摘要
當(dāng)前，百年汽車產(chǎn)業(yè)與出行行業(yè)正經(jīng)歷著前所未有的變革。羅蘭貝格對(duì)整個(gè)汽車行業(yè)革命已持續(xù)關(guān)注多年，一路見證了技術(shù)、價(jià)值鏈和企業(yè)的變革。與此同時(shí)，羅蘭貝格持續(xù)與行業(yè)參與者深度交流合作，總結(jié)出對(duì)于汽車行業(yè)變革的獨(dú)立判斷與思考。本篇主要聚焦新四化對(duì)產(chǎn)業(yè)的價(jià)值貢獻(xiàn)、電子電氣革命的核心技術(shù)趨勢(shì)以及全球貿(mào)易大背景下的技術(shù)產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)。
新四化（M.A.D.E）對(duì)汽車電子的影響
近年來(lái)，汽車新四化（羅蘭貝格稱之為“M.A.D.E”，即M-Mobility移動(dòng)出行，A-Autonomous driving自動(dòng)駕駛，D-Digitalization數(shù)字化，E-Electrification電氣化）的發(fā)展在全球和中國(guó)層面均已形成了鮮明的差異化發(fā)展特征，并在各自的技術(shù)和商業(yè)賽道中以不同的速度“奔跑”。相對(duì)于電氣化這一涉及到整個(gè)汽車產(chǎn)業(yè)乃至能源結(jié)構(gòu)變革的趨勢(shì)，自動(dòng)駕駛與數(shù)字化/智能網(wǎng)聯(lián)在相輔相成發(fā)展的同時(shí)也在短期內(nèi)體現(xiàn)出了不同的商業(yè)價(jià)值。而共享出行目前依然處于一個(gè)資本、需求、政策共同主導(dǎo)的發(fā)展階段，技術(shù)創(chuàng)新（尤其是數(shù)字化、定制化和自動(dòng)駕駛）帶來(lái)的行業(yè)變革有望在“下半場(chǎng)”開啟；長(zhǎng)期來(lái)看，出行服務(wù)是終局的體現(xiàn)，也是終端消費(fèi)者的第一觸點(diǎn)，而自動(dòng)駕駛、數(shù)字化和電氣化則成為關(guān)鍵使能技術(shù)。
這些關(guān)鍵使能技術(shù)將帶來(lái)整車電子電氣相關(guān)價(jià)值的大幅提升。根據(jù)預(yù)測(cè)，汽車電子電氣相關(guān)的BOM（物料清單）價(jià)值（不含電池與電機(jī)），將從2019年的約3145美元（豪華品牌 L1級(jí)別ADAS汽油車）提升至2025年的約7030美元（豪華品牌L3級(jí)別自動(dòng)駕駛純電車）。
其中，大部分的價(jià)值增長(zhǎng)來(lái)自電氣化，盡管其會(huì)為傳統(tǒng)燃油車動(dòng)力電子相關(guān)的BOM帶來(lái)大約400美元的成本節(jié)降，但電池管理系統(tǒng)與電驅(qū)動(dòng)相關(guān)硬軟件（例如逆變器、動(dòng)力總成域控制器DCU、各類傳感器）也帶來(lái)了超過(guò)2600美元的BOM價(jià)值提升。同時(shí)，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的價(jià)值也將伴隨越來(lái)越多的高電壓電子器件而有所提升，例如OBC（車載充電）、逆變器等，這些高功率器件的需求也將帶來(lái)半導(dǎo)體及其原材料的創(chuàng)新，如圖1。
圖1 電氣化技術(shù)概述（2019-2025）
