當前,隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展進程加快,由計算芯片、傳感器、通信模塊以及操作系統(tǒng)、人工智能算法等構成的汽車智能計算平臺發(fā)展成為汽車電子智能化發(fā)展的核心和制高點。汽車電子智能化發(fā)展不僅承載了整個汽車工業(yè)的數(shù)字化轉型使命,也將進一步推動汽車邁向“新四化”(電動化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化、共享化)。目前,《汽車電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書(2019)》發(fā)布,賽迪智庫電子信息產(chǎn)業(yè)研究所所長溫曉君對其進行了解讀。
汽車電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
在汽車電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中,四大驅動力助推汽車電子在汽車價值鏈中占比越來越高,包括政策驅動、技術引領、環(huán)保助推,以及消費牽引。
從政策驅動的角度來看,近年來我國各級政府相繼發(fā)布了智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關規(guī)劃或標準,有關智能駕駛、自動駕駛等相關的法律法規(guī)和標準管理辦法陸續(xù)出臺,進一步促進了汽車電子產(chǎn)業(yè)更加有序、健康的發(fā)展。此外,我們也對國際上不同的國家在自動駕駛、汽車電子相關領域的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、法律法規(guī)進行了詳細的梳理。
從技術引領的角度來看,5G可以認為是智能網(wǎng)聯(lián)汽車重要的ICT基礎設施;人工智能為自動駕駛提供了核心算法,是促進自動駕駛發(fā)展的重要驅動力。5G網(wǎng)絡給自動駕駛帶來了低延時、高可靠、高穩(wěn)定性的物聯(lián)網(wǎng)架構。2019年我國5G基站建設如火如荼,首期5G名單覆蓋50多座城市。5G網(wǎng)絡超可靠、低時延的特點,降低了智能汽車的決策和反應時間,大大提高了駕駛安全性,自動駕駛是其最核心的運用。而基于深度學習的目標識別算法能夠大大提升目標識別的精確度,語音識別、自然語言處理、圖像識別等技術的發(fā)展進步使得人車之間的交互更加便捷和智能。計算機視覺的進一步發(fā)展成為自主式智能駕駛的核心驅動力。
從環(huán)保助推角度來看,各個國家相繼推出了燃油車禁售時間表,主要集中在2030年左右。我國計劃在2050年前按區(qū)域層級設置、車型等多維度考量逐步實現(xiàn)燃油車全面退出。區(qū)域層級設置上,一線城市私家車將在2030年實現(xiàn)全面新能源化,全國其他城市將在2040年前實現(xiàn)全面新能源化;在車型退出的順序上,也進行了優(yōu)先級劃分。公交車、出租車、分時租賃及網(wǎng)約車、郵政與輕型物流車、機場港口車、環(huán)衛(wèi)車、公務車領域的燃油車將最早實現(xiàn)全面退出,大約發(fā)生在2030年。其次是私家車全國范圍內(nèi)的全面退出大約發(fā)生在2040年。最晚實現(xiàn)燃油車退出的為輕卡、重卡、客車等商用車。
關于消費牽引,從汽車市場來看,豪華車的市場增長非常迅速,給汽車電子的發(fā)展提供了廣闊的未來市場空間。從2015年到2019年,中國汽車電子市場規(guī)模從4000多億元增長到7000多億元。從汽車電子占整車成本比例來看,預計到2020年,汽車電子占整車成本比例將達到35%。樂觀估計,到2030年左右,這個占比還要進一步地上升,有可能達到50%。
