4月17日，大眾集團(tuán)宣布，將和小鵬汽車聯(lián)合開發(fā)CEA電子電氣架構(gòu)，通過中國車企的賦能，實(shí)現(xiàn)在電子電氣架構(gòu)上的快速追趕。

從分布式到域控制再到中央計(jì)算，近10年來，汽車電子電氣架構(gòu)發(fā)生了過去50年都沒有的巨變。

在汽車智能化的浪潮之下，“軟件定義汽車=芯片+數(shù)據(jù)驅(qū)動+中央計(jì)算架構(gòu)+基礎(chǔ)軟件平臺+應(yīng)用軟件” 這一簡明扼要的公式，是業(yè)內(nèi)對于“軟件定義汽車”的普遍共識。

在這其中，電子電氣架構(gòu)被認(rèn)為是汽車的“神經(jīng)系統(tǒng)”，連接車輛的各個(gè)部分，支撐智能化功能的實(shí)現(xiàn)，電子電氣架構(gòu)的先進(jìn)程度被認(rèn)為是汽車能否實(shí)現(xiàn)高度智能化的重要基礎(chǔ)。

2017年，特斯拉率先實(shí)現(xiàn)了電氣架構(gòu)的域融合，其領(lǐng)先于時(shí)代的電氣架構(gòu)被認(rèn)為是特斯拉智能科技領(lǐng)先的重要因素之一。而得益于在智能新能源汽車方面的先發(fā)優(yōu)勢，以及中國用戶對于智能化的較高的要求，內(nèi)卷中的中國車企在電子電氣機(jī)構(gòu)方面在近幾年來快速迭代，并實(shí)現(xiàn)了在這一領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了對于海外車企的領(lǐng)先。

2023年7月，零跑汽車推出四葉草電子電氣架構(gòu)，這一中央集成式電子電氣架構(gòu)率先實(shí)現(xiàn)了艙駕行泊一體控制，當(dāng)前四葉草架構(gòu)已在零跑C10、全新C11、全新C01上實(shí)現(xiàn)了搭載。

“四葉草中央集成式電子電氣架構(gòu)的推出得益于零跑在座艙、智駕、動力、車身控制器層面的深度自研，實(shí)現(xiàn)了四域合一，中央超算平臺高度集成15個(gè)功能模塊，支持多系統(tǒng)融合，將核心芯片的性能發(fā)揮到了極致。”零跑汽車創(chuàng)始人、董事長朱江明在接受采訪時(shí)表示。此外，東風(fēng)嵐圖、廣汽埃安等車企亦推出了旗下的中央集成式電子電氣架構(gòu)。

但需要指出的是，在從域控制向中央集成的技術(shù)演進(jìn)中，已在智能領(lǐng)域具備領(lǐng)先優(yōu)勢的中國車企，已經(jīng)在汽車電子電氣架構(gòu)的技術(shù)前沿開始了不同的探索，上述幾家車企在這一技術(shù)上，方向一致亦各有特色。

中央計(jì)算架構(gòu)為何是智能汽車的基石技術(shù)

電子電氣架構(gòu)，簡稱E/E架構(gòu)，也叫做EEA（Electrical & Electronic Architecture），是整車電子電氣相關(guān)功能解決方案的整合。Architecture一詞原意為建筑學(xué)或體系結(jié)構(gòu)，后抽象成搭建框架的架構(gòu)師。

開發(fā)E/E架構(gòu)就和蓋房子類似，蓋房子需要定義各個(gè)房間的功能，E/E架構(gòu)也需要定義各個(gè)功能域的功能表現(xiàn)和實(shí)現(xiàn)方案，如燈光功能、動力功能、輔助駕駛功能；蓋房子需要定義氣路、水路、門窗位置，E/E架構(gòu)也需要定義整車的通信形式、供電回路，線路連接；蓋好房子要布線、搬家，E/E架構(gòu)也需要將各個(gè)功能集成到整車中；最后房子會經(jīng)過客戶驗(yàn)收，E/E架構(gòu)也會經(jīng)過工程師反復(fù)驗(yàn)證，最終將車交付到客戶手中。

