（報告出品方/作者：安信證券，徐慧雄，李澤）

1.智能座艙邁向2.0時代，成本、功能需求推動車機芯片逐步差異化

1.1.智能座艙1.0時代，消費電子廠商切入、高通在車機領域呈現壓倒性優勢

頭部主機廠 E/E 架構已完成由分布式向域集中式升級，座艙智能化功能的實現集中于域控制 器的主控芯片。早期的車機功能相對簡單，僅具備收音機及音頻播放等功能，且功能的實現 依賴于相互獨立的 MCU，即采用分布式 E/E 架構，功能的升級亦通過疊加 MCU 及相關功能 配件完成。而在域集中式的硬件方案設計下，座艙內多數智能化功能的實現僅依賴于單一的 座艙域控制器主控芯片。

當面向不同安全功能等級的功能時（例如儀表顯示屏涉及駕駛安全要求ASIL-B安全等級，而中控屏主要為導航及影音娛樂功能安全等級要求不高），可通過軟件虛擬機技術對SoC 資源動態調配或直接在 SoC 內硬件隔離，進而實現單芯片運行多個操作系統，保障駕駛相關功能的實時性、安全性。相對于分布式架構，域集中式的設計，一方面可提高控制芯片及外圍電路復用效率，降低整體座艙芯片成本，另一方面可增強不同功能配置之間的通信效率，實現中控對座艙的集中控制，為跨屏互動提供硬件基礎，并可實現OTA在線升級功能。

集中式架構下座艙智能化加速升級，推動座艙主控芯片性能要求持續提升。具體體現：（1）車機功能豐富度提升，要求具備更低延時、高性能的 CPU。集中式架構下空調、座椅、 天窗等車身控制功能均集中于車機處理器。同時座艙功能的豐富度也在提升，從傳統的 收音機、音頻功能升級到導航、影音應用，目前正向更高階的桌面級游戲應用延伸。作 為座艙 SoC 的“大腦”，CPU 的低延時處理需求在集中式架構下大幅提升。目前，高通座 艙芯片的CPU性能已從8155的105k DMIPS提升至當前8295的220k DMIPS（預估值）， 性能實現翻倍增長。

（2）屏顯系統高端化趨勢下，要求具備更高性能的 GPU 以帶來更佳屏幕交互/反饋體驗。座艙屏幕作為主要交互/反饋方式，正向大屏化、多屏化、高分辨率化演進。其中，中控 屏+液晶儀表已成為中高端新能源車型標配方案，副座娛樂屏、后座娛樂屏也在正在快 速滲透；而顯示分辨率也由過去的 1K/VGA 逐漸向 4K 高清屏演進。典型的例如 2022 年發布的理想 L9，其座艙配備中控屏、儀表屏、后座娛樂屏三塊顯示屏，分辨率均達到 3K。而 GPU 核心作用為顯示圖像的構建與渲染，性能很大程度決定屏幕顯示的流暢度。目前，高通座艙芯片的 GPU 性能已從 8155 的 1142 GFLOPS 提升至當前 8295 的 3100 GFLOPS，性能提升近 200%（預估值）。

（3）是否具備 AI 算力已成為衡量高端座艙 SoC 的標準之一。智能語音識別、手勢識別、 面部識別（DMS）等多模態交互方式均依賴 AI 算力進行機器學習，相對屏幕交互會分 散注意力，語音、手勢、面部識別等交互方式更安全也更智能，智能感知正成為新一代 智能汽車賣點之一。此外伴隨自動駕駛算法技術的逐步成熟，更多 ADAS 功能如 360° 全景影像、AR-HUD、APA 自動泊車輔助等逐漸集成于智能座艙，由此亦對座艙主控芯 片的 NPU 算力有進一步需求。可以看到，高通在最新座艙芯片 8295 之上已具備 30T 左 右的 AI 算力，相較 8155 提升數倍以上，且可實現艙泊融合。

從當下的智能座艙芯片格局來看，高通一家獨大并呈現壓倒性優勢。當座艙架構方案由分布 式走向集中式的同時，車機芯片供應格局亦在發生變化。傳統分布式架構之下，瑞薩、NXP、德州儀器占據車機芯片絕大部分市場份額。而在域集中式的架構之下，高通強勢切入座艙芯片領域并快速搶占市場主導地位。回溯高通在車機領域的發展歷程，其最早于 2014 年發布第一款車機芯片602A開始切入車載領域，積累經驗后于 2016 年發布第二代車機芯片 820A，隨著座艙域集中加速，820A在2020年開始廣泛應用于小鵬 P7、理想 one、領克 05 等車型中，此時高通已在座艙芯片領域展現了較強競爭力。2019 年發布的 SA8155P 則幾乎席卷整 個智能座艙市場，2021-2022 年間國內中高端新能源自主品牌基本均轉向高通 8155 平臺，在 車機領域呈現壓倒性優勢，已覆蓋 15 至 50 萬價格區間的眾多車型。

我們認為，高通之所以在過去幾年間可以在座艙領域快速滲透的核心原因在于三點：（1）相對傳統汽車芯片供應商，龐大的消費電子業務基礎使其在制程上呈現降維打擊能力。高通于 2019 年發布的 SA8155P 為全球首款 7nm 車機芯片，而對比同時期的傳統汽車芯 片廠商，在制程上具備壓倒性優勢（例如瑞薩于 2018 年底量產的 R-CAR H3 芯片仍采 用 16nm 制程）。而更先進的制程帶來的則是在算力、功耗等方面優勢，尤其 GPU 算力 約為同期傳統座艙芯片的 3~4 倍，可支持驅動數量更多、分辨率更高的車載屏顯系統， 從而為消費者帶來更佳的智能化座艙體驗。

