1.背景

如果是从移动互联网行业转型到智能座舱的产品经理，往往会觉得智能座舱的开发流程陌生又熟悉：看起来就是个大平板，交互是平板的交互，系统好像是安卓系统，但是很多研发成本、实现路径跟过去熟悉的差别很大。

作为智舱产品经理补课的第一弹，想从最底层的部分梳理一下智舱领域产品实现的基础知识，芯片就是最基础的模块。

新闻上常说的8155、8295就是车载芯片，本文试图说明一下问题：

（1）车载芯片是什么，在车上发挥了什么样的作用

（2）有哪些车载芯片，发展趋势是什么

（3）车载芯片对产品设计和实现有什么影响

备注：本人作为不懂技术的产品经理，撰写本文全靠网上四处摘抄，只求意会，不求甚解。如果有行文错误，恳请指正。

2.认识车载芯片/车规级芯片

2.1 车规级芯片是什么

车规级芯片是指技术标准达到车规级，可以应用于汽车控制的芯片。

穿插一个概念，我们谈论的车规级芯片，一般是应用到VCU中。VCU是电子电气架构领域的概念，作为整车控制器（vehicle control unit），是整车控制系统的“大脑”。从物理结构上，VCU是个电路板，电路板中作为核心的微处理器（micro control unit）简称MCU，我们讲的芯片一般指的是这颗MCU芯片。

在网上搜索，MCU芯片有五个级别：消费级、工业级、车规级、qj、gj。但是并没有找到出处，也没有找到qj、gj对应的含义。但是能通过车规级认证的芯片，就是车规级芯片。

2.2 谁认证了你的芯片有车规级

车规级认证标准也有很多，常见的有以下认证标准：

（1）AEC-Q系列。对产品的认证。

AEC全名Automotive Electronics Council，最早是克莱斯勒、福特、通用汽车为了建立一套通用的零件资质及质量系统标准而设立的汽车电子委员会。AEC-Q100是针对集成电路（芯片）发布的产品级质量认定标准，是判断芯片产品是否具备车用资格的标志之一，侧重质量的可靠性。

AEC-Q一共有六大家族成员，分别是AEC-Q100(IC集成电路，MCU等)、AEC-Q101(分离元件，MOS、IGBT、二极管、三极管、稳压管、TVS、可控硅等)、AEC-Q102(离散光电元件，LED等)、AEC-Q103(微机电系统MEMS，MEMS传感器等)、AEC-Q104(MCM多晶片模组，SOC、SOM，SiP等)、AEC-Q200(被动元件，电阻、电容、电感、变压器、频率元件等)。

ACE-Q100的测试流程和环节非常复杂，详细可以看这篇文章： https://zhuanlan.zhihu.com/p/648723675 。原始文档在： http://www.aecouncil.com/Documents/AEC_Q100_Rev_H_Base_Document.pdf 。

在一些芯片的认证结果上，可以看到他们通过认证获得了Grade0-3的不同等级，这是ACE-Q100的核心标准之一，不同的等级对应着不同的环境温度运行范围。

下面这篇文章的末尾列举了部分国产芯片通过车规认证的项目和结果： https://51fusa.com/client/knowledge/knowledgedetail/id/3345.html

（2）IATF 16949规范。对芯片原厂的认证。

IATF 16949是汽车行业质量管理体系技术规范，是对公司的认证。

IATF(International Automotive Task Force)国际汽车工作组 是由世界上主要的汽车制造商及协会于1996年成立的一个专门机构。在ISO9001：2000版标准结合的基础上，在ISO/TC176的认可下，制定出了ISO/TS16949 :2002 这个规范。后来一代一代更新，最新标准为：IATF16949:2016。

关于这个认证可以参照： https://baijiahao.baidu.com/s?id=1775438054851844933&wfr=spider&for=pc ，由于跟芯片没有直接关系，就不展开了。

（3）ISO26262。对供应链的认证。

ISO 26262《道路车辆功能安全》国际标准是针对总重不超过3.5吨八座乘用车，以安全相关电子电气系统的特点所制定的功能安全标准。ISO 26262涵盖了汽车生命周期的全过程（管理、研发、生产、运行、服务、拆解），所以一些材料中也会把它称之为对供应链的认证。

关于这个认证可以参考： https://baike.baidu.com/item/ISO26262/2579394?fr=ge_ala 。

在能搜到的材料里面，并没有明文写出哪个认证是车规级芯片必须通过的认证，这些标准大多数产业链上下游相互的要求和限制。例如主机厂会要求自己的tier1（车厂的一级供应商，直接向整车制造商供货）通过这认证那认证，tier1又会向tier2（给tier1供货的供应商）要求你必须通过这认证那认证。

