我们在《智能座舱#1：车载显示新风向，HUD迎拐点》中提出在交互智能化、生态丰富化的趋势下，智能座舱将长期演进为“第三生活空间”，显示形态迎来升级、显示品类拓展至HUD等产品。智能座舱的显示技术演进、交互内容丰富化，均离不开更高算力的底层支持。我们测算随着E/E架构演进，座舱域控制器及座舱SoC的需求确定性将不断提高，至2025年国内座舱SoC市场规模将达到204亿元，对应2021-25的CAGR为23%。
日臻丰富的智能化座舱体验催生对更高算力座舱SoC的需求。2018年伟世通与奔驰合作推出的SmartCore是全球首个量产落地的座舱域控制器，开启了“座舱域控元年”。座舱芯片的算力决定了座舱域控制器的数据承载能力、数据处理速度以及图像渲染能力，进而决定了座舱内屏显数量、运行流畅度以及画面丰富度，塑造了整个座舱空间内的智能体验。随着智能化程度加深，座舱对主控芯片算力的要求也越来越高，IHS预计座舱芯片CPU的算力需求将在2024年上升至89kDMIPS，较2021年增长3倍以上。
“一芯多屏”、“跨域融合”是核心演进方向。原本汽车座舱中，仪表盘、娱乐屏、中控屏分别由独立的芯片支撑运行；在架构集中化趋势下，我们观察到“一芯多屏”已成为主流发展趋势。进一步地，我们认为随着硬件算力、架构设计、软件开发能力持续攀升，座舱域与智能驾驶域的算力有望阶段性的“跨域融合”，从高通的第四代数字座舱平台方案到英伟达的DriveIX均可窥见一斑。
我们看好国产座舱芯片厂商的技术突破和“本土生态圈”共荣。根据我们对座舱域控制器的梳理，目前域控制器仍采用海外的芯片平台为主，尚未出现市占率突出的国产座舱芯片供应商。整体来看，国产座舱芯片供应商较海外头部竞争对手仍处于发展初阶，但我们认为未来发展可期——目前华为麒麟系列、地平线征程系列、芯驰X9系列、芯擎SE1000等均已收获定点项目，我们判断国产供应商有望凭借技术赶超和就近服务的优势、构建车厂+Tier1+芯片厂商的“本土生态圈”，最终实现市场份额的不断提升。
汽车智能化发展不及预期；座舱SoC渗透率不及预期。
底层硬件载体：智能座舱域控制器与座舱芯片
域控制器：智能化的直接载体
图表：智能座舱打造丰富视听体验
图表：诺博IN9.0域控制器拆解
2018年以来，座舱域控制器开启量产上车进程。2018年伟世通与奔驰合作推出的SmartCore是全球首个量产落地的座舱域控制器，开启了“座舱域控元年”。目前，国外主要供应商包括伟世通（自2018年至今迭代至第三代）、大陆汽车（2019年量产）、博世多媒体（预计2022年量产）等；国内主要供应商包括德赛西威、诺博汽车、博泰车联网、均联智行等，除德赛西威2020年推出量产方案外，其余座舱域控产品均在2021年实现量产。
如何能实现量产？平台化。由于品牌之间的相互竞争以及同一品牌的档次分层，不同品牌、不同档次的车型对智能座舱存在差异化的需求，一套智能座舱解决方案难以直接复制在另一款车型上。为实现量产，域控制器厂商需要采取平台化解决方案。以诺博汽车的做法为例，厂商先设计一个“终极”域控制器方案，该方案包括了所有能想到且可实现的功能；然后将功能以模块化的形式集成在开发板上，模块之间采用标准化接口进行通信，模块内部根据差异化的需求进行差异化的定制。平台化生产帮助Tier-1厂商缩短了研发周期、降低了研发成本，使差异化较强的域控能够实现规模量产。
图表：国内外座舱域控制器主要供应商（部分）一览
座舱芯片：智能化的“灵魂”核心
座舱芯片SoC内部有哪些组成部分？我们以恩智浦i.MX8系列芯片为例进行拆解，座舱芯片SoC主要由处理器、存储器、系统控制、加密算法、通信传输等部分组成。