自動(dòng)駕駛對(duì)整車電子電氣價(jià)值的影響短期上主要體現(xiàn)在傳感器、車載計(jì)算平臺(tái)與軟件等方面。由于激光雷達(dá)仍處于商業(yè)化進(jìn)程中，因此在測(cè)算中重點(diǎn)關(guān)注L3級(jí)別的以攝像頭為主要傳感器的方案。如圖2，羅蘭貝格觀察到，盡管不同車企在L4/5級(jí)別自動(dòng)駕駛上的技術(shù)方案和投資規(guī)劃尚未確定，L1-3級(jí)別所需要的高性能計(jì)算平臺(tái)及基礎(chǔ)軟件已經(jīng)成為未來(lái)的重點(diǎn)研發(fā)與采購(gòu)需求，且車企（如特斯拉）未來(lái)可能采用硬件、軟件、車型分別獨(dú)立研發(fā)的理念，因此需要超前設(shè)計(jì)提供算力冗余的HPC（高性能計(jì)算） 平臺(tái)來(lái)應(yīng)對(duì)短期的L1-3級(jí)別相應(yīng)方案，尤其是在傳感器融合所需的算力方面，并同時(shí)為中長(zhǎng)期的L4/5方案做預(yù)留。根據(jù)預(yù)測(cè)，L3 級(jí)別相關(guān)傳感器、HPC以及搭載的軟件算法能夠帶來(lái)至少850美元的BOM價(jià)值提升。
圖2 相關(guān)電子元件BOM1）的變化——以豪華車型為例/美元
在智能化與互聯(lián)互通方面，智能座艙成為短期內(nèi)車企實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品差異化且投資回報(bào)可觀的方案。汽車產(chǎn)品的迭代方式已經(jīng)從百年前的不作迭代（單產(chǎn)品生命周期）發(fā)展至如今的平臺(tái)化迭代（單平臺(tái)生命周期）。而隨著消費(fèi)者需求的不斷升級(jí)，對(duì)車載場(chǎng)景、功能和服務(wù)的需求將大幅增加（尤其是從消費(fèi)電子領(lǐng)域轉(zhuǎn)移至出行領(lǐng)域），對(duì)產(chǎn)品迭代提出了新的訴求。同時(shí)，在全球汽車市場(chǎng)進(jìn)入下行通道與存量競(jìng)爭(zhēng)時(shí)代的大背景下，對(duì)座艙智能化需求的滿足將會(huì)成為車企競(jìng)相爭(zhēng)奪的下一個(gè)差異化重點(diǎn)。
值得一提的是，這個(gè)差異化并不意味著無(wú)法盈利，跨界技術(shù)已經(jīng)為汽車做好了“鋪墊”，如高端手機(jī)芯片可通過(guò)技術(shù)改進(jìn)或 外掛MCU（微控制單元）的方案同時(shí)解決安全和算力問題，而OTA（在線升級(jí)）技術(shù)盡可能地將底層硬件的生命周期拉長(zhǎng)以降低研發(fā)與升級(jí)成本。羅蘭貝格認(rèn)為，電子電氣架構(gòu)改變帶來(lái)的硬件與軟件的價(jià)值提升（約510美元）將明顯高于純IVI（車載信息娛樂）系統(tǒng)和Connectivity（互聯(lián)互通）系統(tǒng)（約230美元）。其中，座艙域控制器及基礎(chǔ)軟件（如OS）將成為未來(lái)5年的價(jià)值高地，如圖3。
圖3 相關(guān)電子元件BOM的變化——以豪華車型為例/美元
更加重要的是，日益復(fù)雜的智能化迫使車企改變電子電氣架構(gòu)與整體研發(fā)模式。電氣化與自動(dòng)駕駛的發(fā)展瓶頸仍在核心部件、算法與政策，而智能化則決定了短期的產(chǎn)品、服務(wù)以及品牌價(jià)值的差異化打造，從而直接影響車企的盈利性與價(jià)值鏈定位。
E/E（電子電氣）革命的四大核心技術(shù)趨勢(shì)
面對(duì)上述M.A.D.E的影響和趨勢(shì)，全球范圍內(nèi)的車企已經(jīng)采取行動(dòng)，并且大部分傳統(tǒng)玩家的決策與革新都是漸進(jìn)的，在大力投資新技術(shù)的同時(shí)也需要兼顧傳統(tǒng)技術(shù)的持續(xù)改進(jìn)。顯然，從架構(gòu)入手來(lái)解決技術(shù)問題是最具長(zhǎng)遠(yuǎn)眼光的，但也面臨著能力、資金、時(shí)間等風(fēng)險(xiǎn)。
與此同時(shí)，諸如新冠疫情的“黑天鵝”事件的持續(xù)發(fā)酵也減緩了車企投資新技術(shù)和組織轉(zhuǎn)型的步伐，以保證短期的財(cái)務(wù)流動(dòng)性。然而，步伐雖然有所減緩卻并沒有停止。
