2020年自动驾驶技术研究报告

2020年自动驾驶技术研究报告

2020年11月

▍技术架构：自动驾驶汽车的“核芯”科技

E/E 架构由分布走向集中，使得集中算力平台成为可能

传统汽车使用分布式E/E 架构（电子电气架构），算力和数据较为分散，难以实现自动驾驶所需的计算。分布式E/E 架构下，汽车通过特定ECU（电子控制单元）实现特定功能，各ECU 间较为独立，一方面导致难以协调利用各ECU 的算力资源，另一方面也无法满足自动驾驶对于多传感器融合等数据协同方面的需求。

随着汽车功能的复杂化，汽车E/E 架构从分布式向集中式演进。同时，由于自动驾驶需要对整车进行整体控制，因此计算资源势必要集中化，自动驾驶芯片应运而生。随着汽车E/E 架构经历分布式——域集中式——整车集中式的升级，整车的资源与数据被集中到更高层面，交由具备集中处理能力的控制器处理，而芯片是这种集中处理能力的主要载体。以目前发展迅速的域集中式架构为例，自动驾驶芯片实质上也就是自动驾驶域的计算中心。

自动驾驶芯片有望向整车的计算中心发展。随着汽车E/E 架构由域集中式继续向整车集中式发展（参考报告《计算机行业“智能网联”系列专题之四—车载以太网：智能汽车

的中枢神经》2020-8-25），汽车的计算资源还将进一步集中。自动驾驶芯片承担了自动驾驶汽车中主要的计算任务，如果在这一基础上将其他功能所需的计算能力融入进去，就可能打造出整车级别的计算中心。特斯拉正是这一路径的探索者。据台湾工商时报报道，特斯拉正与博通合作研发下一代自动驾驶芯片，预计将用于控制和支持ADAS（先进驾驶辅助系统）、电动汽车动力传动、汽车娱乐系统和车身电子四大功能。若以此标准来看，特斯拉的下一代自动驾驶芯片将非常接近整车计算中心的概念。

图1：汽车E/E 架构发展趋势

资料来源：博世

自动驾驶芯片平台成为整车计算核心

中央集中式架构的演进促进了车载芯片的发展，自动驾驶芯片成为智能汽车时代核心。特斯拉率先使用了中央集中式架构，即用一个电脑控制一个汽车，其他各大主机厂认识到

软件定义汽车的大趋势，纷纷升级自身的电子电气架构，向域控制/集中化进军。域控制器开始集成汽车的传感器处理器、数据融合、路径规划、控制等诸多运算处理器功能，因此对域控制芯片的算力需求大幅提升。非结构化的传统MCU 不再能够满足需求，加之自动驾驶技术需要对汽车进行整体化的协同控制，自动驾驶芯片作为智能时代的协处理器，成为智能汽车时代的核心。

车载芯片是自动驾驶技术落地的基石，也是智能汽车生态循环的心脏。智能网联汽车的四大核心技术：芯片、算法、操作平台、数据共同构建起了新的汽车产业架构，其中车载芯片承担了主要的计算任务，是实现软件定义汽车与自动驾驶的基石。类比于手机产业链，我们认为自动驾驶车载芯片行业与自动驾驶平台属于寡头垄断格局，而从当下行业发展的情况来看，芯片行业格局较为稳定，且处于产业链核心地位。

目前，各大互联网企业、零部件厂商以及车企纷纷致力于研发自身的自动驾驶平台。自动驾驶平台是各驾驶功软硬件模块的集中配置管理平台，用于模块化开发和管理不同部件功能。自动驾驶系统涵盖多个软件模块，同时整合了各硬件模块，一个稳定、可靠的操作系统平台可以很好的调配软硬件资源，极大的提高研发效率并节约成本。因此，众多自动驾驶芯片厂商将开发平台视为除芯片外另一重要的竞争点。

在芯片开发平台方面，多家芯片公司推出了基于其芯片的高性能运算平台。英伟达推出了NVIDIA DRIVE，提供从底层运算、操作系统层以及应用层在内的全套可定制的解决方案；Mobileye 联合其母公司Intel 发布了IntelGo 平台，该平台具备包括CPU、FPGA 及面向深度学习的硬件加速技术在内的灵活架构；华为推出了MDC 系列智能驾驶计算平台，可最高实现L4 级别的自动驾驶；恩智浦推出了Blue BOX，基于Linux 打造开放式平台，可供主机厂和一级供应商开发和试验。