在智能電動汽車興起前，汽車上數(shù)百個(gè)ECU獨(dú)立控制著不同的功能，組成了分布式的汽車電子電氣架構(gòu)。這種分布式的架構(gòu)在整車層面造成了相當(dāng)大的冗余，傳統(tǒng)汽車的軟件更新幾乎與汽車生命周期同步，極大地影響了用戶體驗(yàn)。

但智能電動汽車時(shí)代，更多的智能化功能讓早前低算力的MCU難以承受，同時(shí)OTA技術(shù)帶來的持續(xù)迭代能力，也讓各自為政的分布式架構(gòu)難以招架。此外，分布式架構(gòu)各個(gè)模塊單元間還需要復(fù)雜的線束連接，長達(dá)數(shù)公里的線束是汽車輕量化的大敵之一。

于是，域集中式的電氣架構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生。車企開始根據(jù)功能，將同一功能模塊內(nèi)的MCU融合在一起，在這一技術(shù)的加持下，不但冗余軟件的開發(fā)量可以大幅度縮減，并且非常多的控制器可以被精簡優(yōu)化，例如傳統(tǒng)的電動尾門控制器、車窗防夾控制器、門控制器等等，隨之帶來的是成本、重量的降低。

但隨著汽車智能化向深水區(qū)演進(jìn)，車企們開始將融合汽車上的多個(gè)功能域，并期待最終能夠?qū)崿F(xiàn)中央計(jì)算電子電氣架構(gòu)。

在智能化愈發(fā)深入的情況，汽車ECU數(shù)量，ECU的運(yùn)算能力需求都呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，尤其是智能駕駛、智能座艙等用戶關(guān)注的核心產(chǎn)品力，對于算力的要求也出現(xiàn)爆發(fā)。早前，大部分車企基于功能模塊進(jìn)行融合的“功能域”開始力不從心，線束、布置、安裝、支架等設(shè)計(jì)不得不重新洗牌，并且?guī)矸浅ｓ@人的機(jī)械結(jié)構(gòu)的成本。

此外，不同功能域各自為政，依然存在算力浪費(fèi)、內(nèi)部通信效率低、軟硬件升級迭代繁瑣等問題，域控式電子電氣架構(gòu)是分布式電子電氣架構(gòu)向中央集成式電子電氣架構(gòu)過渡階段的產(chǎn)物。

車企下一代電子電氣架構(gòu)轉(zhuǎn)向中央計(jì)算有來自降本和增效兩個(gè)方向的動力。在降本方面，多芯片方案轉(zhuǎn)到單芯片方案，不僅可以節(jié)約芯片，還可以簡化電源管理、通信需求，降低線束成本。在增效方面，通過跨域融合和架構(gòu)統(tǒng)一，可以提升智能化體驗(yàn)，更加方便支持個(gè)性定義、訂閱服務(wù)、貼心服務(wù)、整車OTA，把消費(fèi)者真正帶入軟件定義汽車時(shí)代。

近年來，國內(nèi)電子電氣架構(gòu)發(fā)展迅速，從小鵬XEEA架構(gòu)，到嵐圖汽車ESSA+SOA智能電動仿生體，均實(shí)現(xiàn)跨域融合的中央計(jì)算架構(gòu)。零跑汽車推出的“四葉草”中央集成式電子電氣架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)1顆SOC及1顆MCU融合座艙域、智駕域、動力域、車身域，為整車帶來高可靠、快通訊、低時(shí)延體驗(yàn)，且可實(shí)現(xiàn)無感式在線OTA升級能力。

相同方向下的不同選擇

但需要指出的是，盡管中國車企競相布局中央計(jì)算架構(gòu)，但各家車企在細(xì)節(jié)的技術(shù)方向上仍有著較大的不同。

在近期小鵬和大眾合作的CEA架構(gòu)上，采用了一個(gè)中央計(jì)算單元和三個(gè)區(qū)域控制器的組合。從技術(shù)上來看，這布局相對比較先進(jìn)，三個(gè)區(qū)域控制器能夠提供更多的算力。而零跑四葉草采用的是one box的設(shè)計(jì)理念，座艙域、智駕域、動力域、車身域的計(jì)算需求全部融合到中央計(jì)算單元中，集成程度更高。