羅蘭貝格從全球和中國(guó)大量的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)與研討研究中網(wǎng)羅來(lái)自車企、全球領(lǐng)先Tier-1供應(yīng)商、軟件供應(yīng)商、半導(dǎo)體企業(yè)等的一線聲音，并思考總結(jié)出了以下核心趨勢(shì)?？傮w而言，技術(shù)革新將帶來(lái)價(jià)值鏈、競(jìng)合關(guān)系及商業(yè)模式的重塑。
趨勢(shì)一：重新定義電子電氣架構(gòu)——“下一步”是規(guī)?；?/span>
2015年，博世提出了眾所周知的電子電氣架構(gòu)技術(shù)路線圖， 并描繪了未來(lái)電子架構(gòu)的主要特征及可能的實(shí)現(xiàn)時(shí)間點(diǎn)。對(duì)于這一路線圖本身無(wú)需再做過(guò)多介紹，但其中的兩個(gè)重要標(biāo)志性節(jié)點(diǎn)依然值得強(qiáng)調(diào)，即DCU或HPC的出現(xiàn)，以及統(tǒng)一的基礎(chǔ)軟件平臺(tái)的出現(xiàn)，標(biāo)志著EEA的本質(zhì)進(jìn)化。盡管由于車企的解決方案各不相同，其對(duì)EEA進(jìn)化的階段定義可能有所不同，但羅蘭貝格認(rèn)為EEA的發(fā)展整體會(huì)經(jīng)歷三大階段：分布式架構(gòu)、基于域的集中式架構(gòu)和基于域融合的帶狀架構(gòu)，如圖4。
圖4 電子電氣架構(gòu)線路圖
1. EEA（電子電氣架構(gòu)）的三大階段
目前，EEA的發(fā)展現(xiàn)在正處于由階段一向階段二轉(zhuǎn)型的過(guò)程中，其顯著特征是：第一，DCU的出現(xiàn)使ECU（電子控制單元）標(biāo)準(zhǔn)化且數(shù)量大幅減少，并直接帶來(lái)“降本”和“增效”。例如，若用一個(gè)集成中控、儀表、360°環(huán)視及其它影音娛樂功能的DCU替代多個(gè)來(lái)自不同供應(yīng)商的傳統(tǒng)ECU方案，最大可為車企帶來(lái)將近38%的BOM成本節(jié)降（尚未考慮成本年降）。第二，智能傳感器/執(zhí)行器數(shù)量增加。傳統(tǒng)功能導(dǎo)向的ECU+傳感器集成方案中的算力會(huì)被剝離并集中到DCU里，同時(shí)傳感器本身也需具備基礎(chǔ)算力，以便與DCU溝通，如通過(guò)CAN。第三，軟件開始獨(dú)立于硬件，但并未完全分離。一些獨(dú)立的功能仍然依靠ECU實(shí)現(xiàn)， 但抽象層的出現(xiàn)是未來(lái)實(shí)現(xiàn)硬軟件完全分離以及域融合的重要基礎(chǔ)。第四，中央網(wǎng)關(guān)與各個(gè)域之間可通過(guò)以太網(wǎng)通訊。
而第三階段和第二階段的本質(zhì)不同是：一，軟硬件完全分離，且所有的ECU/DCU共享同一套基礎(chǔ)軟件平臺(tái)。二，相互獨(dú)立的功能應(yīng)用搭載在一套高算力的車載計(jì)算機(jī)上，且它的算力遠(yuǎn)超階段二的DCU。三，基礎(chǔ)軟件平臺(tái)+功能獨(dú)立+HPC將帶來(lái)規(guī)?；匆惶准軜?gòu)可以承載任何形式、數(shù)量的功能及服務(wù)。
2. 先驅(qū)特斯拉與其追兵
有趣的是，博世提出的這一套架構(gòu)路線中，并沒有詳細(xì)給出“如何實(shí)現(xiàn)”的具體方法。因此，基于對(duì)這套路線的基本共識(shí)，車企與全球領(lǐng)先供應(yīng)商根據(jù)自身技術(shù)規(guī)劃、車型平臺(tái)和內(nèi)部能力等制定適合自己的方案，以至于目前幾乎沒有兩家車企在架構(gòu)上完全相同，但特斯拉已經(jīng)處于階段二向階段三過(guò)渡，而傳統(tǒng)車企仍處于階段二甚至階段一。如圖5，特斯拉Model 3 的EEA已經(jīng)把自動(dòng)駕駛（FSD）、影音娛樂（IVI）與互聯(lián)互通（Connectivity）集中在了一起，看上去就是一個(gè)Zonal架構(gòu)形態(tài)。但在軟件平臺(tái)方面，特斯拉尚未實(shí)現(xiàn)完全統(tǒng)一，由于FSD和IVI的安全等級(jí)、功能要求和迭代速度不同，特斯拉目前采用兩套基礎(chǔ)軟件，并用不同的操作系統(tǒng)來(lái)支持自動(dòng)駕駛芯片和IVI芯片的ARM和x86架構(gòu)。