而之所以高通能夠具備如此顯著的制程優勢， 本質上則是因為車載業務對于高通而言僅為冰山一角。根據高通年報數據統計，2021 年 公司合計實現收入 336 億美元，其中汽車業務收入僅為 10.19 億美元，占比僅為3%左右。高通可以充分利用手機、物聯網等其他消費電子業務來實現芯片軟硬件開發成本上的攤 銷，從而降低迭代成本，如高通 SA8155P 即是在驍龍 855 基礎上略微調整而來，其中GPU 采用相同的型號（8155 提升了 GPU 主頻），CPU 規格有所降低，由 855 中的 Kryo 485 降規為 8155 中的 Kryo 435，在芯片設計、IP 授權、GPU 掩模版等方面均存在部分 復用。

（2）相對同樣具備先進制程的移動芯片廠商，高通更早布局座艙芯片，并率先推出 7nm 座 艙芯片。高通于 2014 年發布第一代車機芯片 602A 切入車機領域。過去 8 年間，高通在 車載領域具備清晰的 Roadmap，已歷經 SA820A、SA8155P、SA8195、SA8295 共四次 產品迭代。而其他移動芯片巨頭聯發科/三星分別于 2018/2019 年推出第一代座艙芯片， 切入時間相對較晚且后續僅有一兩次迭代。基于更豐富的迭代經驗，高通在座艙芯片制 程、功耗設計等方面對比其他移動芯片廠商依舊保持領先。2019 年高通發布的第三代產 品 SA8155P 為全球首款 7nm 座艙芯片，2021 年發布的 SA8295 進一步升級至 5nm 工藝。

（3）相對同樣較早切入的桌面芯片廠商，高通脫胎于移動端的座艙芯片在現階段更具成本 優勢。當前階段智能座艙性能要求接近手機，高通 820A 來自移動端驍龍 820，8155 脫 胎于驍龍 855，部分 ARM 架構 IP 可在移動端應用驗證后再移植到座艙，也即廣闊的手 機市場為高通座艙芯片節約了開發成本。而桌面芯片廠商英特爾于 2016 年發布的 A3900 系列芯片，雖是專門為工業、汽車應用開發，但與其所擅長的桌面芯片市場復用度較低。可以看到，除 2018 年發布降規版本 A3920 外，此后英特爾在車載座艙領域再無更新迭 代。而桌面芯片另一巨頭 AMD 至今尚未發布專為車載領域而設計的車機芯片（特斯拉 座艙內所采用的 AMD Ryzen V180F 則是基于其消規級芯片定制而來）。

1.2.智能座艙2.0時代，更多廠商芯片量產在即、車機芯片賽道內卷加劇

消費者強支付意愿倒逼主機廠在座艙配置加速內卷，從而對座艙主控芯片性能的需求亦快速 提升。根據地平線與羅蘭貝格聯合發布的《智能座艙發展趨勢白皮書》數據統計，國內近 50% 的消費者對于數字座艙類體驗具備較高的支付意愿。而在消費者強支付意愿的背景下，近年 來國內主機廠在座艙配置領域內卷加劇，HUD、360°全景影像、DMS 等座艙智能化配置滲透率快速提升。根據佐思數據庫統計顯示，2021 年國內乘用車 HUD 滲透率已超過 5%，HUD 總裝配量為 103.7 萬臺，增速超過 60%；2021 年 1-9 月國內乘用車新車的 DMS 系統銷量為 25.2 套，同比增長 244%。而面對座艙內日益豐富的功能需求，作為座艙域控制器的核心， 座艙域控制器主控芯片的性能要求也在進一步提升，并有望逐步實現艙泊融合、艙駕融合。同時，更多芯片供應商相繼涌現，展望 2023 年，有望再次顛覆當下的座艙芯片格局。

（1）聯發科發力中低端座艙，2023 年將基于 MT8675 量產 5G 智能座艙平臺：在傳統智能手機處理器領域，聯發科與高通平分秋色，根據 Counterpoint Research 數據 統計，2022Q1 聯發科占據全球智能手機處理器芯片第一大出貨份額，占比達到 38%；高通占比 30%。而在車載領域，聯發科相較于高通發力較晚，時至 2018 年聯發科才發 布的第一款 28nm 工藝的座艙芯片 MT2712；于 2019 年推出采用 12nm 工藝的 MT8666， 雖在性能上相對高通同時期產品 820A/SA8155P 存在一定差距，但兩款產品憑借性價比 優勢已進入中低端市場，獲得了大眾、現代、奧迪和吉利等車企的認可。2022 年，聯發 科成功量產新一代座艙芯片 MT8675，采用臺積電 7nm 工藝，內置 5G Modem，性能對 標高通 SA8195P,可集成 5G、四模導航、多屏互動等功能于一體，預計于 2022Q4 完成 AEC-Q104 系統級車規的認證，于 2023 年實現規模化量產。

（2）AMD 發力高端座艙領域，2023 年末將攜手億咖通在國內首次實現座艙平臺量產：Intel 與 AMD 為桌面芯片兩大巨頭，雖 AMD 尚未公開發布車規級芯片，Intel 也自 A3920 以后停止迭代，但我們認為隨著座艙智能化繼續演進，對主控 SoC 性能要求繼續提升， 桌面級芯片廠商亦有望憑借高性能優勢博得一席之地。特斯拉作為智能化先驅率先應用 桌面芯片可為我們提供借鑒，其第三代車載信息娛樂系統 MCU 3.0 采用了 AMD 的桌面 級處理器方案，CPU 采用 Ryzen V1000 的定制版本，通過外掛獨立 GPU Navi23 可實現 高達 10 TFLOPS（10000 GFLOPS）的 GPU 算力，達到堪比臺式機的性能，并可支持 AAA 級游戲大作，為目前量產車型中頭部性能車機。目前，國內知名 Tier1 億咖通科技 已官宣與 AMD 達成戰略合作，雙方公司將協力打造面向下一代電動汽車（EV）的車載 計算平臺，預計于 2023 年末面向全球市場量產。

