引言

提到座艙域控制器用的主控SoC芯片，大家第一個(gè)會(huì)想到應(yīng)該就是高通的SA8155P 。目前，在主機(jī)廠新上市的中高端車(chē)型中，其座艙的主控SoC芯片多是采用高通的SA8155P， SA8155P為什么會(huì)得到眾多主機(jī)廠的青睞呢？不妨先看一看高通座艙SoC芯片的迭代歷程。

高通座艙芯片的迭代歷程

高通四代座艙SoC芯片的算力

通過(guò)對(duì)比高通的四代座艙芯片，能夠從側(cè)面反映出：智能座艙的算力需求在不斷增長(zhǎng)，不管是CPU算力（DMIPS）、GPU算力（FLOPS）或者是NPU算力（TOPS）。

CPU算力和NPU算力需求預(yù)測(cè)（數(shù)據(jù)來(lái)源 - IHS Markit）

那么，智能座艙算力需求不斷增長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力又是什么呢？

1）EE架構(gòu)的不斷升級(jí)推動(dòng)座艙功能集成化

智能座艙系統(tǒng)架構(gòu)圖（圖片來(lái)源：大陸集團(tuán)，中金公司研究部）

座艙集成的功能越來(lái)越多，需要處理的數(shù)據(jù)越來(lái)越多、也越來(lái)越復(fù)雜，因此座艙對(duì)算力的需求將持續(xù)增長(zhǎng)。當(dāng)前座艙域控制器功能集成的外在表現(xiàn)主要有：一芯多屏、艙內(nèi)感知技術(shù)融合 、艙泊一體等。

2）艙內(nèi)應(yīng)用場(chǎng)景的拓展

傳統(tǒng)意義上的座艙一般只服務(wù)于駕駛員，現(xiàn)在座艙的概念從“駕艙”擴(kuò)展到整個(gè)“座艙”，服務(wù)的對(duì)象就不再只是重點(diǎn)針對(duì)駕駛員，還包括了副駕和后排乘客。

芯馳科技資深產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān)金輝說(shuō)：“傳統(tǒng)的車(chē)機(jī)系統(tǒng)基本上只和駕駛員發(fā)生交互，而現(xiàn)在的智能座艙系統(tǒng)還需要同時(shí)和多個(gè)乘客發(fā)生交互，即多人交互。”

隨著自動(dòng)駕駛能力由人機(jī)共駕過(guò)渡到無(wú)人駕駛階段，座艙的應(yīng)用場(chǎng)景不斷拓展，除了用于導(dǎo)航、安全預(yù)警等傳統(tǒng)駕駛/安全相關(guān)的需求外，各種各樣的人機(jī)交互以及娛樂(lè)體驗(yàn)變得越來(lái)越突出，座艙的應(yīng)用場(chǎng)景開(kāi)始逐漸延伸到辦公、生活以及娛樂(lè)等。

應(yīng)用場(chǎng)景不斷地拓展，自然會(huì)衍生出一些新的功能需求，從而間接推動(dòng)座艙算力需求的增長(zhǎng)。

3）數(shù)據(jù)安全的重視

座艙內(nèi)的應(yīng)用生態(tài)越來(lái)越豐富，它對(duì)安全性的要求也變得越來(lái)越高。“每個(gè)人都希望保護(hù)好自己的隱私，國(guó)家也推出了數(shù)據(jù)保護(hù)和個(gè)人隱私保護(hù)相關(guān)的法律和法規(guī)。數(shù)據(jù)安全的處理，在一定程度上也會(huì)推高座艙對(duì)算力的需求。”均聯(lián)智行中國(guó)區(qū)CTO陳遠(yuǎn)介紹說(shuō)。

本文先從智能座艙域控制器的硬件架構(gòu)特點(diǎn)入手，再?gòu)墓δ芗杀憩F(xiàn)、產(chǎn)品形態(tài)、數(shù)據(jù)安全三個(gè)維度講智能座艙域控制器的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

1. 座艙域控制器硬件架構(gòu)特點(diǎn)

? 1.1 座艙域控制器硬件架構(gòu)方案：SoC + MCU

當(dāng)前，座艙域控制器和智駕域控制器的硬件架構(gòu)非常相似，都是SoC+MCU的方案。

座艙域控控制器的主控SoC芯片用于跑復(fù)雜的操作系統(tǒng)，做大數(shù)據(jù)的處理，比如圖像、視頻、音頻等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的處理。