圖5 特斯拉Model 3電子電氣架構(gòu)示意
然而，并非所有企業(yè)都能成為特斯拉，特斯拉也并不代表一切。傳統(tǒng)車企在統(tǒng)一戰(zhàn)線應(yīng)對(duì)特斯拉帶來(lái)的沖擊時(shí)，也形成了各具特色的EEA。目前，行業(yè)內(nèi)沒有統(tǒng)一的架構(gòu)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)，卻有相似的劃分原則。由于采用漸進(jìn)式改革，大部分傳統(tǒng)車企（尤其是豪華品牌）短期內(nèi)會(huì)定義出3~5個(gè)域，包括底盤與動(dòng)力總成、ADAS（高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)）與安全、影音娛樂、車身和互聯(lián)互通。不管是特斯拉還是傳統(tǒng)車企，領(lǐng)先者都不會(huì)局限于第二階段的DCU架構(gòu)，因?yàn)樗荒軒?lái)短期的降本與功能創(chuàng)新，若要實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的全球經(jīng)濟(jì)性，就必須實(shí)現(xiàn)新架構(gòu)平臺(tái)的規(guī)?；瑥能浖胧?。
趨勢(shì)二：軟件革命——功能獨(dú)立，基礎(chǔ)軟件平臺(tái)創(chuàng)造新機(jī)遇
1. 面對(duì)高價(jià)值的“不知所措”
作為未來(lái)IoT（物聯(lián)網(wǎng)）的終端之一，汽車將成為“輪子上 的電腦”。以一輛典型的B級(jí)豪華品牌車型為例，未來(lái)車載軟件在整車BOM中的占比將從2019年的2%（L1級(jí)別汽油車）增長(zhǎng)至2025年的12%（L3級(jí)別純電車）。如果用傳統(tǒng)ECU架構(gòu)及附帶的軟件來(lái)應(yīng)對(duì)，不但會(huì)造成冗余，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)差異化，因?yàn)楣δ苤g相互關(guān)聯(lián)不獨(dú)立，用戶感知不到功能的差異性，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量臃腫的軟件代碼；此外，跨終端應(yīng)用于服務(wù)需求的增加需要為不同功能設(shè)定獨(dú)立的生命周期管理與迭代。顯然，傳統(tǒng)車企的架構(gòu)及其背后的研發(fā)體系、流程和觀念已經(jīng)無(wú)法應(yīng)對(duì)復(fù)雜的軟件集成需求，且車企正在陷入一個(gè)“不斷救火”的惡性循環(huán)。 軟件能力的缺失與日益復(fù)雜的軟件集成，使大量技術(shù)、資金與時(shí)間投身于查漏補(bǔ)缺而不得不忽視或推延原有的研發(fā)重點(diǎn)；同時(shí)， 由于資源限制，對(duì)供應(yīng)商的選擇與評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)也更傾向于“快交付”與“低價(jià)位”，進(jìn)一步導(dǎo)致質(zhì)量缺失和大量返工。
2. SOA（服務(wù)導(dǎo)向架構(gòu)）帶來(lái)軟件新機(jī)遇
必須將功能獨(dú)立出來(lái)，架構(gòu)需從“信號(hào)導(dǎo)向”轉(zhuǎn)變?yōu)?“服務(wù)導(dǎo)向”（service oriented architecture，即SOA）。SOA是一種架構(gòu)類型或指導(dǎo)思想，實(shí)現(xiàn)端到端的架構(gòu)（E 2 E architecture）。如圖6，其核心要義有三：用抽象層分離軟件與硬件；用一套基礎(chǔ)軟件平臺(tái)承載獨(dú)立的功能，這些功能可以是傳統(tǒng)Blackbox，也可以是全新的智能網(wǎng)聯(lián)功能，或存在于云端和其它終端設(shè)備的功能；用功能集（function catalog）的方式增加軟件復(fù)用率。