处理器。座舱SoC的核心，通常包括CPU、GPU、VPU、NPU等异构处理器。1）CPU（Centralprocessingunit）是中央处理器，其核心个数以及核心主频很大程度上决定了信息处理的最终性能。同一系列不同档次的芯片通常会通过CPU核心的增减进行性能的分档，例如NXPi.MX8系列芯片Quad、QuadPlus、QuadMax三款芯片的性能差异主要通过搭载0、1、2个ArmCortexA72核心实现；2）GPU、VPU（Graphicprocessingunit、Videoprocessingunit）等是专门对图像、视频信息进行处理、渲染的处理器，分担CPU的工作压力，提供更好的音视频体验；3）NPU（Neural-networkprocessingunit，神经网络处理器）采用“数据驱动并行计算”架构，负责处理AI方面的计算需求。
存储器。芯片内部的存储器用于储存未处理过的数据和已经处理过的数据，提高数据处理的效率，包括DRAM、SD、eMMC、NAND等，以及QSPI、SPI等数据传输接口。
安全与系统控制。前者包括各类加密算法，后者包括电源管理、时钟等控制系统。
通信接口。包括内部通信的PCIe、LVDS、USB、SATA、CAN、以太网等通用数据接口，以及与座舱显示屏、摄像头之间进行视频输入输出的DSI（显示屏信号接口）、CSI（摄像头信号接口）、HDMI、eDP、DP等。
图表：NXPi.MX8系列芯片结构图
选择座舱域控制器，实质上是在可靠、安全、长效的基础上选择主控座舱芯片的算力。座舱芯片的算力决定了座舱域控制器的数据承载能力、数据处理速度以及图像渲染能力，从而决定了座舱内屏显数量、运行流畅度以及画面丰富度，进而塑造了整个座舱空间内的智能体验。从前文对各座舱域控制器供应商的梳理来看，尽管域控制器由海内外不同厂商供应，但所基于的芯片平台是有限的，基本集中在高通、瑞萨、恩智浦、TI等芯片厂商，座舱芯片的集中度明显高于域控制器。
随着智能化程度加深，座舱对主控芯片算力的要求也越来越高。根据IHS测算，2021年智能座舱对座舱芯片CPU的算力需求在25kDMIPS，并将在2024年上升至89kDMIPS，算力需求增长3倍以上。目前主要座舱芯片厂商所提供的座舱芯片算力具有明显差异，高通、三星最新芯片平台算力处于80-150kDMIPS范围，而传统汽车芯片厂商瑞萨、恩智浦、德州仪器CPU算力处于25-50kDMIPS范围。
座舱域控制器供应商选择芯片平台时，呈现“高端选高通，中低端选其他平台”的特征。我们认为，高端域控制器选择高端芯片平台，不仅仅是因为高算力芯片平台具有更好的性能表现，也出于对未来可迭代性的考虑。座舱对芯片CPU算力的需求在3年内增长3倍（IHS测算），但车辆的生命周期往往长达8-10年。如果仅按当前芯片算力需求的标准选择芯片平台，则会在未来智能化浪潮中落于人后。而若提前选择高算力芯片平台，则能够预留一定的硬件性能冗余，以在未来保证更好的可迭代性，例如选用高通8155平台便可基本满足2024年算力需求。
图表：座舱芯片NPU算力需求
图表：座舱芯片CPU算力需求
演进：一芯多屏成为主流，未来与驾驶芯片跨域融合
我们认为，座舱芯片形态的演进是伴随汽车E/E架构演进而不断融合的。在《科技：汽车电气架构新趋势，车内通信迎变革》中我们指出，汽车E/E架构将沿着“分布式”“域集中式”“中央计算式”的方向演进。与汽车E/E架构同步，我们认为座舱芯片方案也将相应地经历三大阶段的演进——“单芯单屏”“单芯多屏”“融合发展”。
图表：座舱芯片将伴随汽车E/E架构经历三阶段演进
单芯单屏：信号传输以及成本方面存在劣势
分布式架构下，不同座舱电子设备由不同控制器控制，表现为“单芯单屏”。这样的解决方案在座舱功能贫乏的过去是合适的：1）不同屏幕之间不用考虑信息交互；2）对芯片的性能要求不高，成本可控；3）仪表盘与娱乐屏运行不同系统，“单芯单屏”解决方案易于实现。
图表：单芯单屏示意图
但是，随着汽车产业向科技制造转型，消费者愈发强调车内体验感，液晶仪表盘取代机械式仪表盘，娱乐屏所承载的数据量加大，不同电子设备之间数据交互频次增多。原本“单芯单屏”形态的弊端逐渐显现：
跨芯片信号传输存在延迟。智能化时代，座舱电子之间信息交互频繁，例如仪表盘中的行车信息就会与中控导航发生数据交互。为实现多屏联动，设备间需要进行高速率传输。而在“单芯单屏”中，不同芯片之间通过CAN或LIN总线传输，信号传递速率遇到瓶颈。