但是，現(xiàn)在的智能座艙主控SoC芯片架構(gòu)多是從手機(jī)端遷移過(guò)來(lái)的，本身不帶車(chē)載網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)的接口，比如CAN、MOST、LIN等。因此，需要搭配MCU去訪問(wèn)車(chē)身網(wǎng)絡(luò)。因此，復(fù)雜的座艙域控制器一般都是采用兩類(lèi)芯片：SoC+MCU。

一般情況下：

1）SoC運(yùn)行Hypervisor，在Hypervisor之上運(yùn)行兩類(lèi)操作系統(tǒng)，其中對(duì)實(shí)時(shí)性和安全性要求比較高的安全域模塊跑在QNX或者Linux系統(tǒng)上；對(duì)實(shí)時(shí)性要求不太高、但對(duì)生態(tài)要求比較高的娛樂(lè)域模塊跑在Android系統(tǒng)上；

2）MCU運(yùn)行AUTOSAR系統(tǒng)，用于CAN/LIN總線的喚醒、通訊以及電源管理等。

座艙域控系統(tǒng)軟件架構(gòu)（圖片來(lái)源：公眾號(hào)-阿寶1990）

為什么MCU是座艙域控硬件架構(gòu)中不可或缺的一部分呢？諾博汽車(chē)副總經(jīng)理陳禮順解釋道：“MCU的實(shí)時(shí)性和可靠性要求非常高，啟動(dòng)喚醒都是毫秒級(jí)別，需要支持CAN、LIN各類(lèi)車(chē)載通訊總線。座艙域控制器與車(chē)身、動(dòng)力等控制器的信息交互需要通過(guò)MCU來(lái)完成。另外，MCU還需要對(duì)SoC進(jìn)行電源管理和狀態(tài)監(jiān)控。

“也有廠商打算通過(guò)在SoC里面集成一個(gè)MCU模塊，來(lái)替代外掛的MCU，但是目前內(nèi)置MCU的方案的可靠性有待驗(yàn)證，并且集成后的MCU和SoC電源需要考慮獨(dú)立供電以降低靜態(tài)功耗，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也相對(duì)復(fù)雜些。

“相比于MCU，SoC的功耗很大（靜態(tài)電流很大），所以在整機(jī)睡眠狀態(tài)下，SoC一般處于斷電狀態(tài)，MCU處于供電狀態(tài)。當(dāng)MCU監(jiān)控到有喚醒源時(shí)，會(huì)把SoC喚醒，然后SoC開(kāi)始啟動(dòng)工作；如果SoC需要進(jìn)入睡眠模式，MCU會(huì)把SoC電源給斷掉。

“此外，整個(gè)產(chǎn)品級(jí)控制器的電源管理都是通過(guò)MCU去實(shí)現(xiàn)的，MCU是不可缺少的。”

1.2 座艙主控SoC芯片與智駕主控SoC芯片的區(qū)別

跟智駕主控soc芯片一樣，座艙主控SoC芯片也是采用異構(gòu)多核架構(gòu)，并且，兩者的內(nèi)部架構(gòu)也大體相似——都包括了CPU、GPU、NPU等多種異構(gòu)資源 ，但座艙和智駕畢竟是兩種不同的應(yīng)用場(chǎng)景，這就決定了座艙SoC芯片和智駕SoC芯片在設(shè)計(jì)的時(shí)候會(huì)各有側(cè)重點(diǎn)。

1）異構(gòu)架構(gòu)的側(cè)重點(diǎn)不同

座艙域控器主控SoC芯片的側(cè)重點(diǎn)是CPU和GPU，智駕域控器主控SoC芯片的側(cè)重點(diǎn)是CPU和NPU。

CPU用于通用邏輯運(yùn)算，比如說(shuō)系統(tǒng)調(diào)度、外部資源訪問(wèn)等，不管是座艙系統(tǒng)，還是智駕系統(tǒng)，CPU資源都是不可或缺的。

GPU浮點(diǎn)運(yùn)算能力強(qiáng)，但是在智駕SoC芯片上，基本上不會(huì)集成非常強(qiáng)的GPU，因?yàn)槠鋬?nèi)部NPU的張量單元本身就很強(qiáng)，不需要GPU去做張量運(yùn)算和加速運(yùn)算；座艙SoC芯片需要進(jìn)行圖像的3D渲染、圖像拼接以及運(yùn)行大型的3D 游戲等應(yīng)用，因此座艙SoC芯片對(duì)GPU的能力要求會(huì)比智駕SoC芯片高。