（3）芯馳科技、瑞芯微等國內芯片供應商加速國產替代，2023 年有望實現首次規模化量產：2021 年 10 月吉利汽車旗下芯擎科技推出國內首顆 7nm 座艙 SoC 芯片龍鷹一號，采用 8 核 CPU、14 核 GPU，NPU 算力可達 8TOPS，性能參數接近高通 SA8255P。該芯片預計 將在 2022 年底實現首次量產，未來有望率先搭載于領克等吉利汽車子品牌。瑞芯微是 國內領先的 AIoT 芯片設計公司，2021 年發布 RK3588M 從消費電子市場切入汽車座艙， 采用 8nm 制程工藝，8 核 CPU 算力達 100k DMIPS、GPU 算力達 512GFLOPS、NPU 算 力達 6TOPS，目前正處于導入車載領域測試階段，預計 2023 年有望在車載領域實現規 模化量產。

此外，芯馳科技成立以來專注于車規級芯片研發，創始人仇雨菁曾在飛思卡 爾（后被 NXP 收購）擔任中國車規級芯片研發總負責人，并推出過全球市占率最大的 im.x 系列座艙芯片。2021 年，芯馳推出座艙芯片 X9U，CPU 算力約 100k DMIPS，GPU 算力 300G FLOPS，AI 算力 1.2TOPS，內置獨立安全島達到 ASIL-B 功能安全等級。2021 年 11月，芯馳科技與電裝光庭聯合舉行X9U 座艙平臺發布會，計劃于 2023 年實現量產。

2.趨勢一：消規/工規芯片直接上車有望成為中低端車型座艙升級方案

如前文所述，未來將有更多不同角色的廠商成為座艙主控芯片供應商，由此也將帶來不同的 座艙解決方案。本章將重點討論以非車規級芯片（消規級/工規級）直接應用于座艙域控的解 決方案，例如比亞迪 Dlink3.0/4.0 即采用高通工規級芯片 SM6125/SM6350；長安歐尚車機采 用聯發科工規平臺 MT8667。我們認為在行業內座艙內卷加劇、主機廠降本訴求強烈的背景 下，高通或聯發科的非車規級芯片有望直接應用上車，并成為未來中低端車型車機實現智能 化升級的主流解決方案之一。

2.1.原因一：車機領域本身對安全功能要求較低，對“車規級”的理解存在誤區

芯片車規要求主要體現在可靠性方面的AEC-Q100認證以及功能安全方面的ISO 26262認證。其中 AEC-Q100 目的是保證芯片可以經受苛刻環境并長期可靠的使用不發生損壞，而 ISO 26262 目的在于保證汽車功能安全，強調相關功能正常運轉，避免因電子電氣系統故障導致 的安全風險。

（1）AEC-Q100：AEC-Q 100 為針對 IC 芯片的一套測試標準，通過 AEC-Q 100 意味著芯片可靠性達到車規級 要求。AEC（國際汽車電子協會）最初由克萊斯勒、福特和通用汽車共同創建，并建立了一 套通用的汽車元器件可靠性測試標準，不同元器件適用不同的標準，其中 AEC-Q 100 為專門 針對集成電路的測試標準。

經過多年的發展，AEC-Q 已成為公認的車規元器件的通用測試標 準，通過 AEC-Q 100 即意味著芯片可靠性已經達到車規級要求。AEC-Q 100 測試體系有 7 大類別共 41 項測試，具體包括：A 組-加速環境應力測試、B 組-加速壽命測試、C 組-封裝檢 驗、D 組-晶圓可靠度驗證、E 組-電氣特性驗證、F 組-缺陷篩選、G 組-內含腔體封裝驗證。從測試內容可以看到 AEC-Q100 認證需要芯片設計公司、晶圓制造廠、晶圓封裝廠共同參與 改進設計與工藝，目的在于提高芯片的可靠性，保證在苛刻環境下長期可靠使用不發生損壞。

當高通將消規/工規芯片“魔改”為車規級時，需在晶圓制造、封裝工藝、散熱等多個層面實施 改良，以滿足 AEC-Q 100 要求。可以看到，AEC-Q100 的較多測試組均與晶圓制造/封裝產 線工藝有關，如 C 組-封裝檢驗、D 組-晶圓可靠度驗證、G 組-內含腔體封裝驗證、E 組-電氣 特性驗證。當高通等消費電子芯片供應商將消規級/工規級芯片改造并應用于車載領域時，需 在部分環節采用車規級的晶圓制造產線/技術+車規級封裝產線/技術以滿足AEC-Q100測試要 求，如加固封裝并采用高可靠材料以提高芯片耐振動、耐沖擊能力，改善封裝密閉性以提高 芯片防水、防塵能力，使用屏蔽罩隔離可能產生干擾的部件以改善電磁屏蔽性能等。對于汽 車電子元器件供應商而言，AEC-Q100 認證是自身產品質量與可靠性的證明，可以提升自身 產品的競爭力與溢價。

但值得一提的是，從實際應用角度而言，主機廠對“車規級”的執念 各有不同，座艙內是否需要一定采用 AEC-Q100 車規級芯片亦并非強制要求。

對于運用消規/工規芯片直接上車的方案而言，僅核心模組滿足 AEC-Q 104 認證即可。AEC-Q 零件資質及質量系統標準體系中，除了針對于集成電路 IC 的 AEC-Q 100 外，還包括針對于 IGBT、二極管等分立器件的 AEC-Q 101；針對激光器、LED 等分立光電子器件的 AEC-Q 102；針對MEMS的AEC-Q 103；針對多芯片組件（模組）的AEC-Q 104以及針對被動元件的AEC-Q 200。對于運用消規/工規芯片驅動座艙的方案而言，芯片本身不滿足 AEC-Q 100，但集成 PMIC、 存儲器等成為多芯片組件（模組）后，需通過 AEC-Q 104 認證，包含加速環境應力測試、加 速壽命測試、封裝檢驗、晶圓可靠度驗證等多個維度。

