在地平線(HorizonRobotics)聯合戰略管理諮詢公司羅蘭貝格(Roland Berger)發佈的《智能座艙發展趨勢白皮書》中，智能座艙被定義為主要涵蓋座艙內飾和座艙電子領域的創新與聯動，是擁抱汽車行業發展新興技術趨勢，從消費者應用場景角度出發而構建的人機交互(HMI)體系。
而近期座艙智能化之所以能成為汽車智能化發展的重點，一方面原因在於隨著消費者需求層次的不斷提升，其對汽車的需求已經從單一的出行工具逐步轉變為生活中的“第三空間”，而且他們會逐步將對手機應用的喜好遷移到車載娛樂信息系統上，如導航、音樂、視頻、社交功能等，甚至有近50%的中國消費者願意為數字座艙類體驗付費。
另一方面則源於進入2019年後，自動駕駛商業化遇到了不小的挑戰，從通用的Cruise到谷歌的Waymo，都推遲了高級別自動駕駛功能的商業落地時間，停留在“路試”或“商業化試運營”階段。
這是因為自動駕駛的落地不僅要突破自動駕駛域的相關技術，如高算力/低功耗/高功能安全等級要求的AI芯片、視覺感知的技術瓶頸、固態激光雷達的量產和降本、高精地圖和高精定位、複雜的感知/決策/控制系統實現等，還需要整車級別的配套升級，例如底盤執行系統的線控和冗餘、電子電氣架構的升級等，甚至在監管和法規方面也需要配套升級。
而智能座艙功能的落地儘管要整合多個屏幕顯示(中控、儀表、抬頭等)、駕駛員監控、車聯網、娛樂系統及部分輔助駕駛功能，但總體來說，由於不涉及底盤控制，安全壓力小，技術實現難度低、成果易感知，有助於迅速提升產品差異化競爭力。因此國內OEM在等待自動駕駛關鍵技術成熟的檔口，開始逐步將精力轉移到智能座艙的落地。
智能座艙的演進與趨勢
從“電子座艙”到“智能助理”，再到“人機共駕”，直至最終實現“第三生活空間”，智能座艙發展的四個階段正變得逐漸清晰起來。
- 階段1：電子座艙——電子信息系統逐步整合，組成“電子座艙域”，並形成系統分層
在這一階段，為了滿足用戶對車載交互體驗的新需求，車載中控屏正向高清化、大屏化方向發展,原先的其他顯示方式也逐步被“顯示屏”替代，如儀表、後視鏡被高清液晶儀表、流媒體後視鏡替代。此外，很多新的顯示方案也開始在座艙中普及，如抬頭顯示(HUD)、增強現實(AR-HUD)等
- 階段2：智能助理——生物識別技術應用，催生駕駛員監控系統迭代，增強車輛感知能力；消費者對車輛智能化功能的期望不僅僅侷限在自動駕駛與人機交互。
比如智能座艙系統通過獨立感知層，能夠拿到足夠的感知數據，例如車內視覺(光學)、語音(聲學)以及方向盤、剎車踏板、油門踏板、檔位、安全帶等底盤和車身數據，利用生物識別技術(車艙內主要是人臉識別、聲音識別)，來綜合判斷駕駛員(或其他乘員)的生理狀態(人像、臉部特徵等)和行為狀態(駕駛行為、聲音、肢體行為)，做到“理解”人。
- 階段3：人機共駕——語音控制和手勢控制技術突破，車內軟硬件一體化聚合，實現車輛感知精細化；車輛可在上車-行駛-下車的整個用車週期中，為駕乘人主動提供場景化的服務，實現機器自主/半自主決策。
這一階段關鍵的驅動因素包括三方面：在電子控制單元(ECU)向域控制器(DCU)的電子架構過度中，車載影音娛樂底層硬件的計算能力快速增強，得以支持一芯多屏；自動駕駛輔助系統(ADAS)的豐富功能增加了駕駛員處理信息的難度，在面臨即時性信息處理的需求下，更加需要智能交互與顯示；以及AI引擎逐步成熟，大幅提升了智能化體驗。
- 階段4：第三生活空間——未來汽車使用場景將更加豐富化和生活化，基於車輛位置信息，融合信息、娛樂、訂餐、互聯等功能，為消費者提供更加便捷的體驗。
而除了前文談到的近期座艙智能化成為汽車智能化發展的重點外，另外三個值得關注的趨勢則包括：車輛視覺感知“由外向內”發展，車內感知需求日趨強烈；觸摸屏不是交互的“終點”；多模交互要求整合分散的感知能力，催生出“獨立感知層”。