NPU作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的加速器，負(fù)責(zé)處理AI方面的計(jì)算需求。智能駕駛對(duì)NPU的算力需求比較大，這點(diǎn)毋容置疑；一些座艙SoC芯片雖然也帶有NPU模塊，可以做DMS或者LDW等一些基礎(chǔ)的駕駛輔助功能，但整體而言，座艙主控SoC芯片中的NPU性能要弱于智駕主控SoC芯片中的NPU。

總之，座艙主控SoC芯片是通用核強(qiáng)于專(zhuān)用核，智駕主控SoC芯片則是專(zhuān)用核強(qiáng)于通用核。

2）接口定義的區(qū)別

座艙域控器主控SoC芯片和智駕域控制器SoC芯片的接口定義也有很大的區(qū)別。均聯(lián)智行中國(guó)區(qū)CTO陳遠(yuǎn)認(rèn)為，座艙面向的應(yīng)用場(chǎng)景更側(cè)重于艙內(nèi)的人機(jī)交互能力。人機(jī)交互則需要提供大量的數(shù)據(jù)輸出，比如，視頻、聲音，還有其它投影圖像等數(shù)據(jù)輸出；同時(shí)，還需要獲取車(chē)?yán)锏臄?shù)據(jù)輸入，主要是車(chē)內(nèi)人員的數(shù)據(jù)輸入—— 有視頻（DMS/OMS）、也有聲音（麥克風(fēng)）等。因此，座艙SoC芯片會(huì)面臨一些多樣化的傳感器數(shù)據(jù)的輸入和輸出要求。

諾博汽車(chē)副總經(jīng)理陳禮順也基本認(rèn)同這一觀點(diǎn)，他說(shuō)：“座艙外設(shè)的側(cè)重點(diǎn)在于音視頻等大數(shù)據(jù)的輸入輸出等。比如，支持多少DP或DSI 接口—— 決定了能接多少路顯示屏；支持多少路TDM - 決定了是否可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的多場(chǎng)景音頻通路；還要支持GNSS、WIFI、Bluetooth等模塊接口。總之，座艙SoC芯片對(duì)外圍接口的要求非常高。

“在自動(dòng)駕駛系統(tǒng)解決方案中，毫米波雷達(dá)信號(hào)一般通過(guò)CAN總線傳輸，激光雷達(dá)信號(hào)一般通過(guò)以太網(wǎng)傳輸，這些都是標(biāo)準(zhǔn)通訊接口，因此，智駕主控SoC芯片的外設(shè)接口就相對(duì)簡(jiǎn)單，外設(shè)方面需要重點(diǎn)考慮攝像頭的接入。”

3）功能安全設(shè)計(jì)的差別

“功能安全不是針對(duì)芯片，而是針對(duì)產(chǎn)品本身。功能安全設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)工程，既可以在芯片層面設(shè)計(jì)一些冗余或者增加一些狀態(tài)檢測(cè)，也可以針對(duì)控制器產(chǎn)品本身進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)的監(jiān)控以及功能分解。

“芯片廠商在做SoC芯片設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的時(shí)候，如果考慮功能安全，必然要考慮它具體的應(yīng)用場(chǎng)景，是應(yīng)用于座艙，還是應(yīng)用于駕駛，甚至是具體的某些工況，然后再針對(duì)相應(yīng)的場(chǎng)景、工況做針對(duì)性的基于芯片層面的功能安全設(shè)計(jì)。”諾博汽車(chē)副總經(jīng)理陳禮順告訴九章智駕。

座艙SoC芯片和智駕SoC芯片在做功能安全認(rèn)證方面沒(méi)有太大的差異，但是在功能安全設(shè)計(jì)上有一定的差別。

據(jù)相關(guān)業(yè)內(nèi)人士透露，除芯片本身的功能安全設(shè)計(jì)之外，還需要有其它的設(shè)計(jì)來(lái)聯(lián)合保證智能駕駛的功能安全要求達(dá)標(biāo)。芯片只是一部分，系統(tǒng)方案是另外一部分，如果要做系統(tǒng)方案?jìng)浞荩酒O(shè)計(jì)本身就需有一些接口能夠做冗余通訊方式。

相對(duì)而言，座艙系統(tǒng)對(duì)功能安全設(shè)計(jì)的要求就要低很多，即便是對(duì)安全性和實(shí)時(shí)性要求比較高的儀表或者HUD模塊，主控SoC芯片功能安全等級(jí)達(dá)到ASIL B即可滿足要求。

