套軟件平臺,系列化產(chǎn)品”的研發(fā)規(guī)劃。
華為MDC 810是華為目前最大算力的高成熟和高智能駕駛計算平臺,獲得ASPICE L2安全認證,擁有自主構建網(wǎng)絡安全防護的能力,并且支持AUTOSAR標準。MDC 810當前已完成全部測試,進入量產(chǎn)階段。這一款自動駕駛平臺基于業(yè)界普遍的智能駕駛算力需求,稠密算力到達400+ TOPS,達到ASIL D功能安全要求,搭載智能駕駛平臺軟件MDC Core(含智能駕駛操作系統(tǒng)AOS、VOS),配套完善工具鏈,可滿足擁堵跟車(TJP),高速巡航(HWP)和自動泊車(AVP)等高級別自動駕駛應用場景。當前,200 TOPS以上高算力自動駕駛芯片的供應商只有英偉達、高通、華為。
從目前已公開的信息來看,英偉達和高通最新款自動駕駛芯片的算力更高,并且,英偉達也拿下了最多的量產(chǎn)訂單,但這兩家公司的定位都是Tier 2,他們只賣芯片,卻缺乏系統(tǒng)集成經(jīng)驗,而定位Tier 1的華為,則早已積累起了強大的整機工程能力。
華為MDC平臺,致力于構建涵蓋產(chǎn)業(yè)鏈上下游的傳感器、執(zhí)行器與應用算法三大類生態(tài)合作伙伴,共同推動智能駕駛產(chǎn)業(yè)快速成熟與商用落地。
傳感器合作:華為MDC平臺提供豐富的標準化傳感器接口,可以支持攝像頭,激光雷達,毫米波雷達, 超聲波雷達等傳感器的接入,能夠覆蓋絕大部分智能駕駛場景對傳感器的需求; 華為MDC平臺將與傳感器廠家在接口,協(xié)議,車規(guī)等方面通力合作,推動傳感器產(chǎn)業(yè)盡快成熟。
執(zhí)行器合作:華為MDC平臺支持與線控底盤接口對接,實現(xiàn)智能駕駛大腦對車輛的安全控制,華為 MDC平臺將與線控底盤方案廠商共同協(xié)作, 推動實現(xiàn)更加安全的的智能駕駛解決方案。
應用算法合作:智能駕駛應用場景豐富,不同場景對應用算法要求各不相同,華為MDC平臺提供標準 API與開放SDK,簡單易用的平臺軟件及開發(fā)工具鏈,支撐不同應用場景的智能駕駛解決方案的快速開發(fā)。
智能駕駛產(chǎn)業(yè)作為全新產(chǎn)業(yè),當前處于百家爭鳴、百花齊放的高速發(fā)展期,在實際落地過程中,不同客戶不同供應商在技術路線選擇、場景落地節(jié)奏等方面正積極進行多方向的探索。華為MDC平臺,聚焦于底層平臺技術創(chuàng)新與智能駕駛生態(tài)建設,助力客戶和生態(tài)合作伙的智能駕駛解決方案,在多場景中快速商用落地。
華為目前已推出可支持 L3 級自動駕駛的 MDC300,可支持 L4 級自動駕駛的 MDC600 等四款智能駕駛平臺,將來華為還會適時推出 MDC800/900。其中,MDC600 集成了 8 顆華為自 研昇騰 AI 芯片、鯤鵬 920CPU 芯片、ISP 芯片等,并搭載了智能操作系統(tǒng) AOS、VOS、MDC Core 等。目前華為 MDC 的路線圖落后英偉達約 2 年, 整體仍處于行業(yè)內較為前沿的水平。
目前,與華為 MDC 形成競爭的主流智能駕駛計算平臺有英偉達的 Pegasus、采埃孚的 ProAI、Mobileye 的EyeQ 以及地平線的 Matrix。相比之下,MDC 核心芯片算力更強,應用場景更復雜,但是功耗相對更高。
華為在 2020 年北京車展發(fā)布了 8M 前視雙目攝像頭、超級魚眼攝像頭、77GHz 毫米波雷達,支持短距、中距和長距多種不同應用場景、等效 100 線的激光雷達傳感器, 以及 4D 成像毫米波雷達。其中激光雷達方面,華為將于 2021 年底量產(chǎn)混合固態(tài)激光雷達,可以做到等效 100 線。到 2024 年左右,下一代華為全固態(tài)激光雷達將量產(chǎn)。
“華為的 MEMS 激光雷達技術能有效增加激光雷達的探測距離和視場角,處于固態(tài)激光雷達行業(yè)中上游水平” 激光雷達可分為機械旋轉式和固態(tài)激光雷達兩種。2020 年 7 月 2 日,世界知識產(chǎn)權組織國際局公布了一款華為的激光雷達專利。華為該產(chǎn)品是一款MEMS 固態(tài)激光雷達,有別于傳統(tǒng) MEMS 激光雷達的一個發(fā)射和接收組件,該雷達采用了多個發(fā)射和接收組件專利圖中 畫出了 3 個測距模組,每個模組都含有激光發(fā)射器 101a,分光鏡 102a,接收器 103a。這種設計雖然會增加雷達的體積,但是可以有效增加探測距離和視場角。
華為智能網(wǎng)聯(lián)