圖6 基礎(chǔ)硬件標(biāo)準(zhǔn)化和軟件分離
作為傳統(tǒng)巨頭的先驅(qū)，大眾ID.3將搭載其全新的軟件架構(gòu)（End2End Electronic Architecture，E3架構(gòu)），其從未來(lái)出行服務(wù)和生態(tài)系統(tǒng)出發(fā)而構(gòu)建?？梢钥吹剑厮估痛蟊娨呀?jīng)開始考慮端到端和規(guī)?；?。而SOA軟件架構(gòu)是實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的重要技術(shù)支撐。
SOA架構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)多功能、多終端的無(wú)縫連接。車企可以使用基礎(chǔ)軟件平臺(tái)串聯(lián)傳統(tǒng)ECU功能、獨(dú)立的智能網(wǎng)聯(lián)服務(wù)、云端的服務(wù)、智慧交通體系內(nèi)的服務(wù)以及其它終端設(shè)備，提高功能之間的溝通效率并降低成本。例如，大眾Open Trunk（后備箱開啟）功能可以無(wú)縫連接手機(jī)APP端、車架構(gòu)內(nèi)的基礎(chǔ)服務(wù)平臺(tái)、車端和云端接收用戶發(fā)出的指令，激活基礎(chǔ)軟件平臺(tái)上的“We Deliver”服務(wù)，并通過(guò)車內(nèi)控制最終開啟后備箱，同時(shí)保證整套 流程的網(wǎng)絡(luò)安全與用戶透明度。
因此，這一套包含了抽象軟件層和基礎(chǔ)服務(wù)層（包括OS、車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)、診斷等固件）在內(nèi)的基礎(chǔ)軟件平臺(tái)解決方案將成為車企需要把握的價(jià)值高地，也將成為供應(yīng)商的全新產(chǎn)品機(jī)遇。這些機(jī)遇不但包括軟件平臺(tái)本身以及端到端應(yīng)用軟件的提供，也包括相關(guān)的服務(wù)提供，如云服務(wù)、OTA服務(wù)等，如圖7。
圖7 E2E軟件平臺(tái)及其與供應(yīng)商的潛在伙伴關(guān)系
3. 軟件的工業(yè)化生產(chǎn)
面對(duì)車載軟件龐大且仍在增加的軟件代碼量，汽車行業(yè)玩家開始借鑒ICT（信息通信技術(shù)）行業(yè)的“軟件工廠”理念，比如戴姆勒旗下的全資軟件開發(fā)公司MBition正在打造軟件工廠。根據(jù)開發(fā)項(xiàng)目需求，通過(guò)對(duì)軟件組件的標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)化運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)快速開發(fā)。正如傳統(tǒng)制造業(yè)在上世紀(jì)初引入福特式流水線生產(chǎn)那樣，軟件開發(fā)也正在從“定制化手工制作”向“自動(dòng)化產(chǎn)線制造”轉(zhuǎn)變。軟件工廠需為開發(fā)者提供可行的軟件框架、配套的開發(fā)指令、預(yù)設(shè)的程序模板、可復(fù)用的代碼以及伴隨開發(fā)進(jìn)程可以連續(xù)測(cè)試的環(huán)境。在此基礎(chǔ)上，當(dāng)軟件工廠收到一項(xiàng)開發(fā)需求時(shí)，開發(fā)者能夠根據(jù)工廠現(xiàn)有能力拆解需求模塊，并將其分配至各個(gè)“產(chǎn)品線”，每個(gè)產(chǎn)品線再根據(jù)新需求識(shí)別可以復(fù)用和需要新開發(fā)的部分，判斷開發(fā)工作所需資源，最后部署開發(fā)、測(cè)試工具并完成任務(wù)。相比于傳統(tǒng)的“手工”開發(fā)模式，軟件工廠可以提升軟件產(chǎn)品的一致性、品質(zhì)和開發(fā)效率，提前識(shí)別開發(fā)工作量，前置風(fēng)險(xiǎn)，使整個(gè)開發(fā)和部署流程更可預(yù)測(cè)，大大提升了車企對(duì)軟件工作的資源配置和進(jìn)程管控能力。