2. 座艙功能集成化的表現(xiàn)

整車(chē)EE架構(gòu)由分布式架構(gòu)向域集中式架構(gòu)升級(jí)，驅(qū)動(dòng)座艙內(nèi)一個(gè)個(gè)獨(dú)立的ECU集成到一個(gè)座艙域控制器的DCU上。座艙需要整合的功能越來(lái)越多，那么座艙進(jìn)行功能整合的原則是什么？哪些功能適合被整合進(jìn)去？

2.1 功能整合的原則

1）在座艙主控SoC芯片的能力邊界之內(nèi)

集成什么樣的功能取決于座艙主控SoC，主機(jī)廠或Tier1會(huì)評(píng)估座艙主控SoC能夠支持接入多少路、多大分辨率的攝像頭和顯示屏；同時(shí)，也要看被整合功能的安全等級(jí)是否能夠被座艙芯片覆蓋到（不超過(guò)ASIL B），如果主控SoC的處理能力或性能能夠覆蓋到此功能，那么便可以初步判斷，此功能適合作為座艙功能的一個(gè)延伸，被集成進(jìn)去。

2）無(wú)需額外新增硬件

如果增加一項(xiàng)或幾項(xiàng)功能，可以不用增加硬件，只需要把算法和軟件移植到座艙域控制器里面，同時(shí)，在成本上還具有一定的競(jìng)爭(zhēng)力，此功能便適合被集成進(jìn)去。

2.2 座艙功能集成化的三種表現(xiàn)

隨著智能座艙主控SoC芯片性能的不斷提升，以及5G車(chē)聯(lián)網(wǎng)、OTA等功能的加速滲透，無(wú)論是主機(jī)廠還是Tier1，都開(kāi)始注重智能座艙域控制器在功能上的融合。座艙域控制器的功能集成主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

2.2.1 一芯多屏

在傳統(tǒng)的座艙解決方案中，中控、儀表等系統(tǒng)相互獨(dú)立，一般由單一芯片驅(qū)動(dòng)單個(gè)功能/系統(tǒng)。隨著座艙智能化發(fā)展，座艙域控制器進(jìn)一步集成儀表、HUD、流媒體后視鏡等其它系統(tǒng) —— 從單個(gè)SoC驅(qū)動(dòng)單個(gè)系統(tǒng)單一屏幕到單一SoC支持多系統(tǒng)多屏顯示。

一芯多屏（圖片來(lái)源：大眾對(duì)外公開(kāi)宣講材料）

要在一個(gè)SoC芯片上支持多個(gè)屏的顯示，從安全性角度考慮，虛擬儀表、HUD需要采用QNX或者Linux系統(tǒng)；從軟件生態(tài)角度考慮，中控導(dǎo)航、副駕娛樂(lè)和后排娛樂(lè)則需要采用Android系統(tǒng)。

目前主流的方案是采用虛擬機(jī)-Hypervisor來(lái)實(shí)現(xiàn)在一個(gè)硬件上運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，那么現(xiàn)階段，Hypervisor技術(shù)在座艙上的應(yīng)用還存在哪些不足或需要提升的地方？是否有其它技術(shù)可以作為Hypervisor技術(shù)的替代方案呢？

Hypervisor技術(shù)存在的不足或需要提升的地方：

1）會(huì)造成一定的硬件性能損失

芯馳科技資深產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān)金輝介紹說(shuō)：“使用軟件虛擬化需要付出代價(jià)，不管是CPU、GPU，還是NPU，它們的算力在軟件虛擬化的過(guò)程中會(huì)流失掉一部分，并沒(méi)有被完全用起來(lái)，也就是說(shuō)性能打了折扣。同時(shí)，外設(shè)訪問(wèn)的性能也會(huì)受到軟件虛擬化的影響—— 多個(gè)系統(tǒng)要通過(guò)軟件虛擬化去訪問(wèn)同一個(gè)接口，這個(gè)接口需要在虛擬機(jī)軟件里去做一些軟件層面的處理，訪問(wèn)外設(shè)的效率和性能會(huì)降低。”

“ 使用Hypervisor一定會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)增大，像GPU、CPU以及NPU等系統(tǒng)資源進(jìn)行虛擬化處理的時(shí)候，硬件資源在不同的應(yīng)用之間進(jìn)行切換，不可避免地會(huì)造成系統(tǒng)總負(fù)載的升高。”均聯(lián)智行中國(guó)區(qū)CTO陳遠(yuǎn)也基本認(rèn)同這一觀點(diǎn)。

