自动驾驶软硬一体演进趋势研究报告

概述自动驾驶软硬一体演进趋势研究报告软硬一体化是一种产品设计模式，它将软件和硬件系统集成在一起，以提高系统效率和性能。这种设计模式使得在硬件上进行软件的优化和协作变得更加容易，从而达到更高的性能、更低的功耗、更低的延迟和更加紧密的结合。软硬一体又可分两种不同模式：1）像苹果一样，自己完成从芯片到操作系统及其他核心软件的研发；2）像 PC 产业 Windows+Intel，以及智能手机产业的安卓 +ARM，操作系统厂商与芯片厂商深度绑定。前者我们称为“重软硬一体”，而后者则是“轻软硬一体”。这两类，都是通过软硬一体的战略获得共赢的典型代表。在自动驾驶领域，特斯拉，从早期采用 Mobileye 的软硬一体解决方案，到采用英伟达的芯片 + 自研算法的软硬解耦方案，再逐步过渡到基于自研的芯片以及自研智驾算法的“重软硬一体”策略，引领了行业潮流。可见，同一家公司在不同阶段会有软硬解耦或软硬一体的不同选择，具有很强的灵活性。国内的诸多自动驾驶芯片以及算法供应商在经历了初期的百花齐放，如今经过市场的筛选，已经有几家公司确立了“头部”地位。当前，整体的产业模式也从初期软硬解耦和软硬一体两种思路的巨大分歧逐步收敛至软硬一体方案，并围绕这种模式建立业态以及利益分配链条。在当前市场上不同案例并存的情况下，本报告会对软硬一体给出详细的定义，并分析其出现的成因，以及对未来行业在软硬一体方向发展趋势进行预测。01自动驾驶软硬一体演进趋势研究报告概述01软硬一体定义及行业现状分析 1.1 软硬一体定义 1.2 软硬一体方案为何成为行业的主流选择？ 1.3 供应商的软硬一体策略 1.4 整车厂的软硬一体策略 02软硬一体开发能力分析 2.1 智驾系统算法架构 2.2 智驾域控芯片架构 2.3 智驾域控系统底层软件03自动驾驶赛道公司概况 3.1 主流芯片厂商 3.2 整车厂 3.3 软件 Tier104行业未来发展趋势 4.1 软硬一体的综合趋势 4.2 自动驾驶赛道玩家未来的道路选择 4.3 端到端算法对软硬一体未来趋势的影响 4.4 舱驾一体对软硬一体未来趋势的影响 4.5 具身赛道软硬一体的未来趋势 4.6 趋势总结【附录】软硬件一体的现状调查本报告访谈和编写项目组特别声明0404060911131314171919232729303234353536394344内容目录自动驾驶软硬一体演进趋势研究报告图示 1：智驾系统的不同合作模式图示 2：英伟达和特斯拉主力自动驾驶芯片参数和成本结构对比图示 3：软硬一体是否能带来成本优势？图示 4：回顾历史，摩尔定律是支撑 PC 端出现通用芯片的底层原因图示 5：软硬一体的方案优势对比及 Tier2 厂家未来生存空间调研图示 6：车载智能计算基础平台参考架构图示 7：典型的车载芯片分布图示 8：不同芯片类型优劣势对比图示 9：英伟达最新的 Thor 芯片可达接近 2000 TOPS 算力图示 10：Thor 可被配置为支持多种模式图示 11：地平线征程系列芯片图示 12：高通骁龙 Ride 芯片架构图示 13：特斯拉 BEV 网络架构图示 14：蔚来的神玑芯片参数图示 15：小鹏发布图灵芯片图示 16：影响软硬一体策略判定的三要素图示 17：以手机行业的软硬一体发展趋势为参考图示 18：软硬一体发展趋势及驱动因素调研图示 19：全栈自研是否会成为成为未来整车厂的主流趋势 ?图示 20：构建生态是否是芯片行业成功的必要途径 ?