理論上而言，多芯片模組是否能通過 AEC-Q 104 測試與其核心主控芯片是否符合 AEC-Q 100 并無綁定關系，但在實際應用中，運 用非車規級芯片開發滿足 AEC-Q 104 測試標準的核心模組，需在電路、散熱等多方面做更多 的針對性設計。

（2）ISO 26262：ISO 26262 旨在保證功能安全避免系統性失效，認證對象為電子電氣相關的功能系統。ISO 26262 是為了解決電子電氣系統日益復雜帶來的系統性失效可能的問題，因此 ISO 26262 的 認證對象為與電子電氣系統相關的功能系統，可以是具備一定功能的元器件（如車規級座艙 SoC），也可以是多個元器件構成的功能系統（如消費級座艙 SoC+安全 MCU）。具體來看， ISO 26262 從嚴重度/暴露度/可控性三個角度綜合評價特定功能的安全要求。其中，嚴重度指 該功能系統發生失效時危害生命安全的嚴重程度，分為 S1、S2、S3，分別代表輕傷/中等傷 害、重傷或致命傷（可能生還）、致命傷（不確定生還可能）。暴露度則是指發生失效的概率， 分為 E1、E2、E3、E4，分別代表少于每年發生一次、一年發生幾次、每月至少發生一次、 每次駕駛時都會發生。

可控性指發生失效時可以主動控制風險的程度，分為 C1、C2、C3， 分別代表簡單可控（平均超過 99%的司機或交通參與者可避免傷害）、一般可控（平均超過 90~99%的司機或交通參與者可避免傷害）、無法可控（平均少于 90%的司機或交通參與者可 避免傷害）。具體安全功能等級的定義，實際是將某項具體功能的應用場景進行解析，通過 評估及計算該功能以上三個要素各級別的發生概率，從而綜合斷定該功能所需求的安全功能 等級。

座艙信息娛樂系統安全等級要求最高僅為 ASIL-B，相對智能駕駛的 ASIL-D 要求本身就更 低。接上文所述，對于 QM 等級、本質不需要任何過多的安全性設計，僅需要按照 ISO 26262 質量流程開發即可。對于 ASIL-A 等級，需要在產品層面進行相關安全性設計，但允許一定 概率情況下失效并且自身無需具備系統報錯功能，例如汽車尾燈等。對于 ASIL-B 級，則是 在 A 級的基礎上需要有報錯功能，例如信息娛樂系統或儀表盤即需要達到 ASIL-B 等級，因 為它有報錯功能，如果車輛某個部位出現問題，儀表盤報警燈不提示，那么車輛安全機制將 無法工作，會帶來巨大安全風險。

對于 ASIL-C 級，則需要在 B 級的基礎上進行更多的安全 冗余設計，并且當硬件或軟件系統失效時可以備份的系統進行接管（但功能上可以降階）， 例如定速巡航等功能。對于 ASIL-D 級，則需要當硬件或軟件系統失效時具備可完全接管的 備份系統，且功能上不允許降階，例如剎車系統或高階自動駕駛系統等。因此，綜合以上而 言，對于主要用來驅動中控信息娛樂系統的座艙域控制器而言，僅需在系統層面通過 ASIL-B 級即可。

消規/工規級芯片均可通過外掛安全 MCU 的方式實現系統整體符合 ASIL-B 安全等級。目前， 包括車規級芯片在內的多數座艙芯片單顆是難以達到 ASIL-B 的安全等級，例如 SA8155P（驍 龍 855 改版）、RK3588 均無法獨立實現 ASIL-B 安全功能等級。但由于 ASIL 安全功能等級 是針對于整個系統級別的要求，主機廠可以通過外掛安全 MCU 的方式將“SoC+MCU”的系統 整體提升至 ASIL-B 功能安全等級。該安全芯片具備獨立的處理器、內存及其他外圍電路， 可避免與 SoC 產生共因失效問題，主要用于監控 SoC 工作狀態，同時在 SoC 工作失效時及 時反饋并進入安全狀態，避免系統失效導致的安全風險。除此之外，車規級座艙芯片一般在 SoC 內部集成“安全島”MCU，使得 SoC 直接達到 ASIL-B 或更高安全等級，例如專為車規研 發的芯擎龍鷹一號、芯馳 x9u 以及三星的 Exynos Auto V9 等，均在 SoC 內部集成了安全島。

2.2.原因二：芯片熱管理技術的成熟應用，助力非車規級芯片應用于座艙

抗高溫性能是非車規級芯片應用上車時需解決的重要難點之一。根據上文分析，消費級與車 規級要求的主要差異之一在于耐溫區間的不同。車規級要求至少-40℃~85℃（Grade 3），而 消費級達到 0~70℃即可，因此為保證消費級芯片工作在合適溫度，需要對芯片或核心模組的 熱管理等方面進行改良。通常而言，低溫情況下需要對芯片進行加熱，一般采用的方式是利 用安全 MCU 對芯片溫度進行檢測，當溫度低于正常溫度區間時，啟動電熱絲對芯片進行加 熱，保證芯片工作溫度即可。