華為推出兩款支持C-V2X車載模組 MH5000 和 ME909T(2013年,支持4G),涵蓋了不同的產(chǎn)品定位,源于自研巴龍芯片。
在 2019 上海國際汽車工業(yè)展覽會上,華為展出了基于 Balong5000 所研發(fā)出的高速率、高質量的全球首款5G車載模組 MH5000。華為稱,MH5000 是目前全球屈指可數(shù)同時支持 5G+C-V2X 功能,同時支持 5GSA 和 NSA 雙模式組網(wǎng)的 C-V2X 模組。
作為未來汽車智慧出行的重要通信產(chǎn)品,該款 5G 車載模組高度集成車路協(xié)同的 C-V2X 技術,同時將推動汽車行業(yè)快速邁向 5G 時代,共同助力未來智慧出行。根據(jù)官方測試數(shù)據(jù),MH5000 最高下行峰值速率達 2Gbps,最高上行峰值速率為 230Mbps,能夠滿足汽車5G 通訊需求,給車輛數(shù)據(jù)互通、車路協(xié)同以及未來的自動駕駛提供助力。
華為 C-V2X 模組目前被多家重量級車廠選為后續(xù)車型的通信模塊,正與多家知名車廠集成開發(fā)車載產(chǎn)品。
華為在2018年2月發(fā)布 4.5G 基帶芯片Balong 765,并成功用于LTE-V2X車載終端 DA2300和RSU產(chǎn)品上。2019 年的世界移動通信大會上,華為推出了最新的 5G 基帶芯片Balong 5000。據(jù)悉,此款通信基帶芯片單芯多模、體積小、集成度高,能夠支持多種網(wǎng)絡模式。其創(chuàng)新技術如下:
同時支持NSA( 5G 非獨立組27 / 36網(wǎng))和SA(5G獨立組網(wǎng))雙模組網(wǎng)。
支持 C-V2X 、空中接口等創(chuàng)新技術,其能耗更低、延遲更短,讓華為在車載 5G 芯片領域占得先機。
速率高:在 5G 網(wǎng)絡 Sub-6GHz頻段下,Balong 5000峰值下載速率可達4.6Gbps,mmWave(毫米波)頻段峰值下載速率達6.5Gbps,是 4G LTE可體驗速率的10倍。
此外,Balong 5000率先支持Sub6G 100MHz*2CC 帶寬,滿足運營商多種組網(wǎng)需求,最大化利用運營商的頻譜資源;業(yè)內首次支持 NR TDD 和FDD 全頻譜, 助力運營商有效利用頻段資源,為終端用戶帶來更加穩(wěn)定的移動聯(lián)接體驗。
華為是業(yè)界唯一端到端提供C-V2X智能網(wǎng)聯(lián)車路協(xié)同解決方案的供應商,提供包括自研芯片在內的OBU(車載電子標簽),RSU,V2X server,車載網(wǎng)關,以及與之配合的蜂窩無線網(wǎng)絡和云計算,很快還將推出智能感知基站,搭建從車輛、管道到業(yè)務應用的全景式解決方案。
華為智能座艙
隨著汽車智能化時代到來,EEA(電子電器架構)逐漸從分布式轉變?yōu)橛騼燃须A段,各個子系統(tǒng)不再是一個孤島,而是互相聯(lián)系成為一個整體。未來域控制架構下,座艙域控制器( CDC ,Cockpit Domain Controller)的復雜程度和運算資源需求量大幅提升,為消費級芯片廠商創(chuàng)造了新的機遇。
華為的 CDC 智能座艙平臺采用的麒麟模組, 選擇手機應用中非常成熟的麒麟系列的車規(guī)版本;而在2020北京車展中,華為智能座艙域 SoC 芯片采用了麒麟990A處理器,是 Mate 30、P40系列手機所用處理器的車規(guī)版。
未來,智能網(wǎng)聯(lián)汽車將采用分布式以太網(wǎng)絡+域控制器的C/C架構(計算與通信架構),而摒棄傳統(tǒng)汽車普遍采用的總線加分散控制的E/E架構(電子電氣架構)。域控制器主要有三個,分別是自動駕駛域控制器、智能座艙域控制器、動力域控制器也就是華為的MDC智能駕駛平臺( Mobile Data Center )、CDC智能座艙平臺、VDC 智能電動平臺(整車控制平臺)。
華為將其叫做平臺,是因為華為不僅開發(fā)硬件,更開發(fā)軟件和應用,包括:域執(zhí)行器硬件(硬件外設)+計算平臺與網(wǎng)絡通信硬件層(主板)+基礎軟件平臺層(操作系統(tǒng),實現(xiàn)軟件硬件解耦、硬件驅動、通信和安全等基礎能力)+用戶能體驗的應用系統(tǒng)。華為帶來的是一整套軟硬件系統(tǒng),所以稱之為平臺。
華為將基于麒麟芯片+鴻蒙OS,打造CDC智能座艙平臺,除了提供娛樂服務,未來自動駕駛實現(xiàn)后,會有更多的乘客服務和安全服務。