图示 21：软硬一体方案是最优的方案么 ?040708091113151620202122232526293031323437图示目录自动驾驶软硬一体演进趋势研究报告1.1 软硬一体定义尽管软硬一体已经成了行业内很多领先玩家的重要战略，但是目前仍没有对软硬一体给出有效的定义，本报告尝试给出一个对于软硬一体讨论范畴的定义。首先，软硬一体中的“软件”，主要指的是智能驾驶系统的软件和算法，其中可能包括应用层、中间件、操作系统等。当我们讨论软硬一体相关公司时，“软件基因的公司”通常是指有较强算法能力和壁垒的公司。虽然智能驾驶系统中的硬件包括了各类传感器、高性能计算芯片、域控制器以及围绕核心计算芯片的其他芯片和电子元器件，但是大部分行业专家都认为，软硬一体范畴中的“硬件”，主要讨论的是对象是高性能计算芯片。虽然软件和硬件的概念都相对清晰，但是“软硬一体”在智能驾驶系统的语境下，却很难给出一个单一的标准界定。我们认为，软硬一体讨论的对象是自动驾驶公司及要做自动驾驶的芯片厂商以及主机厂，描述的是公司具备的软硬件协同的研发能力和开发模式。基于软硬一体的能力和开发模式，公司可以提供软硬一体的产品。1. 软硬一体定义及行业现状分析软硬一体定义及行业现状分析图示 1：智驾系统的不同合作模式图源：辰韬资本04自动驾驶软硬一体演进趋势研究报告以上三个案例展示了几种业界比较典型的自动驾驶领域公司提供软硬一体产品的模式：1. 最极致的软硬一体模式是由同一个公司完成芯片、算法、操作系统 / 中间件的全栈开发，芯片厂商同时也是整体解决方案提供方，或者，整体解决方案商也自己做芯片。这方面的典型例子包括海外的 Mobileye、特斯拉、Nvidia（开发中） 以及国内的华为、地平线、Momenta（开发中）等。这样做的好处是，公司通过垂直整合拥有了最大程度的自主权，可以将软硬一体的性能和效率优势发挥到极致。在这类模式中，软与硬两部分结合最紧密、耦合最严重，为了与接下来的第二种模式相区分，这里我们将其定义为“重软硬一体”模式。2. 部分自动驾驶解决方案公司，虽然采用第三方的芯片，但是在该款特定芯片上具备极致的优化能力和丰富的产品化交付经验，能够最大化发挥该款芯片的潜能。这方面的典型案例包括卓驭（大疆）、Momenta 等。这样做的好处是通过合理分工节省了大量芯片和硬件研发投入，但是对公司在某款 / 某系列芯片上进行软件优化和部署的能力提出了很高的要求。这种模式需要解决方案公司与芯片方密切配合，但是耦合程度不如模式一紧密，所以我们将其定义为“轻软硬一体”模式。3. 部分具备软硬件全栈能力的公司，会将软硬件耦合最紧密的部分（通常是感知算法和 SOC 芯片）作为标准产品提供，而其他模块则由生态合作伙伴（如域控制器硬件公司、规控算法公司等）完成，这种模式可以看作是第一种模式的衍生，由于给下游客户提供了更大的自主权和灵活性，因而更容易得到部分主机厂客户的青睐。值得一提的是，这类合作模式中涉及到的生态合作伙伴公司，并不能被划分为软硬一体公司，因为其中软硬件耦合的核心环节并不由他们掌控。当然，自动驾驶领域的软硬一体开发模式还有很多其他形态。我们通过以上三个定义可以看到：尽管软硬一体的核心要素是软件和 SoC 芯片如何耦合，但无论是从算法、操作系统到芯片的全栈能力带来的完全垂直整合，还是基于第三方芯片进行极致的软硬件协同优化，都可以实现软硬一体的目的。需要注意的是，公司采用的是软硬一体还是软硬解耦战略，这个判定并非绝对，而是相对的。比如，英伟达为自己的芯片开发算法，这是软硬一体；而某个算法公司一直基于英伟