通过检索，车规级芯片产品一般需要通过的是上面三个认证，主要是ACE-Q100认证。

2.3 车规级芯片有哪些分类

按照功能用途划分，车规级芯片一般可以这样分类：

显然，不同用途的芯片的复杂程度、要求标准相差很大，本文主要讨论计算与控制芯片，一般是soc芯片。

要讲清楚芯片在汽车中起到的具体作用，必须讲清楚电子电气架构。电子电气指车上所有电子电气部件构成的系统，电子电气架构是指电子电气系统中各个组件之间的关系。所以建立了电子电气架构的全局视野，才能定位到某一块芯片的作用。

3.电子电气架构发展过程

3.1 ECU和芯片：电子电气中的细胞

3.1.1 ECU

最早的时候，ECU指的是engine control unit，即发动机控制单元；随着电子化的发展，现在的ECU指的是electronic control unit即电子控制单元，泛指汽车上所有电子控制系统，可以是转向ECU，也可以是调速ECU，空调ECU等，而原来的发动机ECU有很多的公司称之为EMS，engine management system。

ECU是由很多传感器和芯片组成的，其中最核心的部件是CPU芯片，充当CPU芯片的一般是MCU或SoC芯片。

下图是两种ECU的结构图和实景图。

3.1.2 MCU

MCU全称是Micro Control Unit，微控制器单元。与CPU相比，MCU集成了更多外围器件。举个例子，MCU和电脑CPU相比，电脑CPU本身不包含内存，所以需要主板上额外插上内存条和硬盘，MCU会内置内存和存储空间。电脑如果想升级内存和硬盘，扒下来换一套即可，但是MCU无法升级，不能更改。

除了存储空间以外，MCU还集成了时钟、定时器等元件，但是结构仍然相对简单，可以执行程序存储、指令执行、数据处理、输入输出操作、中断处理等工作，但是运行不了复杂的系统。

3.1.3 SoC

SoC是system on chip，指的是片上系统。MCU是芯片级别的芯片，SoC则是系统级别的芯片。SoC集成了包括MCU在内的更多组件，能够并行处理大量数据和外设资源，功能更强大。我们经常提的8155、8295指的就是高通发布的座舱SoC芯片。

3.2 分布式架构

分布式架构是最早被命名的电子电气架构。分布式的意思是，不同的功能模块由不同的ECU单独控制，例如发动机控制器（ECM）、传动系统控制器（TCM）、制动控制器（BCM）、电池管理系统（BMS）等，功能分布在各个ECU中，各管各的。

但是汽车的运作，少不了不同组件之间的相互配合，这就产生了四代分布式架构。

3.2.1 第一代，无总线：鼻子是鼻子，眼是眼

无总线的分布式架构各个部件之间没有总线连接，ECU之间没有数据交互，各管各的，鼻子是鼻子，眼是眼。

3.2.2 分布式架构第二代，无网关：院落换成筒子楼

由于一些ECU负责的功能模块可能需要相互配合，所以诞生了总线结构，把相关的ECU串起来进行数据交互。

这个阶段的功能相对简单，所以要传输的信息量也很少，不需要网关承担信息传输、管理、转换的工作，不同的网段之间的交互也很少。

各个ECU相当于从独门独户的小院子住进了筒子楼。

3.2.3 分布式架构第三代，无独立网关：封楼了，你来当楼长

随着功能越来越复杂，网络结构越来越复杂，对应的就是ECU数量变多、网段变多、信息量变大，没有网关已经难以承载复杂的信息传输需求了。通俗来理解就是总线就像水管，几根水管的粗细是固定的，里面运输的水流（信息）如果太大了，水管就爆了。另外不同的用水户，谁先用水，谁后用水，谁着急谁可以等一等，需要有人调控。然后总线也有不同的类型（LIN、K-Line、CAN、MOST等），不同总线里面的数据传输方法有差异，也需要有人做翻译官。

这个时候就由BCM（Body Control Module，车身控制模块）来充当“楼长”的职责，除了本职工作以外，还负责网络数据转发等工作。

这个阶段整车电子电气系统开始变得复杂了，逐渐开始进入架构级别的设计难度。

3.2.4 分布式架构第四代，独立网关：上面安排他来当网格员

功能越来越复杂，ECU的数量和数据量越来越多，BCM已经无法承担复杂的信息传输工作了。这个时候就引入了专门负责数据处理的独立网关，相当于空降了个网格员，专门负责信息传输处理的工作。