在這四大驅動力的助推下,汽車行業(yè)的發(fā)展具有三大趨勢:電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化。電動化帶來了對傳統(tǒng)汽車全面的升級,包括更強的動力性能和全車智能控制的通用接口,是汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化的最佳載體。智能化以智能計算平臺為核心,以處理芯片、新型傳感、通信網(wǎng)絡、操作系統(tǒng)、人工智能算法等軟硬件為基本構成,顯著提升了汽車的決策、計算、通信等功能。網(wǎng)聯(lián)化,伴隨著網(wǎng)聯(lián)技術的不斷深入,越來越多的汽車開始搭載無線通信模塊,汽車與人、路、車、網(wǎng)等外部的互聯(lián)互通將有可能實現(xiàn)。
汽車電子技術和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的態(tài)勢
可以說,大眾對汽車電子產(chǎn)業(yè)提得比較多,但產(chǎn)業(yè)界沒有對汽車電子整體有一個體系的認識和清晰的產(chǎn)品劃分。首先,我們可以從功能的角度對汽車電子產(chǎn)品圖譜進行梳理,傳統(tǒng)的部分包括底盤電子系統(tǒng)、發(fā)動機電子系統(tǒng)、車身電子電器,以及安全舒適系統(tǒng);比較新的部分包括自動駕駛系統(tǒng)、網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)、智能座艙等。此外,從汽車電子產(chǎn)業(yè)鏈的角度進行梳理,我們可以將其分為上游的電子元器件,包括傳感器、代工與封裝、IC設計、其他電子元器件等;中游的系統(tǒng)集成商,包括動力系統(tǒng)、智能座艙、網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)、自動駕駛系統(tǒng)、操作系統(tǒng)等;下游的增值服務、整車等。歐洲擁有全球領先的汽車企業(yè),優(yōu)勢的TL1企業(yè)轉型非常迅速,而亞洲地區(qū)依托市場的優(yōu)勢和先進的交通基礎設施,現(xiàn)在也在快速地推動著智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展。
縱觀整個汽車電子產(chǎn)業(yè)的格局,可以簡單地概括為三個特點:一是智能駕駛領域跨界競合加劇,多維度推動汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化。比如戴姆勒、通用等整車廠側重于循序提升自主式單車智能化水平;Waymo、百度等科技巨頭企業(yè)側重于直接瞄準高級別自動駕駛和特定應用場景;博世、大陸等硬件商則積極展示其最新的V2X產(chǎn)品;華為等ICT(信息與通信)基礎設施和智能終端提供商,深耕布局智能車+車聯(lián)網(wǎng)。二是整車廠商普遍采取電動化、智能化兩條腿走路。整車廠對于自適應巡航、緊急制動、車道建立報警等單車智能輔助駕駛的發(fā)展尤為重視。三是基于汽車的信息技術服務應用有望崛起為產(chǎn)業(yè)鏈的重要環(huán)節(jié)。包括Uber、Lyft、滴滴出行等出行服務;馭勢科技、圖森未來等物流服務;博世、法雷奧等代客泊車服務。
汽車電子關鍵技術前瞻
汽車電子產(chǎn)業(yè)關鍵技術包含若干個方面。
一是新型整體架構。新型體系架構是實現(xiàn)汽車智能化的關鍵與基礎,根據(jù)汽車智能化的功能需求,可劃分為五個主要部分:環(huán)境感知部分、計算決策部分、控制執(zhí)行部分、網(wǎng)絡通訊部分以及安全保障部分。
二是汽車智能計算平臺。汽車智能計算平臺是汽車智能化產(chǎn)業(yè)生態(tài)的核心和制高點,包括車載智能計算平臺、云端智能計算平臺、通信網(wǎng)絡和資源庫。主要完成汽車行駛和信息交互過程中多元、海量、異構數(shù)據(jù)的高速計算處理,為規(guī)劃決策和控制提供實時響應,實現(xiàn)汽車的自動駕駛、聯(lián)網(wǎng)服務等功能。目前,AI芯片由通用走向專用,類腦芯片提供全新架構;操作系統(tǒng)功能需求不斷細化,AUTOSAR Adaptive成為主流軟件架構;測試需求不斷細化,車載智能計算平臺測試標準尚未形成,這是未來工作的重點方向。