成本压力上升。为体现汽车“科技感”，仪表盘信息丰富度与娱乐屏内容流畅度大幅增加，这对单颗芯片的性能提出较高的要求，单颗芯片价格不可避免地上升。同时，HUD、流媒体后视镜等新的电子设备出现，抬高了座舱电子的单车成本。
单芯多屏：顺应集中化架构的主流方案
单芯多屏，指的是用一个座舱SoC芯片完成对多个座舱电子设备信号的处理和控制。伟世通座舱域控制器SmartCore首次整合不同控制器，将全数字式仪表盘与中央信息显示屏的功能集成在一个芯片上，实现“单芯多屏”，顺应汽车E/E架构集中化趋势。
图表：“单芯多屏”：伟世通座舱域控制器SmartCore整合
“单芯多屏”成为解决“单芯单屏”信号传输延迟、单车成本承压的主流方案。
解决信号传输延迟问题。根据Cerebras数据，芯片内数据传输速率可达到100PB/s，是芯片间最快接口通信速率的10万倍。我们认为，单芯多屏将芯片间通信转化为芯片内通信，传输速率有望提高。
解决成本问题。芯片数量由多个减少至一个，虽然单颗价值量有所上升，但整体来看具有成本优势。
可靠性增强。根据电路知识，电路元器件数量越少，可靠性越高。
但芯片的集成引发了另一个问题——跨系统运行。一般而言，数字液晶仪表盘涉及车辆安全，需要满足ASIL-B标准，通常采用QNX或Linux系统；娱乐系统需要运行丰富的娱乐功能，通常采用Android系统。“单芯单屏”方案下，不同系统通过不同芯片支持，不存在跨系统问题；而“单芯多屏”方案中，跨系统运行所带来的计算效率的降低较为明显。
硬隔离、虚拟机技术的发展，有望解决了这个难题。1）硬隔离（Hardwarepartition）是在不同系统之间对硬件资源进行分配，提前划分各系统所能访问的计算资源以及内存、外围设备等资源，各系统之间不得互相访问所属硬件资源。例如，恩智浦i.MX8QM采用硬件分区将SoC划分为仪表系统和娱乐系统，实现在前者运行Linux系统、后者运行Android系统。2）虚拟机（Hypervisor）是在操作系统和硬件之间插入Hypervisor层，根据虚拟机对计算单元、内存等的调度，实现对硬件资源的动态分配。前文中提及的伟世通SmartCore采用的就是虚拟机技术。
图表：NXPi.MX8QM采用硬件分区
图表：虚拟机示意图
事实上，在“单芯单屏”向“单芯多屏”转变中，还存在“多芯多屏”的过渡方案，其实质是将运行同一系统的控制器进行融合。例如理想ONE合计超50寸的四联屏中，中控与副驾娱乐屏采用高通的骁龙820A，运行Android系统；而数字仪表屏与功能控制屏采用德州仪器的Jacinto6，运行Linux系统。
图表：理想ONE采用“双芯双系统”方案
跨域融合：与自动驾驶芯片合二为一
汽车电子电气架构演进到今天，领先的整车架构形成了以大众为代表的“三域架构”（智能驾驶、智能座舱、整车控制三大域）和以特斯拉为代表的“区集中式架构”（中央加多个方位域）。
虽说特斯拉所代表的“区集中式架构”更接近未来的“中央计算式架构”，但我们认为从实质上说特斯拉整车架构依然没有跳出“域集中式”阶段，座舱芯片与自动驾驶芯片仍然处于相对独立的运行状态。拆开来看，特斯拉的整车架构由CCM（中央计算模块）与前、左、右车身域构成，其中CCM可进一步拆解为Autopilot、多媒体控制单元以及LTE等三块PCB板，分别赋能智能驾驶、智能座舱与智能网联。特斯拉Model3多媒体控制单元以14nm制程的IntelAtomA3950处理器为核心（2022年将切换为AMD芯片），CPU算力达42kDMIPS，负责可视化、外部通信、音视频、导航等功能，与智能驾驶Autopilot之间几乎独立。
图表：特斯拉Model3架构简化图与中央计算模块CCM拆解图
