2023年8月10日,江蘇無錫
2023年8月10日,在無錫舉辦的“2023中國汽車半導體新生態論壇”暨“第五屆太湖創芯峰會”期間,由無錫市集成電路學會指導,至頂科技、至頂智庫、芯榜、亞太芯谷科技研究院聯合發布《2023年全球智能汽車產業圖譜》和《2023年全球智能汽車產業研究報告》。為政府部門、投資機構、行業從業者以及社會公眾更好了解產業發展情況提供參考。
產業圖譜
《2023年全球智能汽車產業圖譜》主要分為智能駕駛(智能駕駛芯片、智能駕駛計算平臺、智能駕駛解決方案、高精地圖、攝像頭、毫米波雷達、激光雷達);智能座艙(智能座艙芯片、智能座艙平臺、車載語音交互、HUD抬頭顯示);功率半導體(IGBT 、SiC);其他汽車半導體(MCU 、存儲芯片、電源管理芯片);整車廠。圖譜中涉及各領域全球代表企業,同時將其代表性產品或解決方案作相應展示。
以下為圖譜示意圖:
產業報告
《2023年全球智能汽車產業研究報告》從全球視角出發,對智能汽車產業概況、產業鏈(智能駕駛、智能座艙、車聯網等)、產業趨勢進行梳理,全面展現智能汽車產業發展情況。
以下為報告節選部分:
國際汽車工程師學會(SAE)制定J3016智能駕駛分級標準,將智能駕駛技術分為L0-L5共六個等級。L1-L5級分別為駕駛輔助、部分自動化、有條件自動化、高度自動化、完全自動化。SAE對分級的說明更加詳細、描述更為嚴謹,且更好地預見智能駕駛汽車的發展趨勢,因而SAE分級成為全球多數國家和政府使用的標準,全球諸多汽車行業相關的企業也采用SAE J3016對自身相關的產品進行技術定義。
自2020年以來,國內外出臺多項政策持續推動智能駕駛產業發展。
從國外來看,2020年歐盟委員會發布《可持續與智能交通戰略》,政策強調利用創新、數據和人工智能,實現智慧出行;英國交通部與商業、能源和產業戰略部在2022年發布的《互聯和自動出行2025:實現自動駕駛汽車的價值》,到2035年英國40%的新車將具備自動駕駛功能。
從國內來看,國家層面:2020年國家發改委、工信部等11部委發布《智能汽車創新發展戰略》,提出到2025年,中國標準智能汽車的技術創新、產業生態、法規標準和網絡安全體系基本形成;交通運輸部、科學技術部在2022年發布《交通領域科技創新中長期發展規劃綱要(2021—2035年)》,提出要促進道路自動駕駛技術研發與應用,突破融合感知、車路信息交互、智能計算平臺等技術。地方層面:北京、上海、廣州、江蘇、浙江、四川等省市相繼發布推動智能汽車產業發展的政策,支持高精度傳感器、車規級芯片、智能操作系統、車載智能終端、智能計算平臺、激光雷達等領域發展。
汽車電子電氣架構有序迭代,域集中式架構是當前階段發展的重點,中央集中式架構是未來發展方向。現階段分布式架構已接近瓶頸,算力、傳輸速率均無法滿足當前智能汽車的需求,(跨)域集中式架構應運而生。未來,集中化汽車E/E架構在汽車電子化浪潮之下已是大勢所趨,中央計算平臺成為整車的最高決策模塊,統一對采集數據進行處理并指揮執行模塊進行操作,從傳統分布式處理逐步走向集中化、云化。
智能駕駛汽車圍繞“感知、決策和執行”三大環節構建軟硬件系統。感知環節:利用攝像頭、激光雷達、毫米波雷達等傳感器獲取道路環境的信息,并對傳感器數據進行處理,實現對車輛、行人等障礙物的識別以及對車道線、紅綠燈等交通標識的檢測;決策環節:車載智能計算平臺是智能駕駛汽車的“大腦”,主要負責感知環節的識別融合任務,并處理海量數據和進行復雜的邏輯運算;執行環節:各類控制器接收決策系統輸出的目標路徑軌跡,通過一系列結合自身屬性和外界物理因素的動力學計算,轉換成對油門、剎車、轉向的控制。
車載4D毫米波雷達具備高度探測、更高目標點云密度、更遠探測距離、穿透性強等優勢,正成為車載毫米波雷達的重點發展方向。4D毫米波雷達的技術路線主要分為三種,分別是多級聯、級聯+虛擬孔徑成像技術以及集成芯片。