ECU的数量增加还带来一个严重的问题，就是迭代维护成本太高了。

传统的整车制造像是搭积木，整车厂又叫主机厂，是因为一种说法里面整车厂只负责主机（发动机、变速箱）的生产，其他周边器件都是由供应商提供的。在分布式架构的年代，一个独立的模块可能就是一个供应商提供的，包含ECU和里面负责控制逻辑的软件。

所以在分布式架构各管各的情况下，我们假定一个常见的场景，就是一个功能需要三个ECU（小a、小b、小c）配合才能完成，那么下面这几种情况会变得非常棘手：

（1）功能保持不变，小a升级了导致数据结构发生变化，那么网关、小b、小c可能都要修改

（2）功能要变更，可能需要网关、小a、小b、小c同时修改

（3）需要保持与网关、小a、小b、小c供应商的长期合作，以保证功能迭代

这样看下来，给供应链管理的压力就非常大，需要长期、同时维护这么多供应商。

同时，ECU越多，系统更新的数据量越大，OTA产生的时长和数据流量越多，验证成本越高，也增加了刷写失败的概率。

所以，车企提出了“软硬分离”的概念，就是希望把硬件和软件分开，不要把逻辑耦合到一起。硬件可以来自不同的供应商，但软件由车企自己开发，就向着把软件逻辑集中在一个或少数几个控制器中的方向，这就有了“域”的概念。

3.3 域控制式架构：海军元帅与三大将

“域”即Domain，一般指功能域，就是一类功能的集合。

域控制式架构（Domain Control Architecture，DCA）就是根据上面逻辑推导出来的更理想的解决方案，核心思路是把每个功能域的逻辑处理放到一个很强大的控制器大脑中，下游的ECU只承担简单的输入输出功能，或者对实时性要求很高的控制功能，这样的话，软件领域的功能修改只在核心控制器中更新即可，下游的ECU对复杂软件逻辑的参与度不高，只维护最基础的逻辑，一般也减少了更新频率。

下图是两个典型的域控制式架构，左图是星形，右图是树形。本文只做科普，不进行深入解读。但容易看出来，这个结构很像《海贼王》中的海军体系，网关相当于海军元帅，其实是个虚职，下图的D1~D4是各个域的域控制器，相当于三大将，对域内的功能进行控制，最底层的ECU就是只管上报和执行的小兵。

3.4 集中控制式架构：五老星

域控制式架构往后该怎么发展呢？举个例子，博世划分了域控制式架构的五个功能域：动力域、底盘域、车身域、座舱域、自动驾驶域，其中座舱域、自动驾驶域要处理大量数据，对算力有很高要求，但是动力域、底盘域、车身域主要涉及控制指令的计算，算力要求低。并且，一些车上的功能需要跨域的组件进行合作，从成本和协同效率角度出发，域控制式架构进一步融合，就成了集中控制式架构。说白了，要是有一颗芯片足够牛，把所有域都集成到一颗芯片大脑的管理下，那就真正大一统了。但是实际应用上，起到大脑作用的往往是多颗承载不同作用的芯片，像海贼王里面的五老星。

下图是两种典型的集中控制式架构，HPC（High Performance Computing，高性能计算）是架构的核心。右图是最理想化的方案，只有一颗HPC，但是考虑目前芯片的性能和造价，一般还是分开多个HPC，一种常见的分法是划分成车身域、信息娱乐域、智驾域，对各自的SoC芯片有不同的要求。

3.5 车云一体式架构

再往后发展，如果5G等技术的稳定性、覆盖范围更广，满足车端的实时性、安全性要求，就可以把对运算能力要求高的逻辑放到云端进行，这就是车云一体式架构(Vehicle Cloud Architecture，VCA)。这个架构还在饼里，不展开讲了。

3.6 说回车载芯片

讲了一大圈，我们应该能比较清晰的理解，经常说的车载芯片指的是集中控制式架构中，用来负责某个域核心控制功能的HPC芯片，一般来说是SoC芯片，并且这样的芯片一辆车上往往不止一个。

4.车载芯片的使用情况

4.1 主流智能车都用了哪些芯片

盘点智能车的主流车型的高配版本，座舱域和智驾域一般采用不同的架构，座舱域相对普遍的是高通骁龙系列的芯片，智驾域相对普遍的是英伟达Orin芯片，并且有些车型配置了不止一颗芯片。