例如得益於觸控屏幕材質和技術的顯著提升(LCD-OLED)、GPU對複雜圖像快速處理能力的提升、聲音取代屏幕成為新交互方式等，車內視覺感知能夠有效支持座艙多樣功能和自動駕駛功能的實現。未來，智能座艙的HMI設計也不會侷限於觸屏交互，而是結合車外環境、車內視覺、語音識別、AR等多種感知手段的多模交互。車載主芯片之外也有可能建立獨立的AI計算，即通過使用單顆性能出眾的AI感知芯片，實現車外/車內視覺感知及語音識別等多模感知算法。
一顆車載SoC應該具有的品格
德州儀器(TI)Jacinto處理器產品線總經理Curt Moore認為一顆出色的車載SoC芯片應該具備以下幾種特質：1.它可以根據一系列應用需求適當地平衡內存、輸入/輸出和處理核心，達到系統的BOM目標；2.可以適應開放式軟件開發方法，使多次使用生成代碼、節省在開發和測試中付出的精力成為可能；3.SoC從設計之初就以功能安全為前提來構建，並具備必需的可靠性和產品壽命，使得汽車生產線能夠在市場上持續多年。
以高級駕駛輔助系統(ADAS)為例，ADAS解決方案需要從不同類型的攝像頭、光學、毫米波雷達和超聲波傳感器集中提取數據，更復雜的情況中還需要激光雷達和熱夜視儀，並將數據轉換為車輛的行為情報或者是通過比較從傳感器數據提取的特徵與高清晰度地圖數據來定位車輛。
正如駕駛員必須同時接收多重信息並快速做出安全駕駛決策一樣，所有ADAS應用程序對這些傳感數據的理解和分析也必須實時進行(新數據每秒到達60次)，這就要求作為數據處理“大腦”的SoC芯片具備足夠的擴展性，無論是系統簡單還是複雜，SoC芯片都可以進行並行處理，而不需要大幅削減電力、溫度、組件和集成成本方面的預算，更不會在以減配ADAS功能或降低系統級別為代價。
而Qualcomm Incorporated總裁安蒙(Cristiano Amon)的看法是，自動駕駛的演進經歷了三個階段，分別是安全、便利和完全自動，汽車的下一個創新浪潮將出現在“便利性”系統領域，即L2+級別自動駕駛。然而，汽車行業目前仍面臨諸多重要卻複雜的問題，例如解決方案必須保證安全、穩健、高性能、高效散熱，非常重要的一點是，解決方案還應該具備可擴展性，即能夠通過通用硬件和軟件，規模化地應用於不同層級的車型。
他強調說，未來十年，車對雲的連接、車對車以及車對行人的連接將是汽車行業發展的關鍵。因此，必須要對車載信息處理、數字座艙和C-V2X領域給予足夠的重視，從而能夠更好的賦能車對車、車對基礎設施、車對雲、車對行人之間的連接，並利用移動技術來變革數字儀表盤、信息影音系統、後座娛樂等駕乘體驗。
讓我們再把視線轉向軟件。
近年來，汽車產業電動化、智能化、網聯化和共享化的“新四化”改造正逐步從概念步入現實，車載軟件的複雜性正在呈指數增長(如今代碼已長達1億5000萬行)，這使得開發和維護成本激增，系統的開發必須具有較高性價比，才能實現廣泛而有效的利用。同時，系統的路況感知能力越來越強，其功能安全要求也在不斷變化和發展，滿足嚴格的汽車質量和可靠性目標成為了必選項。經過摸索，汽車行業近年來逐漸達成了將“軟件定義汽車”視作未來發展方向的共識。
軟件定義汽車首先定義的是整車的基礎架構，想要實現軟件定義汽車，整車的電子化架構的調整就顯得尤為重要。在未來汽車中，只有使所有電子器件經由一個統一的中央控制器發佈指令，再由外部執行控件執行動作，才可以實現真正意義上的軟件定義汽車。
在這一概念下，汽車在傳統的控制器之上可以疊加域控制層和應用層。域控制層可以統一協調和控制多個底層控制器，而頂層的應用層則能夠為汽車提供更多可能。在此之中，域控制層和應用層所有的功能都是由軟件來定義的，也正因為此，軟件定義汽車能夠為汽車提供更多可能。
在軟件定義汽車中，無論是車載娛樂系統的應用，輔助駕駛的實現，還是遠程遙控、語音交互等功能的融入，都使得汽車變得更有“溫度”，也為未來的自動駕駛乃至乘客經濟的發展做好了準備。
汽車座艙SoC芯片混戰
- TI
TI全新Jacinto 7處理器平臺系列中首先面世的兩款汽車級芯片，即應用於ADAS的TDA4VM處理器和應用於網關係統的DRA829V處理器，既包含了用於加速數據密集型任務的專用加速器(如計算機視覺和深度學習)，又包含了支持功能安全的微控制器，使得汽車廠商和一級供應商能夠用單芯片同時支持ASIL-D高安全要求的任務和功能。此外，這兩款芯片共享一套軟件平臺，使得開發人員能夠在多個車輛域的應用中重用大量軟件投資，從而減輕了系統的複雜度和開發成本。