而高溫情況下，由于隨著芯片算力提升芯片本身功耗密度也在 快速提升，因此如何保證原本耐高溫能力相對較弱的消規級芯片平穩的運行于車載領域，是 行業內將消規/工規級芯片上車的難點之一。從芯片散熱原理來看，其散熱過程主要包括：芯 片發熱→封裝內熱傳導→封裝外熱傳導（硅膠/硅脂）→散熱器→擴散至外部環境。散熱方式 可以分為自然散熱、風冷散熱、水冷散熱、半導體散熱四類：

（1）自然散熱：一般用于手機，由于移動端空間有限且芯片熱耗相對不高，因此不加裝風 扇或水冷的散熱系統。自然散熱思路為降低芯片到手機設備表面的熱阻，可以采用石墨烯、熱管、VC均熱板加快導熱。而汽車空間相對充足，因此汽車芯片一般采用風冷或 水冷主動散熱。

（2）風冷散熱：由導熱系統+風扇兩個部分組成，先由導熱系統將芯片廢熱傳導至與空氣接 觸面積更大的翅片端，然后用風扇吹走系統熱量。主流導熱系統有三類：（a）金屬片導 熱，即利用鋁/銅/銀等金屬自身導熱性能將芯片廢熱傳導至翅片端；（b）相變導熱。在 導熱腔體內填充真空 VC 液，在吸熱端蒸發吸收芯片廢熱，在放熱端（翅片）風冷作用 下冷凝放熱。相變導熱效率比金屬片高很多；（c）半導體導熱，利用半導體的熱電效應， 可主動的將芯片廢熱吸收傳導至散熱端。由于有電能做工，半導體導熱效率較相變導熱 更高。（3）水冷散熱：在芯片表面涂上導熱膠后加裝水冷板，水泵形成水流帶走芯片熱量，然后 在冷排處散發系統熱量。由于水的比熱容較大，因此水冷散熱效率比風冷散熱高很多。

芯片散熱技術的日益成熟，使得各式不同的芯片方案應用于車載時在熱保護方面得到保障。（1）對于傳統車機芯片而言，由于其芯片本身算力不高、自身功耗也相對有限，如 i.mx 8QM 峰值功耗 17W（CDSN toradexsh 測試數據），且 28nm 制程下芯片面積較大，熱耗密度 更低，此時域控整體僅需采用類似手機的自然散熱方式即可。（2）對于由消規芯片“魔改”而來的芯片，如高通 SA8155P（驍龍 855 改版）不僅需要在封 裝及芯片設計層面做更多更改（如將原本的 POP 封裝更改、去掉基帶單元等），同時亦 需要在域控制器中增加風冷散熱。

（3）對于算力更強、主頻更高的桌面級芯片，如特斯拉 MCU3.0 采用的 AMD 定制方案，總 設計功耗達 175W，相比移動級芯片功耗大幅提升，則需要增加散熱性更強的水冷散熱。根據 electronics cooling實驗數據，相變導熱+風冷散熱可實現 60~84W/cm的熱通量散熱、 間接水冷散熱可實現 200W/cm的熱通量散熱，可滿足如 AMD 等桌面級芯片散熱需求。（4）對于直接將消規/工規芯片應用上車的方案（如比亞迪在 2016-2022 年間相繼在車機上 所采用的高通 SM8939、SM8953、SM6125、SM6350、SM6490），則需要針對車載環境 增加更多熱保護設計（增加半導體散熱等）。

2.3.原因三：消規級芯片性價比優勢顯著，符合當下座艙配置內卷的主機廠

消規/工規級芯片直接應用上車具備顯著的性價比優勢，主要體現為以下兩點：（1）同等性能級別之下，消規/工規級芯片價格更便宜。從性能上而言，現有的消規/工規級 芯片完全可以滿足車機系統的需求。以比亞迪車機為例，其 Dlink3.0 系統采用 SM6125 芯片，CPU 算力約 80K DMIPS、GPU 算力約 115 GFlops，AI 算力為 3.3TOPS，同時內 置 4G modem（即無需另加 4G T-BOX）；Dlink4.0 系統采用 SM6350/QCM6490 芯片，CPU 算力約 89/206K DMIPS、GPU 算力約 486/1000 GFlops，AI 算力可達到 5/13TOPS。

可以 看到，比亞迪所采用的三款非車規級芯片基本可平替當前主流的 SA820A/SA8155P 這樣 主流的車規芯片性能水平，可實現中控信息娛樂系統、語音導航、輔助泊車等功能。同 時，從成本角度而言，同等級別性能之下消規/工規方案則更具性價比。尤其是在先進制 程之下，芯片開發費用指數級提升（根據 Semi Engineering 數據，28nm 節點芯片開發投 入約 5130 萬美元，而到 7nm/5nm 芯片開發費用達到 2.97/5.42 億美元）。而汽車 SoC 市 場相對于手機 SoC 市場規模相對較小，單顆芯片的生產成本相對較高，且還需要有高昂 的車規級芯片驗證費用。

（2）消規級芯片相較于車規級芯片迭代速度更快，符合當下主機廠座艙配置內卷加劇趨勢。如上文所述，考慮到生產及開發成本的因素，傳統車規級芯片往往迭代速度較慢（可達 5 年以上）且性能落后。雖然高通采用消費芯片改版的方式可一降低開發成本、提高 迭代速度（高通車規級座艙芯片迭代周期 2 年左右），但仍存在車規級認證、芯片改版 帶來的時間成本與金錢成本，迭代速度相對消費級芯片仍較慢，如高通第三代座艙芯片 SA8155P 來自于驍龍 855、高通第四代座艙芯片 SA8295P 來自于驍龍 888，首先在由消 規改至車規的過程中往往即需要 1~2 個月時間，其次在兩款車規級芯片平臺迭代中，更 是跳過了驍龍 860/865/870 等多代消費級芯片。