整车架构由“域集中式”向“中央计算式”跨越并非易事。中央计算式架构下，中央计算芯片承担了自动驾驶、智能座舱、整车控制三方功能，是TB数量级海量数据的枢纽，这要求中央计算芯片具备更大的数据吞吐能力以及更快的数据处理能力；更多的数据处理工作意味着会产生更多的功耗热量，这要求更精巧的硬件参考设计能力；ADAS系统、座舱系统、整车控制系统的复杂融合系统，要求具备更强的软件开发能力。中央计算架构需要技术难度更高的软件、硬件能力支持，我们认为这或是制约整车架构进一步向更集中阶段演进的原因。当前座舱芯片与自动驾驶芯片处于独立发展阶段，我们判断当硬件算力、架构设计、软件开发能力进一步提高，汽车整车架构迈入“中央计算式”时，座舱芯片将与自动驾驶芯片有望实现融合发展。
图表：座舱芯片与自动驾驶芯片未来将融合发展
虽然目前仍没有完全达到两域融合的阶段，但我们看到了一些“端倪”——
2021年7月，地平线发布最新一代车载芯片征程5。该芯片定位“面向全场景整车智能的中央计算芯片”，AI算力达128TOPS，既可以用作自动驾驶芯片，也可用在智能座舱领域。基于4颗征程5设计的整车智能计算平台Matrix5算力可达512TOPS，可同时满足智能驾驶、智能座舱等多个领域，已与大陆集团、东软睿驰等达成合作，业内已出现基于AI芯片同时赋能智能驾驶与智能座舱的融合方案。
图表：高通第四代骁龙座舱解决方案
图表：基于地平线征程5打造的Matrix5
图表：现代GV60CCIC域控制器
图表：现代GV60CCIC主PCB搭载英伟达芯片
格局：国际巨头占有率高，国内厂商逐渐渗透
智能座舱市场相较自动驾驶市场，技术要求更加明确、发展路径更加清晰，对性能的要求基本比照手机消费市场，因此从各领域延伸来的厂商较多。
海外供应商格局趋于明朗，两大阵营分庭抗礼
当前海外主要供应商可以划分为两大阵营：一是以恩智浦、瑞萨、德州仪器等为代表的“传统汽车芯片”厂商，在传统汽车MCU、ECU芯片业务之外，顺应智能化趋势布局座舱芯片领域；二是以高通、三星等为代表的“消费级芯片”厂商，切入汽车座舱领域，复用其在消费电子领域深厚的技术积累。
传统汽车芯片厂商占有份额仍然较大。根据高工智能汽车研究院数据，恩智浦、瑞萨、德州仪器三家传统汽车芯片厂商是智能座舱芯片的主要供应商。我们认为，这主要是由“中低端车型销量占比较大”的汽车销售结构决定的。传统汽车芯片厂商在智能化转型中节奏偏慢，除满足车规级安全外，性能不及消费级芯片厂商，在销量占比仍然较大的中低端车型中部署广泛。瑞萨R-CARH3采用16nm制程，而恩智浦i.MX8系列、德州仪器Jacinto7均基于28nm制程设计，CPU算力最高40kDMIPS，逊色于消费级芯片厂商。
消费厂商芯片在性能方面具有明显优势，高通几乎垄断高端座舱芯片市场。高通、三星最新款座舱芯片已采用10nm以下制程，且均计划在下一代芯片平台中采用5nm制程。以高通SA8155P为例，其采用7nm制程，CPU部分为8核心设计，最高主频可达2.4GHz，小鹏P5、蔚来ET7等已宣布将搭载高通SA8155P。
我们认为，消费厂商切入汽车座舱赛道具有天然优势。一方面，当前智能座舱的算力需求仍未超出智能手机的范围。罗兰贝格预计，未来5年内，高端手机芯片的算力仍能支持下一代座舱电子算力需求。因此消费级芯片在满足车规级要求后移植入座舱领域具有天然优势。例如，高通上一代座舱芯片骁龙820A脱胎自消费级芯片骁龙820，最新一代SA8155P基于骁龙855设计。另一方面，消费芯片厂商在手机等消费电子领域已形成规模优势，能够实现低成本开发。而新入局者在固定资产、研究开发投入等方面沉没成本较多，能否达到盈亏平衡点有赖于定点车型合作情况以及销售情况，初期成本较高，在与成本已被摊薄的消费芯片厂商的竞争中或落入下风。
图表：国外座舱芯片主要厂商
国内供应商仍处于发展初阶，未来可期
国内座舱芯片竞争格局尚未定型。目前除小鹏等个别主机厂直接与座舱芯片厂商直接对接外，大多通过与座舱域控制器Tier-1厂商合作的方式塑造座舱的智能化。从前文对座舱域控制器的梳理可以看出，目前主流域控制器仍主要采用海外的品牌，尚未出现市占率特别高的国产座舱芯片厂商，整体竞争格局尚未定型。目前仅几款芯片有落地场景，如华为麒麟990A搭载于北汽极狐αS；地平线征程2已经在长安UNI-K中落地；芯擎科技绑定吉利汽车。另外，根据芯驰科技披露，芯驰目前已服务250余家客户，覆盖中国70%的车企，获得50余个定点项目。