注：蔚来智驾芯片用到了4颗英伟达 Orin-X，具体用法是两颗作为智驾系统的主控芯片；第三颗用作群体智能，用车队分布式计算的方式来做路线安全性的验证；第四颗作为安全冗余备份，然后蔚来在ADAM超算平台内做了一个高带宽的跨域互通，带宽达到16GB/s，可以使用一部分的智驾域算力供座舱的DMS（驾驶员状态检测系统）和OMS使用。

4.2 芯片供应商有哪些，有发布了哪些芯片

这些芯片性能差距有多少呢，这里要引入芯片算力单位TOPS（Tera Operations Per Second），1TOPS代表1秒内可以进行一万亿次（10^12）操作。

下面第一张图展示了主流品牌的头部芯片的核心参数。

那么，有这么多芯片供应商，为什么头部品牌都选择了高通和英伟达呢？

我认为有三个原因：

（1）头部品牌的性能有代际优势 。以座舱芯片为例，2019年高通发布了8155，联发科发布了MT8666，但是MT8666的性能大致相当于高通上一代产品820。

（2）软件迁移成本。以座舱为例，大部分新势力的车机系统都是基于安卓改造来的，高通芯片是安卓手机的常用芯片，迁移安卓生态的成本相对更低。

（3）营销诉求。由于高通、英伟达的头部作用，新势力主流车型逐渐把搭载最新一代的芯片作为营销点，几乎所有车辆静态试驾媒体中，都会提到采用的芯片型号和数量。但实际上车机能发挥多少性能，也跟软件适配有关，有可能用了好芯片车机反而不如低端芯片流畅。

看下面第二张图也可见，车型价格越贵，英伟达、英特尔和高通的占比越高。

4.3 车载芯片未来有哪些发展

4.3.1 算力更大

毫无疑问，各家芯片厂都在不停地提升自己的代际，主要体现在算力上。

4.3.2 管的更宽

由于单颗芯片的算力更大，一颗芯片能承担的工作内容更多。

实际上，一些头部车型已经能把行车和泊车两个SoC的功能合并到一个SoC里面，同时实现高速行车辅助和低速泊车辅助的功能，又叫“行泊一体”。因为两个辅助驾驶场景用到的硬件传感器有非常多可复用的，如果一颗芯片能够继承行泊两个场景，那么开发成本会降低，一些高阶智驾功能可以下放到中低端车型。

行泊一体上车的主要车型有小鹏P7/P5、理想L9、坦克500、智己L7、荣威RX5、宝骏e300/Plus、吉利星越L、燃油车江淮思皓QX NOP版等。

另外，低速泊车也可以融入到座舱，把泊车的控制器省掉，这就成了“舱泊一体”。

再进一步，如果把智驾和智舱的能力全集成到一块SoC芯片，就是“驾舱一体”，目前有一些厂商已经推出了支持驾舱一体的产品方案，基本都基于最新一代的高端芯片。

4.3.3 用的更多

除了头部的、主流的车型以外，其他车型也会越来越多的采用智能座舱，下图展示无论全球市场还是中国市场，智舱的新车渗透率都不断增多。静态来看，10-25w的车型智舱装配率非常高。

5.了解了芯片的这些知识，对产品工作有什么影响

根据本文涵盖的知识点，我认为对产品工作的影响有：

（1）向下：寻找最佳实践

产品工作一大抄，了解了芯片对智舱的核心作用，抄的时候可以把芯片型号作为锚点，找找自己负责平台同芯片的其他产品的功能水位。不至于体验了一圈8255的产品，啥花里胡哨的特效都想往自己项目上招呼。对于汽车来说，稳定性显然是要远高于视觉效果的。

（2）向上：寻找想象空间

去了解最新一代芯片的能力到达什么水位，进而去了解功能上可能会支持到什么程度，提前做好知识储备和用户预研。

举个例子，以高通8155和8295这两代产品为例，一些核心参数对比如下：

极越01搭载的就是8295的芯片，所以它能支持6K的带鱼屏，同时能展示仪表区、地图、娱乐三块不同功能的屏幕布局，智驾、娱乐相关的具体功能效果也好很多。如果以后用了thor芯片，那能实现的能力更夸张了。

但是，了解这些对产品工作的直接影响仍然看起来比较模糊。因为大多数软件产品经理直接交互的平台还是应用与操作系统，需要聊清楚芯片和操作系统的关系才能更好的说清楚芯片与产品经理工作的直接关系。

写到这里，这篇文章已经很长了。要写清楚芯片与操作系统的关系，至少需要同等篇幅的内容，所以汇总到下一篇文章。

智舱产品经理需要学习的芯片知识，就写到这里了。