而直接使用消規級芯片可省去車規級認 證、前期改版工作，迭代速度更快，如美格智能 SRM900（使用 SM6350 芯片）發布于 2020 年、SRM930（使用 QCM6490 芯片）發布于 2021 年，相隔僅 1 年。消規級芯片更快的迭代速度可為車廠提供更先進的座艙芯片，而智能座艙已成為車廠競爭的核心領域 之一，座艙配置內卷趨勢下消規級芯片可快速迭代的競爭力將逐步展現。

3.趨勢二：x86架構芯片有望成為高端車型座艙升級方案

國內以新勢力為代表的主機廠通常將智能座艙類比于智能手機，在智能化升級過程中所采用 的芯片基本均為高通或聯發科由移動端 ARM 架構的芯片改造而成，并同時基于 ARM 架構 運行安卓操作系統豐富信息娛樂系統生態，形成“ARM 架構主控芯片+Android 系統”的解決 方案。相比較而言，特斯拉座艙自 MCU 2.0 以來均采用基于 X86 架構的芯片，更多的將座 艙類比于 PC 端。其中，MCU 2.0 采用 Intel 處理器方案（內置集成顯卡）、MCU 3.0 采用 AMD 處理器方案、并額外搭載獨立顯卡，性能顯著強于其他主機廠座艙。我們認為，隨著各主機 廠基于 X86 架構車機系統自研能力的逐步提升，未來有望在高端車型中效仿特斯拉，規模化 應用 x86 架構芯片。

3.1.x86架構芯片在高端車機中具備強悍的性能優勢

CPU 指令集是用于指揮處理器硬件工作的一套指令的集合，是 CPU 執行操作任務的基石。不同指令集下 CPU 架構存在根本不同，最終 CPU 性能特點也會存在差異。X86 架構 CPU 相 較于 ARM 架構 CPU 有如下特點：（1）綜合處理能力更強。CPU 指令集可以分為 RISC（精簡指令集）和 CISC（復雜指令集）， ARM 架構使用 RISC 指令集而 X86 架構采用 CISC 指令集。CISC 指令相對復雜且數量 更多，可處理相對特殊復雜任務，但需要更多晶體管來實現。RISC 相對 CISC 指令集更 精簡，并采用等長指令，運行效率更高，因此主要應用于 PC/服務器等高性能要求場景。此外 x86 架構相較于 ARM 架構加強了亂序執行能力（當用戶在使用電腦或車機時，操 作是隨機且無法預測的，也就造成了指令的無法預測，因此需要亂序執行能力）。

（2）接口豐富，擴展能力強。X86 架構采用“橋”的方式和擴展設備進行連接，接口豐富，因 此 X86 架構的車機能很容易進行性能擴展，如增加內存、硬盤等。而 ARM 架構 CPU 通過專用的數據接口與數據存儲設備進行連接，所以 ARM 架構的存儲、內存等性能擴 展難以進行。（3）體積較大、功耗更高、成本較高。由于 CISC 指令集要求更多晶體管支持復雜指令運算， 同時 CISC 指令不等長運行效率相對較低，因此X86架構 CPU 體積相對較大、功耗較高， 同時成本也相對更高。

面向車載領域，x86 架構芯片的主導者依然是英特爾與 AMD。早在 2016 年，Intel 即推出了 基于 X86 架構的低功耗 atom CPU，對應車規級座艙芯片為 A3900 系列，典型的應用包括特 斯拉（A3950）、寶馬（A3960）、哪吒 U pro（A3920）、長城好貓（A3940），但自 2018 年推 出了升級款 A3920 后，該系列便停止更新。另一 X86 架構巨頭 AMD 至今未專門推出車規級 芯片，但其 Ryzen V1000 系列定制款已被應用于特斯拉車機，Ryzen V2000 也將應用于億咖 通下一代平臺。

迄今為止，AMD 在嵌入式處理器領域大體可分為 V1000、R1000、V2000、 V3000 四大系列，且均采用 Zen 系列微架構，具備強勁的性能以及工業級可靠性，主要面向 工業主機、mini PC、邊緣計算等應用。其中，V1000 發布于 2018 年，入門級為雙核 4 線程， 最高提供 4 核 8 線程，基礎頻率高達 3.35GHz。R1000 發布于 2019 年，與上代類似皆采用雙 核四線程設計、但具備更強悍的網絡傳輸能力，支持 10GB 以太網傳輸。V2000 發布于 2020 年，采用 Zen 2 架構（相比 Zen 1 架構算力提升 15%）以及 8nm 工藝，同時旗艦版采用 8 核 16 線程設計。V3000 發布于 2022 年，相比 V1000 綜合性能提升 3 倍（官網數據），采用 6nm 工藝，性能達到服務器級別。

以特斯拉為例，我們認為在高端車機領域，x86 架構芯片有望博得一席之地，原因如下：（1）具備強大的可擴展性，可支持車機運行 AAA 桌面級游戲。特斯拉第三代座艙平臺采用 為 AMD Ryzen V1000 的定制化版本，該處理器本身自帶 Vega 8 集成顯卡，可同時驅動 Model S 車內中控、儀表以及后排屏幕。同時，特斯拉為進一步提升座艙平臺的 GPU 性 能，在主板下方通過PCle加配AMD RDNA2獨立顯卡，單精度浮點算力達到10.4TFLOPS （約為 SA8155p 的 10 倍、SA8295 的 5 倍），主要用于驅動 3A 級游戲。除此之外，可 以看到特斯拉第三代座艙平臺左側預留有副駕顯示屏接口，后期可用以升級。