2）系統(tǒng)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)有效的隔離

“Hypervisor技術(shù)是通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的劃分，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)硬件層面的有效隔離 —— 各系統(tǒng)都是放在同一個(gè)軟件的上層去運(yùn)行，相比于硬隔離方案，功能安全和信息安全得不到有效的硬件保障。”芯馳科技資深產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān)金輝表示。

那么，是否有Hypervisor的替代方案呢？

均聯(lián)智行中國(guó)區(qū)CTO陳遠(yuǎn)告訴九章智駕：“QNX的行業(yè)地位，短期內(nèi)很難被撼動(dòng)。所有的選擇都是在成本和效率之間去尋找平衡。目前有一些企業(yè)采用硬隔離的方案，硬隔離方案是一種選擇；不用硬隔離方案，在芯片上進(jìn)行軟件隔離也是一種選擇。”

采用Hypervisor技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于所有的IP核（ CPU、GPU、DSP等）以及周?chē)耐庠O(shè)都可以共享，而硬隔離的問(wèn)題在于資源不能很好地去共享。比如，安全域中用于儀表模塊的資源閑置了，也沒(méi)辦法分配給娛樂(lè)域去使用。

但是，硬隔離也有自身優(yōu)勢(shì)，芯馳科技資深產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān)金輝表示：“相比于Hypervisor技術(shù)，采用硬隔離方案便無(wú)需支付虛擬化軟件上的License費(fèi)用，并且算力也不打折扣，功能安全和信息安全也能夠得到保障。”

2.2.2 艙內(nèi)感知技術(shù)融合

目前DMS的主流實(shí)現(xiàn)方案是基于人臉識(shí)別的視覺(jué)技術(shù)，對(duì)芯片的要求很高 —— 首先是車(chē)規(guī)級(jí)的要求，需要經(jīng)過(guò)環(huán)境試驗(yàn)和壽命試驗(yàn)等可靠性認(rèn)證；其次是對(duì)AI算力的需求也較高，比如，為了準(zhǔn)確識(shí)別人臉3D 的球狀形象，不僅需要較高分辨率的攝像頭，在圖像數(shù)據(jù)采集后還需要將模型進(jìn)行優(yōu)化。

隨著技術(shù)的發(fā)展，DMS延伸發(fā)展到了OMS，即將檢測(cè)范圍從駕駛員擴(kuò)展到車(chē)內(nèi)乘客，比如，檢測(cè)乘客是否系安全帶，下車(chē)的時(shí)候是否把兒童遺忘在車(chē)內(nèi)等應(yīng)用場(chǎng)景。當(dāng)前不少主機(jī)廠已經(jīng)將DMS和OMS組合起來(lái)進(jìn)行應(yīng)用。

DMS及OMS功能主要是通過(guò)對(duì)艙內(nèi)攝像頭數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析來(lái)實(shí)現(xiàn)的。現(xiàn)在座艙主控SoC芯片的算力和性能越來(lái)越強(qiáng)，不僅能夠支持多通道的視頻輸入能力，還集成有單獨(dú)的DSP單元。

將DMS/OMS功能融合到座艙，不僅是因?yàn)樽揝oC芯片的性能能夠覆蓋到DMS/OMS ，也是因?yàn)榘阉鼈內(nèi)诤系阶摚鼈儽憧梢院妥搩?nèi)的其它關(guān)聯(lián)模塊更好地進(jìn)行信息交互。

比如，偉世通的 HMEye 是基于視線測(cè)量的 DMS，除了可以監(jiān)測(cè)駕駛員的雙手和視線是否在駕駛狀態(tài)，它還可以讓駕駛員通過(guò)眼球的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)廣播、調(diào)整溫度、開(kāi)啟導(dǎo)航等功能，這樣，在駕駛過(guò)程中，駕駛員便可以更安全地去進(jìn)行人機(jī)互動(dòng)。

2.2.3 艙泊一體

泊車(chē)融入到座艙也有功能集成化的因素：早期的360環(huán)視都有單獨(dú)的控制器；后來(lái)360環(huán)視和自動(dòng)泊車(chē)輔助APA進(jìn)行融合，再升級(jí)到融合泊車(chē)功能，控制器的性能再次升級(jí)；再往后發(fā)展，座艙主控SoC芯片具了更強(qiáng)的CPU算力和AI算力，具備了整合泊車(chē)功能的條件，于是，也便有了把泊車(chē)功能融合到座艙的需求出現(xiàn)。