趨勢(shì)三：計(jì)算芯片——短期分化與長(zhǎng)期融合
E2E架構(gòu)的另一個(gè)重要技術(shù)元素就是能夠支持算力的不斷升級(jí)和冗余。在傳統(tǒng)分布式的電子電氣架構(gòu)中，每個(gè)ECU的核心是單一功能的MCU，傳感器與MCU芯片幾乎一一對(duì)應(yīng)，MCU雖然集成了計(jì)算、存儲(chǔ)、I/O接口等功能，但計(jì)算能力有限，無(wú)法滿足自動(dòng)駕駛和智能座艙的發(fā)展。羅蘭貝格認(rèn)為，未來(lái)的計(jì)算芯片將從單一功能的MCU向3個(gè)方向發(fā)展。
1. 自動(dòng)駕駛高性能芯片的定制化
由于自動(dòng)駕駛算法仍具有高度不確定性，芯片方案需兼顧目前AI算法的算力要求和靈活性，GPU（圖形處理器）+FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列）的組合受到大多數(shù)玩家的青睞；目前，百度Apollo、Audi zFAS均采用“GPU + FPGA”并輔以MCU、CPU（中央處理器）等其它計(jì)算單元的組合模式。當(dāng)自動(dòng)駕駛技術(shù)路線相對(duì)成熟且進(jìn)入大規(guī)模商用的階段后，已有GPU 也難以勝任對(duì)更多空間信息的整合處理，需要定制的專用集成電路ASIC（特定用途集成電路）。ASIC芯片可在相對(duì)低水平的能耗下，提升車載信息的數(shù)據(jù)處理速度，雖然研發(fā)和首次“開?！?nbsp; 成本高，但量產(chǎn)成本低，是算法成熟后理想的規(guī)模化解決方案。然而，魚和熊掌不可兼得，低功耗、大算力、可編程靈活性（以應(yīng)對(duì)算法的快速升級(jí)）在短期內(nèi)是無(wú)法完美兼顧的，這也是部分車企目前正在為之努力的點(diǎn)。
目前，座艙功能的發(fā)展仍然沒有大幅超越現(xiàn)有消費(fèi)電子類功能，預(yù)計(jì)未來(lái)5年內(nèi)，高端手機(jī)芯片的算力仍可滿足下一代座艙性能需求。高通、三星等跨界玩家與恩智浦半導(dǎo)體公司（NXP） 等傳統(tǒng)汽車芯片玩家將持續(xù)致力于算力的提升和安全等級(jí)的提高。隨著車內(nèi)場(chǎng)景的不斷豐富，軟件/操作系統(tǒng)的優(yōu)化對(duì)于算力仍有持續(xù)的需要。長(zhǎng)期來(lái)看，座艙功能對(duì)芯片算力的需求將超越消費(fèi)電子，且安全要求也隨著域融合而提升，預(yù)計(jì)為座艙專門開發(fā)芯片將取代消費(fèi)電子芯片在車內(nèi)的應(yīng)用。多核SoC將成為未來(lái)智能座艙主控芯片的主流。豐富生態(tài)的中控大屏系統(tǒng)以及“一芯多屏”系統(tǒng)則需要多核SoC進(jìn)行支持。羅蘭貝格預(yù)計(jì)，多核SoC 芯片在座艙內(nèi)的滲透率將從當(dāng)前的20%~25%提升至2025年的55%~60%，同時(shí)技術(shù)解決方案也呈現(xiàn)多樣化，如車機(jī)主控芯片+MCU兼顧安全的方案以及集成式的座艙域控制器方案。
2. 芯片的長(zhǎng)期兼容與融合