三是域控制器。域控制器通常包括動力總成域控制器、車輛安全域控制器、車身電子域控制器、智能駕駛域控制器、智能座艙域控制器等關鍵部分,具備多傳感器融合、路徑規(guī)劃、決策控制、V2X、高速通訊的能力,支持豐富的軟件接口,提高系統(tǒng)功能集成度,并降低對功能感知與執(zhí)行的硬件要求。域控制器取代了分布式的控制器,把分布式的控制項目,進行總成式的集成,能夠實現(xiàn)多傳感器集中處理,自動駕駛中央域控制器是目前最佳解決方案,L2、L3以上級別自動駕駛新車逐步落地,中央域控制器的需求也將出現(xiàn)激增的現(xiàn)象。未來,自動駕駛的中央域控制器將引領自動駕駛未來的發(fā)展,成為最核心的抓手。
四是V2X。V2X是未來智能交通運輸系統(tǒng)的關鍵技術,包括V2V、V2P、V2I、V2N間通信,通過擴展電子視野,獲得更多實時路況、道路及行人信息等交通信息,提高駕駛安全性、減少擁堵、提高交通效率、提供車載娛樂信息等。V2X全球存在兩大標準流派——專用短程通信技術(DSR C)和基于蜂窩技術的車聯(lián)網(wǎng)通信(C-V2X)。V2X技術是推動車路協(xié)同、促進車際互聯(lián)的關鍵,未來市場潛力巨大。V2X技術壁壘最高,世界范圍內(nèi)的V2X產(chǎn)品處于開發(fā)初期,美、歐、中等國正廣泛建設可配套裝載于智能汽車和道路信號燈、加油站等基礎設施。隨著5G等通信技術的推進,V2X將真正落地和商業(yè)化。
五是多傳感器融合。多傳感器融合是驅動ADAS發(fā)展的重要因素,支持多路視頻或雷達等其他傳感器的信號輸入與融合,可以應對不同自動駕駛功能對環(huán)境感知的需求,多傳感器融合可以實現(xiàn)優(yōu)勢互補。短期內(nèi)傳感器市場的需求將主要被攝像頭和毫米波雷達所驅動。未來L4和L5級自動駕駛多傳感器融合的方案將是必然。
六是動力電池。隨著技術的發(fā)展和電池性能的不斷提高,動力電池(三元電池、磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池等鋰離子電池)具有安全性、循環(huán)性等優(yōu)勢,廣泛應用于新能源汽車動力電池領域。短期內(nèi)動力電池市場集中度進一步提升,2019年上半年裝機總電量排名前十的動力電池企業(yè)合計約26.43GWh,占整體的88.7%,較2018年增加5.7%,市場集中度持續(xù)提升。頭部動力電池企業(yè)加快投產(chǎn)三元電池,2018年,中國三元電池裝機量達到33.1GWh,市場占比超過磷酸鐵鋰電池,未來三元電池將繼續(xù)保持市場優(yōu)勢。
我國汽車電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的問題和挑戰(zhàn)
我國汽車電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨著一系列的問題和挑戰(zhàn)。
第一,缺乏世界級Tier1廠商是我國汽車電子產(chǎn)業(yè)的“阿喀琉斯之踵”。汽車電子產(chǎn)業(yè)鏈Tier1系統(tǒng)集成廠商目前處于國際寡頭壟斷的市場格局,博世、大陸、電裝等國際前十大Tier1巨頭擁有70%的市場占有率。
第二,汽車電子“新舊勢力”之間合作融合仍顯不足。目前我國汽車電子產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新協(xié)同能力弱,新舊汽車造車勢力之間存在思維不同、路徑各異的割裂現(xiàn)象。新舊勢力競爭的背后是人才和技術的爭奪,新入局的造車企業(yè)在爭奪專業(yè)精英人才和先進技術過程中,易陷入與傳統(tǒng)汽車企業(yè)的知識產(chǎn)權紛爭。