座艙整合基本的泊車(chē)功能：一是可以降本，至少可以把原來(lái)泊車(chē)的控制器省掉，能夠節(jié)省一定的物料成本；二是整合到座艙，能夠更好地做泊車(chē)場(chǎng)景下的人機(jī)交互設(shè)計(jì)，把泊車(chē)功能融入到座艙，座艙域控制器會(huì)得到更多的泊車(chē)信號(hào)；最后，座艙上的算力也能得到最大程度的利用。

均聯(lián)智行中國(guó)區(qū)CTO陳遠(yuǎn)解釋道：“泊車(chē)功能是在停車(chē)的場(chǎng)景下才會(huì)用到，剛好跟座艙上的一些應(yīng)用形成時(shí)間上的錯(cuò)位 ，比如導(dǎo)航信息顯示、行車(chē)信息顯示都是在行車(chē)的時(shí)候使用，泊車(chē)的時(shí)候這些應(yīng)用基本都處于停用狀態(tài)，因此，泊車(chē)時(shí)便可以將座艙上剩余的大部分算力全部用于做泊車(chē)的相關(guān)應(yīng)用。”

3. 座艙域控制器產(chǎn)品形態(tài)的變化

在不同的自動(dòng)駕駛階段，座艙域控設(shè)計(jì)理念上的不同，甚至?xí)?dǎo)致產(chǎn)品的形態(tài)產(chǎn)生較大的差異。

從技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)上來(lái)看，當(dāng)前屬于人機(jī)共駕階段，即所謂的駕駛輔助階段。在此階段，智駕域控和智艙域控還是兩個(gè)獨(dú)立的控制器。等過(guò)渡到真正的無(wú)人駕駛階段，業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，隨著整車(chē)電子電氣架構(gòu)的進(jìn)一步升級(jí)，達(dá)到所謂的中央計(jì)算平臺(tái)+區(qū)域控制器的架構(gòu)階段，座艙和智駕的功能會(huì)高度融合，即艙駕一體。

中央計(jì)算+區(qū)域控制架構(gòu)（圖片來(lái)源：均聯(lián)智行對(duì)外宣傳材料）

根據(jù)不同階段的EE架構(gòu)和主控SoC芯片的融合能力，艙駕一體高性能計(jì)算平臺(tái)又會(huì)出現(xiàn)不同的形態(tài)：

采用多顆SoC芯片，座艙和智駕功能分別部署在不同板子上，板間通過(guò)以太網(wǎng)或PCIE連接

采用多顆SoC芯片，座艙和智駕功能部署在同一個(gè)板子上

座艙和智駕功能部署到單SoC芯片上

現(xiàn)在有人提到艙架一體HPC，但它也不是單SoC芯片方案，基本上是由兩塊板子組成，一塊板子跑智能座艙系統(tǒng)，另外一塊板子跑智能駕駛系統(tǒng)，但是，這樣的結(jié)構(gòu)形式對(duì)散熱設(shè)計(jì)和供電設(shè)計(jì)提出了很高的要求。

某主機(jī)廠EE架構(gòu)專(zhuān)家告訴九章智駕：“在域控制器階段，智艙和智駕還是分別采用單獨(dú)的盒子控制，這在目前來(lái)看還是比較好的方案。如果現(xiàn)在要把兩個(gè)獨(dú)立盒子的方案改為一個(gè)盒子內(nèi)兩塊板子的方案，成本應(yīng)該是可以降低，但在工程上會(huì)比較麻煩：比如一盒子里有多塊板子，不同的板子用不同的供應(yīng)商，中途發(fā)現(xiàn)不好用，換起來(lái)會(huì)很麻煩；如果是改為一個(gè)盒子一塊板子的方案，意味著要把太多的功能綁在一塊板子上，必然要受多方的牽扯，前期的協(xié)調(diào)溝通以及后期的更換維護(hù)都會(huì)比較復(fù)雜。”

某主機(jī)廠資深工程師也同意現(xiàn)階段座艙系統(tǒng)和智駕系統(tǒng)應(yīng)該相互獨(dú)立的觀點(diǎn)，他說(shuō)：“單純從整車(chē)EE架構(gòu)的演進(jìn)來(lái)看，艙駕融合肯定是大勢(shì)所趨，但從短期來(lái)看，把智駕和智艙結(jié)合在一起，純粹是一種形式上的結(jié)合，不是從產(chǎn)品需求的角度分解出來(lái)的結(jié)果。