（2）x86 架構下的超線程設計在面向日益繁雜的座艙應用時具有更高的工作效率。CPU 在 運行線程指令的方式可分為單核單線程、多核多線程、多核超線程三類。其中，單核單 線程 CPU 在運行眾多任務時并非是并行處理，而是迅速在多組指令下相互切換。多核 多線程的設計使得在同時運行多個任務時，每個任務都可以擁有 100%核心處理，實現 并行處理。而超線程設計是指在多核 CPU 設計的前提下，可高效協調內核可用容量的 利用率，實現單核多線程處理，例如渲染視頻需要采用近乎 100%的 CPU 內核可用容量， 但運行網頁僅需要利用小部分內核容量，因此可在同一內核下并行處理以上兩個任務。

ARM 架構之下，考慮到需滿足手機等移動端設備低功耗的需求，基本是以大小核設計 來替代多核多線程或超線程。而英特爾、AMD 等 x86 架構芯片供應商均已具備成熟的 超線程技術。過去邊緣端處理應用程序較少，僅需要在運行大型游戲或科學處理時需采 用超線程，但隨著智能座艙內 FOTA、DMS、HUD 等應用功能的逐漸豐富，后臺服務開 始增加并且大量消耗運算資源，將逐步體現出超線程處理的優勢。

（3）車載空間相對充足+芯片液冷散熱，特斯拉案例證明了桌面級/服務器及方案上車的可 行性。x86 架構芯片高性能的背后所付出的是高功耗、大體積的代價，車內空間相對充 沛，因此體積問題較好解決，但高功耗問題一直是限制 x86 架構芯片上車的重要掣肘之 一。據 Electrek 報道，在特斯拉采用 AMD 解決方案的車型中，由于 Ryzen 芯片與電池 共享了冷卻單元，導致在快速充電的過程中車輛用于冷卻的功率更多的被作用于電池上， 芯片無法得到充分散熱，從而出現中控卡頓等現象。

特斯拉也因此召回了約 13 萬輛相 關問題的車型。可以看到，特斯拉針對第三代 AMD 座艙平臺已搭載了液冷散熱系統并 規模化量產，雖然對少量用戶體驗有所影響，但至少一定程度上證明了基于 x86 架構的 桌面級/服務級處理器應用上車的可行性。未來有望隨著散熱設計以及軟件系統架構的持 續升級，該問題有望得到進一步解決。

2022 年 8 月 AMD 宣布與億咖通科技達成戰略合作，將合作打造車載計算平臺，預計 2023 年末面向全球市場量產，將為全球首次采用 AMD Ryzen V2000 CPU+AMD Radeon RX 6000 系列 GPU 的算力平臺。我們認為，億咖通與 AMD 合作的落地是具有革命性意義的事件， 標志著將 x86 芯片應用于智能座艙的解決方案已邁向從 1 到 N 的過程，未來有望有更多具備 設計能力的主機廠開始就智能座艙與 AMD 建立合作。

3.2.基于x86架構硬件，將更有利于主機廠效仿特斯拉搭載Linux桌面級系統

從技術角度而言，汽車操作系統可以分為兩大類，一類是實時性操作系統，主要涉及發動機、 變速箱等與駕駛安全密切相關的功能；另一類則是非實時性操作系統，主要涉及中控屏、音 響等與乘客座艙體驗相關功能。從產品角度而言，汽車操作系統則可以分為面向主機廠所開 發的底層操作系統和面向消費者開發的應用操作系統。

其中，底層操作系統多被用于二次開 發或消費者無法直接交互感知的領域，因此其自身并不具備品牌效應；而應用操作系統則以 市場產品化為目的和檢驗標準，具備一定的品牌溢價，大多數廠商是基于 Linux 內核裁剪和 配置，然后加上自己設計的 UI 而成。整體來看，以上兩種對車載操作系統的定義相互交叉， 面向整車廠的實時性操作系統包括 QNX、RT-Linux、VxWorks 等；面向整車廠的非實時性操 作系統主要為 Android、AGL 等。面向消費者的實時性操作系統包括特斯拉 Version、百度 Apollo、華為鴻蒙 OS 等；而面向消費者的非實時性操作系統則包括小鵬 Xmart.OS、阿里 Ali.OS 等。

目前，多數主機廠在座艙信息娛樂系統中均是以Android系統為基礎更改 UI 設計后定制而來 （例如小鵬Xmart.OS、蔚來NIO.OS等），其優點在于具備豐富的應用生態，可以快速適配 大量安卓平臺已有的應用，且開發難度及成本相對較低。而特斯拉座艙信息娛樂系統則類似 PC 端的桌面級系統，采用 Linux 內核自研而成，優勢在于軟件棧可完全自主掌控、且可以通 過“訪問權限控制”增強操作系統信息安全性，避免第三方程序對自身系統核心區域的攻擊。但劣勢在于短期內軟件生態相對較弱，例如此前騰訊音樂客戶端并無 Linux 版本，特斯拉車 機僅可以通過網頁使用騰訊音樂，僅在騰訊開放 API 后特斯拉團隊自研了 APP 程序。

4.趨勢三：預計2023年業界首次量產艙泊融合，為艙駕融合奠定基礎

4.1.艙泊融合：高通SA8295助力主機廠預計于2023年首次實現艙泊融合

艙泊融合是實現艙駕融合的第一步，可充分利用高端座艙芯片的冗余算力、降低成本。傳統 汽車采用分布式 E/E 架構，智能化功能的實現基本依賴于各個子系統之間的相互協調配合， 例如 ADAS 輔助駕駛控制器、泊車控制器、座艙控制器，這幾個控制器同時出現在車上各司 其職并相互通信。而在汽車 E/E 架構集中化的趨勢下，業內普遍規劃將以上分散的功能集中 于單個域控制器之上，由此不僅可以提升各個功能相互之間的通信效率，同時座艙功能與自 動駕駛功能亦可在存儲芯片、EMMC 模塊等外圍電路上實現共享，充分提升整車電子元件的 利用效率、降低綜合成本。當前，在座艙芯片加速迭代升級的背景下，高端的座艙芯片已逐 步具備一定的算力冗余，由此已可以率先支持將部分安全功能等級較低的泊車功能融入座艙 域控制器。