自动驾驶技术演进，高级自动驾驶成为可能

根据SAE（Society of Automation Engineers，国际自动机工程师协会）在2014 年发布的关于自动驾驶汽车的分级标准，自动驾驶技术一共被分为5 个等级：驾驶支援（Level 1），部分自动化(Level 2)，有条件自动化（Level 3），高度自动化（Level 4），完全自动化（Level 5）。从2015 年开始，L1 级辅助驾驶技术逐渐走向市场，随后，自动驾驶技术就一直在经历着飞速的发展。按照技术演技路线来看，我们正处于L3 阶段的市场导入期，我们预计在2023 年，L4 及以上的技术逐渐走向成熟，完全自动驾驶将在不远的未来成为可能。

2015 年以前汽车的辅助驾驶功能主要为L0/L1 级，L0 级可以实现一些告警功能，如LDW（Lane Departure Warning，汽车车道偏移预警系统），FCW（Forward Collision Warning，前方碰撞预警），对于许多车而言，LDW 和FCW 已经是标配。L1 级可实现加减速或转向控制，驾驶员需要进行持续性驾驶操作，间或受到警告和干预系统的辅助支持。代表功能包括LKA（Lane Keeping Assist，车道保持辅助）、AEB（Advanced Emergency Braking，自动紧急制动）、ACC（Adaptive Cruise Control，自适应巡航控制）等。汽车E/E 架构为分布式，即大部分功能仍是分布式离散单元控制，单个ECU 对应单个功能，整体单车配套价值约7 千元。

2016 年起进入L2 时代，辅助系统可实现车速控制与转向自动化，驾驶必须始终保持掌控驾驶，在特定场景下系统进行横向和纵向操作。代表功能包括TJA（Traffic Jam Assist，交通拥堵辅助）、APA（Auto Parking Assist，自动泊车辅助系统）等，部分ECU 开始集成式发展，自动驾驶芯片重要性日益提升，2 级系统通常结合两种或两种以上的1 级驾驶人辅助系统，整体单车配套价值在1.5 万左右。

到2020 年，全球正式进入L3 级时代，即有条件自动驾驶。汽车可在特定环境下实现自动驾驶，驾驶员可以解放双手，不必一直监控系统，但必须保持警惕并在必要时刻进行干预。代表功能为TJP（Traffic Jam Pilot，交通拥堵驾驶）、RPP（Remote Parking Pilot，遥控泊车）等。分布式E/E 架构逐渐向域集中式演进，自动驾驶芯片逐渐成为汽车刚需，车载芯片算力指数级提升，开始扮演自动驾驶及整车控制的重要作用。L3 及以下整体单车配套价值约为2.5 万元。

预计从2023 年开始，我们将逐步进入L4 级时代，汽车实现高级自动驾驶，功能范围内不再需要驾驶人参与。代表功能包括TJC（Traffic Jam Chauffeur，拥堵辅助副驾驶）、HWC（Highway Chauffeur，高速公路副驾驶）等，自动驾驶芯片将成为整车核心，汽车E/E 架构走向完全集成，预计在激光雷达大幅降价后单车系统价值约4 万元左右。

图2：自动驾驶技术及车载芯片演进路线

资料来源：《自动驾驶技术概论》-清华版，市场研究部

▍市场分析：自动驾驶市场如何发展？

从自动驾驶技术的演进节奏来看，我们认为市场发展应该分为两个阶段。

第一阶段为2020-2025 年，短期内ADAS 及L3 以下技术快速普及。受制于政策、伦理、技术等问题，目前来看短期内高等级的无人驾驶无法实现盈利能力，而此时低等级无人驾驶已经拥有了一定技术支撑，加之成本的下降与政策上的对于ADAS 的强制普及，ADAS 系统将由原来的高端车型“奢侈品”逐渐市场下沉，成为中低端车型的标配。目前，

我们已经逐渐步入这一阶段，华为、地平线、百度、黑芝麻等公司均在积极布局。我们认