遠(yuǎn)期來(lái)看，負(fù)責(zé)不同域的芯片架構(gòu)將呈現(xiàn)兼容與融合趨勢(shì)。究其原因，座艙應(yīng)用場(chǎng)景和芯片性能要求已相對(duì)明晰，并且消費(fèi)電子級(jí)芯片可滿足座艙現(xiàn)有場(chǎng)景需求，消費(fèi)電子芯片玩家可以利用規(guī)模優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)低成本商業(yè)化開發(fā)；相反，自動(dòng)駕駛技術(shù)路線尚不成熟，其人工智能算法所要求的芯片性能遠(yuǎn)高于目前消費(fèi)電子芯片的能力，因而玩家在自身技術(shù)路線選擇下進(jìn)行高成本、小規(guī)模開發(fā)應(yīng)用。預(yù)計(jì)2030年以后，隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)路線的逐漸成熟，高性能芯片進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；a(chǎn)階段，其與座艙主控芯片進(jìn)一步向中央計(jì)算芯片融合，從而通過(guò)集成進(jìn)一步提升運(yùn)算效率并降低成本，但由于自動(dòng)駕駛和座艙安全要求不同，滿足安全要求將成為融合的前提。
趨勢(shì)四：功率半導(dǎo)體——?jiǎng)恿偝呻姎饣瘞?lái)原材料多樣化
目前，電動(dòng)車應(yīng)用的IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）一般以硅（Si）為主要材料，而碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）等下一代寬禁帶半導(dǎo)體材料更能滿足高電壓、高開關(guān)頻率和低損耗要求， 因此更符合未來(lái)電動(dòng)車快速充電和續(xù)駛里程提升等要求。其中，SiC技術(shù)相對(duì)成熟，已應(yīng)用于特斯拉Model 3；而GaN在技術(shù)上尚未成熟。電動(dòng)車發(fā)展是驅(qū)動(dòng)高功率Si和SiC市場(chǎng)發(fā)展的主要因素。Si作為半導(dǎo)體主流技術(shù)，低成本方案已經(jīng)成熟，并可通過(guò)技術(shù)提升提高其高功率應(yīng)用性能。而SiC-IGBT在規(guī)?；瘧?yīng)用道路上仍面臨眾多挑戰(zhàn)，成為車企、全球領(lǐng)先供應(yīng)商和半導(dǎo)體供應(yīng)商面臨的痛點(diǎn)，例如：目前，SiC半導(dǎo)體生產(chǎn)成本是Si半導(dǎo)體的10倍以上，由于技術(shù)尚未成熟，價(jià)格顯著下降尚需5~10年；SiC全球產(chǎn)能有限，尚不足以支撐電動(dòng)車行業(yè)全面應(yīng)用，如特斯拉Model 3 應(yīng)用SiC功率半導(dǎo)體已導(dǎo)致產(chǎn)能不足；生產(chǎn)SiC和Si半導(dǎo)體的產(chǎn)線并不能相互替代，在技術(shù)路線尚不完全明晰的情況下， 半導(dǎo)體供應(yīng)商缺乏全面投入SiC產(chǎn)線的動(dòng)力；目前，功率半導(dǎo)體行業(yè)呈現(xiàn)寡頭壟斷格局，德國(guó)英飛凌、日本三菱、日本富士主導(dǎo)Si技術(shù)，美國(guó)科銳（Wolfspeed）主導(dǎo)SiC技術(shù)，中國(guó)已在加強(qiáng)半導(dǎo)體投入但產(chǎn)出有限，因此整個(gè)行業(yè)的市場(chǎng)供應(yīng)基礎(chǔ)十分有限。
由于新技術(shù)所需研發(fā)和制造成本高昂，同時(shí)高功率Si技術(shù)也存在突破的可能，綜合技術(shù)與成本考量，預(yù)計(jì)未來(lái)可能形成Si與SiC方案共存競(jìng)爭(zhēng)的格局。
總結(jié)與啟示
技術(shù)發(fā)展與全球化不確定性共存
對(duì)車企來(lái)說(shuō)，拉長(zhǎng)硬件與底層架構(gòu)的生命周期，通過(guò)軟件功能的獨(dú)立和OTA來(lái)滿足不同國(guó)家區(qū)域和用戶群體的差異化需求， 顯然是一個(gè)投資回報(bào)比更高且可避免成為代工廠的模式。