高通SA8295P座艙方案將實現初級艙泊融合，2023年智能汽車行業有望步入艙泊融合時代。高通于 2021 年發布的 SA8295P AI 算力高達 20 TOPS，其冗余的算力可用于實現初級自動泊 車功能。目前，多家主機廠及供應商正基于高通 SA8295P 開發艙泊融合方案。其中，集度 ROBO-01 將在國內實現基于 SA8295P 艙泊融合方案的首發，預計將于 2023 年實現量產；除 此之外，中科創達于 2022 CES 亦發布基于 8295 打造的第四代智能座艙解決方案，不僅可以 實現包含數字儀表、中控娛樂、副駕娛樂、雙后座娛樂、流媒體后視鏡、HUD 等一芯多屏的 智能座艙功能，還可以實現低速輔助駕駛與智能座艙域控制器的融合從而更好地支持 360° 環視和智能泊車功能。

4.2.艙駕融合：英偉達Thor助力主機廠預計于2025年首次實現

特斯拉引領之下國內自主品牌將于 2022-2023 年實現基于多 SoC 方案的準中央集中架構。特 斯拉早在 2019 年就已在 model 3 上實現了中央計算+區域控制器的 E/E 架構，其中 CCM（中 央計算模塊）由三個塊電路板組合而成：信息娛樂系統（IVI），駕駛輔助系統（ADAS）和 車內外通信系統，板間采用 PCI-E 通信，CCM 再與前/左/右三個區域控制器連接實現對整車 控制以及配電，基于區域對底層功能進行劃分可簡化線束架構。國內小鵬汽車、長城汽車、 廣汽埃安、上汽零束等廠商基本于 2022-2023 年實現準中央集中架構，不過，以上中央計算 模塊的設計并非真正意義上的艙駕融合，而是僅在物理層面的融合，將智駕域控、座艙域控 集成在同一個盒子中，相互之間采用 PCI-E 接口進行板間互聯，相比物理分離情況下的所采 用的以太網互聯，PCI-E 板間通信效率大幅提升，在硬件上近似實現艙駕 SoC 融合。

基于單 SoC 方案實現艙駕融合是終極目標，預計 2025 年行業內將首次落地。相較于多 SoC 艙泊融合方案的板間 PCI-E 通信，單 SoC 可以通過共用內存方式實現更高效的芯片內通信， 跨域交互的頻率更快、方式更多，同時亦能進一步共享存儲芯片等外圍電路，進一步降低整 車域控制器成本。我們認為，當前面向單 SoC 的艙駕融合方案的實現已具備一定軟硬件基礎， 預計可在 2025 年左右在行業內實現首次落地：

（1） 硬件：英偉達發布 Drive Thor 硬件平臺、為艙駕融合奠定硬件基礎。英偉達于 2022 年 9 月 21 日正式發布全新中央計算平臺 Drive Thor，單顆芯片最高 FP8 浮點 算力可達到 2000 萬億次/秒，且在高算力之下可同時支持輔助駕駛系統、泊車、司機監控、 攝像頭后視鏡、數字儀表集群和信息娛樂系統等應用，成為業內首個可實現單 SoC 艙駕融合 方案的硬件平臺。此外，該芯片支持英偉達最新的 NVLink -C2C 芯片互聯技術，支持 CPU、 GPU、DPU 等多種裸芯互聯，最高連接頻寬可達到 900GB/s、傳輸效率是 PCI-E 5.0 的 25 倍。目前，吉利極氪已官宣將于 2025 年搭載英偉達 Drive Thor 硬件平臺。

（2） 軟件：構建面向服務的 SOA 軟件架構、為艙駕融合奠定軟件基礎。高性能的芯片是實現艙駕融合的硬件基礎，面向服務的 SOA 軟件架構則是實現艙駕融合的 軟件基礎。在傳統的整車功能開發中，開發過程基于總線信號，將每個功能都部署在具體的 ECU 中，這個 ECU 是軟硬一體的黑盒子交付，如果要新增或升級某項功能，除了要修改與 該信號相關的所有 ECU 軟件外，還需要對總線的網關配置、節點的數量等進行修改。而在 SOA 架構下，本質上是將本質上是將整車的功能分解為多個微服務，其中每個微服務都可視為一個高內聚、低耦合、相互獨立 的軟件模塊，并且對外提供標準化服務的接口。對于后期進行功能開 發工程師而言，僅需要簡單的調用這些標準服務接口并有序的排列組合，即可便捷的持續開 發新應用、并一定程度上實現對軟件功能的復用，降低邊際開發成本。

我們以疲勞駕駛檢測和人車共舞兩個功能的實現，來舉例說明 SOA 架構下應用的開發原理。如前文所述，SOA 軟件架構下將整車功能分解為若干微服務模塊。而每個服務模塊包含三大 要素：（1）所需調用的具體設備或網絡；（2）可實現的某類功能；（3）可輸出的數值或狀態。例如對于單一的 DMS 服務模塊而言，所對應的三大要素就是座艙內視攝像頭、檢測駕駛員 面部、駕駛員疲勞狀態。而當我們要開發一個完整的疲勞檢測功能時，則需要將 DMS、導航、音樂播放等微服務模塊通過邏輯組合關系構建為一個疲勞檢測功能。類似的，當我們要推送 人車共舞功能時，則需要調用攝像頭、音樂微服務等，僅需要參考各類微服務所包含的要素， 并按一定邏輯組合即可實現該功能。

（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息，請參閱報告原文。）

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