車載激光雷達是通過發射激光束、接收回波信號探測目標位置、反射強度等數據的雷達系統。其具備分辨率高、探測范圍廣、信息量豐富等優勢,主要由發射系統、接收系統、信息處理系統和掃描系統組成。按照掃描方式可劃分為機械式、混合固態、純固態三種類型;混合固態分為轉鏡式和MEMS,純固態分為光學相控陣OPA和Flash。轉鏡式和MEMS方案作為當前激光雷達市場的主流,光學相控陣OPA未來有望在車載領域實現商用。
近年來,全球主要芯片廠商相繼推出適用于不同等級的智能駕駛芯片,持續推動智能駕駛的發展。具體來看,Mobileye智能駕駛芯片EyeQ4、EyeQ5、EyeQ6適用于L2-L4駕駛等級;NVIDIA推出的Orin芯片廣泛應用在蔚來、理想、小鵬等主流品牌的相關車型中。Thor屬于NVIDIA推出的高性能芯片,芯片算力高達2000TOPS,計劃于2025年開始量產。地平線于2019-2021年相繼發布征程2、征程3及征程5芯片,征程系列芯片累計出貨量已經突破350萬片,已與超過20家國內與國際主流車企簽下超過150款車型前裝量產項目定點,已有50多款量產車型。
車載智能計算平臺作為智能駕駛汽車的核心中樞,主要由“硬件平臺+系統軟件+功能軟件”構成,其中硬件平臺包括“CPU計算單元、AI單元(GPU、ASIC、FPGA)、MCU控制單元、存儲、ISP”等硬件構成;系統軟件由“硬件抽象層(Hypervisor、BSP)、操作系統內核、中間件組件”構成;功能軟件由“自動駕駛通用框架、功能軟件通用框架”構成。
車聯網主要是指車載設備通過無線通信技術,對信息網絡平臺中的所有車輛動態信息進行有效利用,在車輛運行中提供不同的功能服務。車聯網主要涉及路側基礎設施、云控平臺、通信網等部分,相關技術涵蓋傳感網絡、衛星定位等,能夠為車與車間距提供保障,降低車輛發生碰撞事故的幾率,幫助車主實時導航,并通過與其它車輛和網絡系統的通信,提高交通運行效率。
碳化硅(SiC)具備禁帶寬度大、熱導率高、臨界擊穿場強高、電子飽和漂移速率高等特點。SiC助力新能源汽車實現輕量化及降低損耗,增加汽車續航里程。從具體用途來看,SiC主要用于汽車逆變器、車載充電機等方面。全球主要廠商如英飛凌、羅姆、意法半導體、比亞迪半導體推出包括SiC二極管、SiC MOSFET等產品。特斯拉Model 3作為率先采用SiC功率器件的車型,隨后豐田、比亞迪、蔚來等車型也相繼采用,SiC功率器件將成為汽車功率半導體的未來發展趨勢。
目前主流智能駕駛汽車的智能駕駛芯片多采用英偉達Orin芯片,相關車型也有采用地平線征程芯片;從智能座艙芯片來看,多數車型采用高通驍龍8155芯片;從傳感器來看,攝像頭、超聲波雷達、毫米波雷達、激光雷達成為主流車型的標配,傳感器整體數量達到20個以上。
智能汽車產業發展三大趨勢:
趨勢一:“車路協同”成為我國發展智能駕駛的重要路徑。
車路協同通過新一代無線通信和互聯網技術,進行車輛安全控制和道路協同管理,全面實現人、車輛和道路的有效協作。與單車智能相比,V2X增加路側設備和云的部署,有效降低單車智能的技術難度。目前,我國多個省市已建立智能網聯汽車的先導區/示范區,加速車路協同的落地進程。
趨勢二:“軟件定義汽車”成為未來汽車產業的重要發展方向。
軟件定義汽車(software defined vehicles,SDV)具體是指在模塊化和通用化硬件平臺支撐下,以人工智能為核心的軟件技術決定整車功能的未來汽車。軟件定義汽車功能的增加與升級可通過軟件的遠程部署與更新來實現,汽車硬件將成為模塊化、通用化的平臺和資源池,支撐整車軟件多樣化開發與部署。從市場規模來看,全球汽車軟件市場規模將從2020年的350億美元增長到2030年的840億美元,未來市場前景廣闊。
趨勢三:“生成式AI大模型”助力端到端自動駕駛目標實現。
由于傳統深度學習小模型算法難以突破自動駕駛要求的能力瓶頸,基于大模型方式對自動駕駛感知、認知算法進行訓練和車端部署,端到端自動駕駛目標得以實現。毫末智行于2023年4月發布行業首個自動駕駛生成式大模型“DriveGPT雪湖·海若”,DriveGPT通過引入駕駛數據,使用RLHF(人類反饋強化學習)技術,對自動駕駛認知決策模型進行持續優化,同時DriveGPT正在逐步將感知大模型能力納入其中,實現端到端無人駕駛的終極目標。