“兩者面向的應(yīng)用場(chǎng)景、功能定義、性能邊界都不一樣，至少?gòu)哪壳皝?lái)看，我覺(jué)得兩者沒(méi)必要去融合，如果硬要把他們捏在一起，不管是芯片的選型，還是外圍電路的設(shè)計(jì)，面臨的要求都不一樣。那么，在成本和性能的考慮上，我們到底應(yīng)該傾向于誰(shuí)？總之，兩者融合的方式會(huì)給開(kāi)發(fā)者帶來(lái)一系列設(shè)計(jì)方面的難題。”

雖然單SoC芯片的艙駕一體架構(gòu)方案才能實(shí)現(xiàn)真正的座艙和智駕融合，但是座艙和智駕在功能需求、功能安全要求、信息安全要求以及對(duì)不同類(lèi)型算力需求的側(cè)重點(diǎn)等多個(gè)方面的要求是不一樣的，如果兩者放在一個(gè)芯片內(nèi)去做，系統(tǒng)將會(huì)異常復(fù)雜，短期內(nèi)很難有一款單SoC芯片能夠同時(shí)滿足這樣的需求。

現(xiàn)階段，單SoC芯片的艙駕一體方案仍面臨一些硬件和軟件上的問(wèn)題。具體面臨什么樣的問(wèn)題，這里便不多做介紹，感興趣的讀者可查看筆者之前的文章：“艙駕融合”技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析，里有比較詳細(xì)的介紹。

4. 智能座艙的數(shù)據(jù)安全防護(hù)

現(xiàn)在座艙內(nèi)的攝像頭越來(lái)越多，艙內(nèi)的功能也日漸豐富。座艙系統(tǒng)將會(huì)在本地使用大量的用戶數(shù)據(jù)，同時(shí)也需要和云端保持實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)共享和同步，座艙域控制器是車(chē)企后續(xù)進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)收集、OTA的重要端口，因此座艙系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全將變得非常重要。

那么應(yīng)如何保護(hù)用戶的私有敏感數(shù)據(jù)信息不被泄露和非法使用呢？

4.1 確保操作系統(tǒng)本身的信息安全

首先，要確保操作系統(tǒng)本身的信息安全，比如，Andriod、QNX等系統(tǒng)在啟動(dòng)的時(shí)候，需要做安全啟動(dòng)校驗(yàn)，防止系統(tǒng)遭到病毒感染。另外，對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行權(quán)限控制，做一些最小化的授權(quán)事項(xiàng)，避免所有的應(yīng)用都可以訪問(wèn)一些很私密的區(qū)域。

其次，控制器之間的通信需要做一些安全通信處理，比如做C2C加密，一個(gè)報(bào)文過(guò)來(lái)，需要校驗(yàn)是誰(shuí)發(fā)的。

4.2 數(shù)據(jù)加密和脫敏處理

數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不僅需要得到用戶的授權(quán)，同時(shí)還需要進(jìn)行加密和脫敏處理。

數(shù)據(jù)加密 ——座艙SoC芯片里有一個(gè)信息安全的模塊HSM，它內(nèi)置了信息安全的加密引擎。用戶有了這些引擎和配套的處理器之后，可以在上層構(gòu)建一些加密算法，比如國(guó)密的SM2/SM3/SM4/SM9，或者是商用的一些加密算法等。

座艙信息安全的基本框架主要就是私鑰加密+公鑰解密。傳輸?shù)碾[私數(shù)據(jù)，第一，需要簽授權(quán)；第二，需要加密。也就是說(shuō)，用私鑰加密，加密完了之后把數(shù)據(jù)發(fā)給對(duì)方。對(duì)方用公鑰解密后才能看到數(shù)據(jù)。在傳輸過(guò)程中，其他任何人如果沒(méi)有公鑰，即便拿到數(shù)據(jù)也解密不出來(lái)。

數(shù)據(jù)脫敏 ——識(shí)別人的時(shí)候不能識(shí)別人的身份，也不能識(shí)別人的個(gè)性特征，比如，是男還是女。采集數(shù)據(jù)自然就可能會(huì)涉及到對(duì)他人隱私的侵犯，所以數(shù)據(jù)必須要經(jīng)過(guò)脫敏處理。并且，很多數(shù)據(jù)必須在終端上處理，不能送到云端處理，以避免在往云端傳輸?shù)倪^(guò)程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)泄露的風(fēng)險(xiǎn)。