第三,國內(nèi)強于系統(tǒng)集成弱于基礎器件的問題仍然突出。國內(nèi)汽車電子廠商產(chǎn)品主要集中在中低端,而在高性能傳感器、汽車電子器件、專用芯片等關鍵半導體基礎零部件領域,目前核心技術和產(chǎn)品基本被外資巨頭壟斷;我國自主企業(yè)自身掌握積累遠遠不夠,長期依賴進口,存在對國外依賴度過高、基礎技術空心化嚴重等問題;自主零部件企業(yè)缺乏可持續(xù)的自主研發(fā)體系,國家尚未形成智能網(wǎng)聯(lián)汽車政產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新體系,行業(yè)缺乏有效協(xié)同研發(fā)機制而未形成合力。
第四,基礎軟件缺失是阻礙產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展的關鍵因素。汽車電子ECU的關鍵是汽車電子軟件,其發(fā)展的基礎在于穩(wěn)定可靠的基礎軟件。國內(nèi)基礎軟件設計平臺類企業(yè)較少,95%以上都由國外企業(yè)壟斷;我國汽車電子基礎軟件技術薄弱,供應商力量分散,通常根據(jù)自身需求定制開發(fā),尚未形成規(guī)模和標準化。
第五,產(chǎn)品測試認證、行業(yè)公共服務等配套環(huán)節(jié)亟待建設完善。隨著網(wǎng)聯(lián)汽車時代的到來,汽車軟硬件復雜度不斷提升,道路環(huán)境也更為復雜,人、車、路耦合的新特性將對汽車產(chǎn)品的測試認證工作帶來巨大的挑戰(zhàn);構建未來完整的網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)鏈,基于LTE-V2X、5G-V2X等無線通信技術的網(wǎng)絡基礎設施、信息化和智能化改造的道路基礎設施環(huán)境,保障系統(tǒng)運行安全、數(shù)據(jù)安全和網(wǎng)絡安全的法律法規(guī)等環(huán)節(jié)均需打通。
我國汽車電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的思考與展望
關于對汽車電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的展望主要有以下幾點:
一是自主式、網(wǎng)聯(lián)式智能融合發(fā)展,智能網(wǎng)聯(lián)汽車是發(fā)展的必然趨勢。未來,隨著公路等基礎實施的網(wǎng)聯(lián)化程度的提升,以及V2X車用通信技術的產(chǎn)業(yè)化應用,局部交通道路信息感知、高精度定位等均可依賴外部提供,自主式智能與網(wǎng)聯(lián)式智能融合發(fā)展,不僅可以大幅降低車輛的成本,降低對車載軟硬件的依賴和要求,還能夠提升定位精度和可靠性。
二是智能計算平臺等關鍵技術產(chǎn)品將成為構建產(chǎn)業(yè)生態(tài)的重要著力點。作為汽車的“大腦”,車載智能計算平臺是新型智能汽車電子的核心,也是新型智能汽車電子產(chǎn)業(yè)競爭的主戰(zhàn)場。
三是整車企業(yè)和科技巨頭企業(yè)將成為汽車電子產(chǎn)業(yè)的兩大主導力量。傳統(tǒng)汽車電子供應鏈是鏈條式的上下游模式,而未來汽車電子產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出明顯的集成、跨界合作趨勢;互聯(lián)網(wǎng)和科技公司由于在算法、芯片、網(wǎng)絡連接和生態(tài)系統(tǒng)搭建上占據(jù)優(yōu)勢,因此在產(chǎn)業(yè)中占比逐步提升。而傳統(tǒng)主機廠和Tier1則在汽車傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)有豐富經(jīng)驗;從國外發(fā)展情況看,以汽車和科技巨頭為主要參與者的產(chǎn)業(yè)競爭合作格局以初步形成;國內(nèi)汽車電子企業(yè)仍呈現(xiàn)“百花齊放”特點,加速聚焦和集聚發(fā)展將成為大勢。
四是實現(xiàn)橫向和縱向的“兩個打通”是推動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的必由之路。橫向打通汽車電子“新舊勢力”之間的協(xié)作鏈,縱向打通從基礎器件到整車制造再到增值服務的供需鏈,開展多層次、全方位的產(chǎn)業(yè)鏈合作。