图表：国内座舱芯片主要厂商
我们看好国产座舱芯片厂商未来的发展前景。短期看，我们认为历经了2021年汽车芯片的供给紧缺，有望倒逼自主品牌车厂在核心芯片环节发展多供应商策略，积极推进国产供应商的测试与定点。长期看，我们认为国产座舱SoC供应商有望缩小与海外龙头的差距，建立本土“生态圈”：1）随着华为等巨头的入场，中国本土SoC企业与海外龙头企业的技术差距正在逐步缩小；2）海外芯片企业在后期优化时与国内车厂、高精度地图提供商等产业链其他环节沟通成本高，技术改善较缓慢；3）在软硬件解耦、智能座舱领域国产Tier1份额增长的双重趋势下，“自主品牌客户+国产座舱Tier1+国产座舱芯片厂商”有望实现三位一体的共荣，展望未来，我们预计更多类似于华阳携手芯驰、地平线，德赛西威与地平线达成战略合作的事件将会落地。综上，我们认为当下本土座舱芯片供应商有望对海外企业实现弯道超车。
图表：华阳通用与芯驰科技签署战略合作协议
图表：德赛西威与地平线达成战略合作
测算：座舱SoC市场2025年有望达到204亿元
我们认为，未来五年座舱SoC渗透率有望翻倍。汽车E/E架构的演进有望推动座舱SoC的渗透。根据罗兰贝格估测，2020年中国市场多核座舱SoC芯片新车渗透率达24%，2025年渗透率有望达到59%，高于全球平均水平。
图表：新车销量中座舱SoC方案渗透率（中国）
图表：新车销量中座舱SoC方案渗透率（全球）
座舱SoC芯片价格受内部核心数、核心架构以及其他处理器性能等因素影响。根据渠道商方面的公开信息，较为低端的座舱SoC售价在200元左右，高端芯片单颗售价在1500元左右，中端芯片由于SoC内部配置差异较大，价格分布范围也较广。
图表：部分型号座舱SoC售价情况
我们基于座舱SoC市场现状，对国内市场规模测算如下：
大体上，我们认为，为了成本与售价匹配，一般汽车厂商在低端车型中采用低端SoC芯片，在高端车型上采用高端SoC芯片。因此，我们的测算拆分低端、中端、高端等维度。
域控制器渗透率方面，我们认为，1）由于新能源汽车对科技感的接受度会更高，因此在汽车E/E架构演进方面会更加激进，整体座舱域控制器渗透率要高于传统燃油车；2）由于高端车型更加强调车内体验，因此渗透率较中低端车型更高；3）座舱域控制器渗透率逐年提升，新能源汽车高端车型将最早迎来100%渗透率。
图表：各车型逐年座舱域控制器渗透率预测
座舱SoC出货量方面，我们认为一个域控制器对应一颗座舱SoC芯片。
座舱SoC价格方面，1）价格（2020年）：我们假设低端座舱SoC芯片单价在200元/颗左右，高端芯片单价在1500元/颗左右。中端车型采用芯片范围较大，存在中档车型采用高档芯片的情形，例如小鹏P5单车售价在16-23万元，但其XmartOS智能座舱系统采用高通第三代计算平台骁龙SA8155P。综合来看，我们假设中端车型采用的芯片均价在800元/颗左右。2）变动：我们假设低中/高/端芯片年均增长0%/3%/5%。
图表：座舱SoC出货量、单价估测
综上，我们预计2025年，国内座舱SoC芯片市场规模有望达到204亿元，较2020年对应29%的CAGR，市场空间较大。
图表：国内座舱SoC芯片市场规模测算
汽车智能化发展不及预期。智能座舱是汽车智能化浪潮中重要的环节之一，是体现汽车科技感的直接窗口。如果汽车智能化发展不及预期，或阻碍智能座舱的进一步渗透，从而对座舱芯片市场空间产生影响。
座舱SoC渗透率不及预期。座舱芯片沿着“单芯单屏”“单芯多屏”“跨域融合”的路线发展，座舱SoC具有更快处理速度、更可靠性能，是实现“单芯多屏”的基础。如果座舱芯片演进进展不及预期，座舱功能仍由分布式ECU实现，则对座舱SoC发展造成影响。
[1]VRU，Vulnerableroaduserprotection，弱势道路使用者保护，包括对行人、自行车骑行者等的保护；
[2]TSR，Trafficsignrecognition，交通标志识别；
本文摘自：2022年1月22日已经发布的《汽车智能化系列之座舱芯片：座舱之“魂”，从一芯多屏到跨域融合》