總之，數(shù)據(jù)安全的防護(hù)是非常復(fù)雜的工程，需要從各個(gè)方面去考慮。在保護(hù)數(shù)據(jù)的同時(shí)，還要防止被黑客侵入。“在全球，有很多黑客去攻擊特斯拉的車(chē)輛，去尋找漏洞，然后再上報(bào)給特斯拉去獲取一些獎(jiǎng)勵(lì)。現(xiàn)在很多車(chē)輛都要求做滲透測(cè)試，也就是說(shuō)去找一家第三方公司去破解這輛車(chē)，看它有沒(méi)有漏洞。”均聯(lián)智行中國(guó)區(qū)CTO陳遠(yuǎn)舉例說(shuō)。

5. 座艙主控SoC芯片市場(chǎng)格局

當(dāng)前，座艙域控制器的主控SoC芯片的市場(chǎng)格局已經(jīng)逐漸明朗：中低端市場(chǎng) —— 傳統(tǒng)汽車(chē)芯片廠商是主力，比如 瑞薩、TI、恩智浦等；高端市場(chǎng) —— 消費(fèi)電子芯片廠商是主力，比如高通、三星、英特爾、AMD等。

為什么消費(fèi)電子芯片廠商能夠殺入到座艙芯片市場(chǎng)領(lǐng)域？

有業(yè)內(nèi)專(zhuān)家指出，消費(fèi)電子芯片廠商之所以能夠進(jìn)入座艙領(lǐng)域，是因?yàn)閺南M(fèi)電子芯片轉(zhuǎn)向座艙芯片的壁壘并不高 —— 兩者在技術(shù)層面的要求高度相似，車(chē)規(guī)級(jí)的特殊要求主要體現(xiàn)在壽命、適應(yīng)車(chē)載環(huán)境等安全層面，然而，消費(fèi)電子芯片廠商通過(guò)這些車(chē)規(guī)級(jí)認(rèn)證的難度并不是特別大。

同時(shí)，消費(fèi)電子芯片廠商在消費(fèi)端已經(jīng)具備了足夠強(qiáng)的設(shè)計(jì)能力，從而能夠幫助他們?cè)谙鄬?duì)小眾的汽車(chē)領(lǐng)域里，也能提供類(lèi)似工藝和設(shè)計(jì)的車(chē)規(guī)級(jí)座艙芯片。

消費(fèi)電子芯片廠商不但殺入了座艙領(lǐng)域，為什么還能牢牢霸占座艙領(lǐng)域的高端市場(chǎng)？

1）成本優(yōu)勢(shì)

消費(fèi)級(jí)芯片廠商能夠最大化利用其在消費(fèi)端的生產(chǎn)能力，去攤銷(xiāo)整個(gè)芯片設(shè)計(jì)的成本。因此當(dāng)其把消費(fèi)端的芯片轉(zhuǎn)移到座艙領(lǐng)域來(lái)應(yīng)用，在成本上對(duì)傳統(tǒng)芯片廠商是一個(gè)降維打擊。

諾博汽車(chē)副總經(jīng)理陳禮順說(shuō)：“ 座艙的SoC芯片一般都會(huì)包含CPU、GPU、NPU、DSP等等，這些IP設(shè)計(jì)與授權(quán)一般都是來(lái)自第三方公司，比如ARM， Imagination等，對(duì)于傳統(tǒng)汽車(chē)芯片廠商，這些IP的授權(quán)費(fèi)都是非常高的，但對(duì)于高通來(lái)講，一是很多IP都是進(jìn)行自研設(shè)計(jì)，二是ARM的架構(gòu)授權(quán)費(fèi)也是要比一些傳統(tǒng)汽車(chē)芯片廠商低很多。”

2）芯片的性能和迭代速度優(yōu)勢(shì)

首先，消費(fèi)電子芯片廠商的座艙芯片在先進(jìn)制程和大算力上具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

其次，消費(fèi)電子芯片廠商的座艙芯片迭代速度快。消費(fèi)電子芯片廠商可以在智能消費(fèi)電子芯片迭代的基礎(chǔ)上再去迭代座艙芯片，他們的芯片迭代的速度自然要遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于傳統(tǒng)汽車(chē)芯片廠商。

高通四代座艙平臺(tái)的基礎(chǔ)信息（數(shù)據(jù)來(lái)源：公開(kāi)資料整理）

備注：截止目前為止，高通總共對(duì)外發(fā)布了四代座艙芯片，而這四代芯片都是遵循著“消費(fèi)級(jí)芯片先發(fā)，智能座艙芯片后改”的底層邏輯。

審核編輯 ：李倩