但百年汽車產(chǎn)業(yè)如今面臨的這一輪創(chuàng)新迭代與數(shù)十年前的演進(jìn)路徑大不相同，沒有一家車企能夠不借助外力（尤其是非汽車行業(yè)）實(shí)現(xiàn)架構(gòu)與軟件創(chuàng)新。更為復(fù)雜的是，隨著全球經(jīng)濟(jì)貿(mào)易形勢(shì)的快速變化、疫情帶來(lái)的更大不確定性以及數(shù)字化/數(shù)據(jù)等技術(shù)的高政治敏感度，車企或?qū)⒚媾R“全球化”的重大阻礙。
如果未來(lái)自由貿(mào)易減少、國(guó)際分工顯著本地化、創(chuàng)新和技術(shù)交流受限，這將會(huì)帶來(lái)創(chuàng)新的延緩甚至“技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)”。雖然宏 觀經(jīng)濟(jì)得以在一定時(shí)間內(nèi)恢復(fù)，但研發(fā)支出減少加上本土化發(fā)展趨勢(shì)的影響，將嚴(yán)重制約商品、信息和人才的交流。同時(shí)，資本積累、研發(fā)合作、規(guī)模擴(kuò)張和制造等方面的發(fā)展都會(huì)變得更為冗長(zhǎng)，因此創(chuàng)新將會(huì)放緩。更嚴(yán)重的一種可能是：長(zhǎng)期衰退、產(chǎn)業(yè)本土化和政治保護(hù)主義將被提上日程，傳統(tǒng)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)將逐步崩潰；大數(shù)據(jù)資源、大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等將成為本地化經(jīng)濟(jì)的重要驅(qū)動(dòng)力，技術(shù)發(fā)展路線圖進(jìn)展大幅減緩，對(duì)大多數(shù)消費(fèi)者而言，前沿技術(shù)變得難以負(fù)擔(dān)。
汽車行業(yè)的流動(dòng)性與盈利性本身就會(huì)受到宏觀環(huán)境的直接影響，加上此輪技術(shù)革命卻又恰好處于這個(gè)高度不確定性的窗口， 使得情況變得愈加復(fù)雜。例如，車企若要實(shí)現(xiàn)全新架構(gòu)的全球規(guī)模化，就必須統(tǒng)一在此架構(gòu)之上的芯片和基礎(chǔ)軟件的標(biāo)準(zhǔn)。而全球主要區(qū)域卻一直在推動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的本土化，且疫情之后這種趨勢(shì)或?qū)⒓觿 ６诙唐趦?nèi)，車企又需要依靠跨界合作伙伴共同攻克技術(shù)，因此很可能將面臨“不同區(qū)域不同方案”、“不同區(qū)域不同伙伴”的選擇。這將會(huì)影響平臺(tái)和車型的全球經(jīng)濟(jì)性。
此外，新技術(shù)趨勢(shì)下的全球采購(gòu)格局也將可能發(fā)生變化。由于目前，仍未存在已被證明可以全球通用的成功的底層架構(gòu)方案（包括電子架構(gòu)和軟件架構(gòu)），傳統(tǒng)汽車行業(yè)慣用的“一套技術(shù)方案”+“本地化采購(gòu)”的方式可能不再適用。另一方面，數(shù)字化使知識(shí)產(chǎn)權(quán)控制與管理以及數(shù)據(jù)擁有、儲(chǔ)存與應(yīng)用在世界各國(guó)間變得異常敏感。例如，美國(guó)對(duì)中國(guó)半導(dǎo)體和數(shù)字化的持續(xù)打壓，歐洲主推的數(shù)字自主與內(nèi)部的再國(guó)家化的矛盾等。這些因素都會(huì)讓車企在技術(shù)合作伙伴的選擇及供應(yīng)商定點(diǎn)方面產(chǎn)生巨大的決策不確定性。誰(shuí)能幫助全球話語(yǔ)權(quán)更強(qiáng)的車企巨頭解決架構(gòu)和軟件難題的同時(shí)規(guī)避政治風(fēng)險(xiǎn)，誰(shuí)就有可能獲得汽車行業(yè)下一個(gè)五十年的先發(fā)優(yōu)勢(shì)。
轉(zhuǎn)載汽車電子相關(guān)文章
轉(zhuǎn)自智能汽車設(shè)計(jì)