DRA829V處理器是業界第一款集成了片上PCIe交換機的處理器，同時它還集成了支持8端口千兆支持TSN的以太網交換機，進而能夠實現更快的高性能計算和整車通信。而TDA4VM處理器能夠使用高分辨率的800萬像素前置攝像頭，或者同時操作4-6個300萬像素攝像頭，同時還可以將雷達、激光雷達和超聲波等其他多種感知處理融合在一個芯片上。這種多級處理能力使得TDA4VM能夠勝任ADAS的中心化處理單元，進而實現自動泊車應用中的環繞視圖和圖像渲染顯示等功能，增強車輛感知能力，實現360度識別感知。
- Qualcomm
Snapdragon Ride平臺是高通在CES 2020上推出的全新汽車產品組合，包括Snapdragon Ride安全系統級SoC芯片、Snapdragon Ride安全加速器和Snapdragon Ride自動駕駛軟件棧，為汽車製造商提供了能夠支持自動駕駛系統三個細分領域可擴展的組合式解決方案。即：L1/L2級別主動安全ADAS——面向具備自動緊急制動、交通標誌識別和車道保持輔助功能的汽車；L2+級別“便利性”ADAS——面向在高速公路上進行自動駕駛、支持自助泊車，以及可在頻繁停車的城市交通環境中進行駕駛的汽車；L4/L5級別完全自動駕駛——面向在城市交通環境中的自動駕駛、機器人出租車和機器人物流。
同時，高通還面向數字座艙內的信息娛樂系統推出了按需激活和即用即付服務，並支持Soft SKU芯片規格軟升級能力，它讓芯片組可以在外場利用OTA升級來支持新的特性、讓用戶體驗全新的服務。
- NXP
東風啟辰T90年度改款車型中融入的“啟辰智聯3.0PLUS”智能座艙由東風日產技術中心、航盛電子和恩智浦聯合開發，整合了車家互聯、全時在線導航、全新升級的語音交互、手機遠程控車、智能安防系統、全場景賬號服務系統、高品質娛樂體驗、智能車聯服務等八大功能場景，NXP i.MX8 QuadMax處理器平臺在其中扮演了重要角色。
i.MX 8QuadMax具有安全域分區功能，通過四塊呈現獨立內容的高清屏幕或4K屏幕提供多顯示屏汽車應用，幫助駕駛員優化信息娛樂體驗。硬件分區架構和功能，可以在沒有管理程序的情況下運行多個操作系統，確保其他eCockpit子系統(包括安全關鍵型顯示器)正常運行。此外，最新的i.MX 8處理器集成了高級安全技術和標準，包括加密引導、橢圓曲線加密和安全密鑰存儲，並且支持AES、SHE及其他汽車安全標準——全部整合到單個AEC-Q100 3級認證設備中。
基於恩智浦i.MX 8QuadMax的模擬電子座艙
- Intel
英特爾凌動處理器A3900系列是專門為車載體驗所設計的處理器，能夠支持車載信息娛樂系統、數字儀表、後座娛樂和高級駕駛輔助系統。截至目前，包括寶馬、特斯拉等在內的多家汽車廠商都量產了基於Apollo Lake的下一代娛樂與儀表系統。在中國，超過5家中國車廠將在2019年和2020年量產搭載Apollo Lake的新一代車型。到2020年，Apollo Lake有望佔據全球30%至40%的市場份額。
此外，隨著多核高算力的微控制器或SoC被越來越多的應用到車內電子電氣系統中，把更多的計算和控制任務做集中處理成為了主流趨勢，也被稱之為ECU融合參考方案。這種集中化的框架內，用一顆計算力更強的ECU取代以往多顆ECU，輔以虛擬化和硬件隔離技術，可以把更多不同的計算和控制任務集成在一起，顯著降低了系統的硬件成本和軟件複雜度和依賴性。
可以預見的是，隨著手機領域芯片廠商三星、高通、聯發科、華為等的加入，汽車座艙SoC領域的產品迭代速度很有可能會像手機芯片一樣快速，產品生命週期縮短，競爭程度加劇，給傳統汽車SoC芯片廠家NXP、瑞薩和德州儀器帶來較大競爭壓力。
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