“2017年業(yè)內(nèi)就提出了類似于CEA架構(gòu)布局的理念，但是直到現(xiàn)在，大部分采用這種技術(shù)路線的車企都放棄了。雖然技術(shù)上比較先進(jìn)，但是一個(gè)中央計(jì)算單元加上多個(gè)區(qū)域控制器會出現(xiàn)延遲高的缺點(diǎn)，多個(gè)高算力芯片也會帶來成本較高的問題?！蹦承履茉窜嚻筌嚻蟮墓こ處熣f道。

在中央計(jì)算加多個(gè)區(qū)域控制器的布局中，傳感器、執(zhí)行器等信息需要先傳輸至區(qū)域控制器，再傳遞至中央計(jì)算單元，多重傳遞下延遲難以解決。為了減少延遲，車企往往會在數(shù)據(jù)傳輸上采用以太網(wǎng)等更快的總線形式，但這同樣會大幅增加成本，技術(shù)難度高加上成本較高，使得這一類型的布局實(shí)用性較差，即便是大眾和小鵬聯(lián)合，也需要在2026年才能量產(chǎn)落地。

而四葉草架構(gòu)目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一顆SOC芯片+一顆MCU實(shí)現(xiàn)整車控制功能，其8295芯片能夠?qū)崿F(xiàn)智能座艙、部分智能駕駛以及音頻、環(huán)視等多重功能，較大程度上減少了高算力SOC的需求。同時(shí)由于信息都集中傳遞至中央計(jì)算單元，減少了信息傳遞的復(fù)雜程度，這一類型的架構(gòu)能夠在部分功能域采用可靠性較高且成本相對較低的CAN總線，能夠進(jìn)一步降低成本。

同時(shí)由于更加簡單的拓普結(jié)構(gòu)，四葉草架構(gòu)式的技術(shù)路線能夠有效縮短車內(nèi)線束實(shí)現(xiàn)成本和重量的下降。據(jù)悉，四葉草架構(gòu)下整車線束的長度已縮短至1500米，是傳統(tǒng)汽車的三分之一到四分之一，并且隨著架構(gòu)的進(jìn)一步升級迭代，這一長度還有望出現(xiàn)較大幅度的縮減。

從未來趨勢來看，車企致力于實(shí)現(xiàn)One Box/One Board/One Chip，簡單說，就是一個(gè)盒子兩塊板、一塊板兩個(gè)芯片、一塊板一個(gè)芯片三個(gè)階段。真正意義上的“中央計(jì)算單元”是One Chip，即在一顆SoC芯片上同時(shí)運(yùn)行智駕域和智艙域

隨著英偉達(dá)Thor、高通Flex等高算力芯片的發(fā)布，多家車企已經(jīng)計(jì)劃采用單芯片中央計(jì)算的解決方案。而在此之前，零跑已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了單中央計(jì)算單元的架構(gòu)。

在大部分車企都在轉(zhuǎn)型全棧自研，意圖掌握大部分軟、硬件設(shè)計(jì)話語權(quán)的當(dāng)下，由分布式架構(gòu)向中央計(jì)算架構(gòu)轉(zhuǎn)型并不容易。對于過去擅長機(jī)械設(shè)計(jì)、整合供應(yīng)商資源的傳統(tǒng)車企而言，軟件、芯片等方面是其需要加速補(bǔ)強(qiáng)的短板，而在中央計(jì)算架構(gòu)時(shí)代，對于芯片、軟件的深度開發(fā)極為重要。

以零跑為例，此前零跑已經(jīng)發(fā)布了自研的智能駕駛輔助芯片凌芯一號，在此前8155芯片上更是挖掘出了DSP音效的新功能，這些新增能力更是讓高通、恩智浦等芯片廠商感到驚訝。在四葉草上，被大部分車企作為智能座艙芯片的高通8295芯片，被開發(fā)出了智駕、智艙以及DSP等多種功能。

這些成果的背后，是零跑在芯片、軟件等能力深厚技術(shù)實(shí)力。零跑創(chuàng)始人朱江明從創(chuàng)業(yè)伊始就和電子打交道，在零跑的發(fā)展過程中亦非常關(guān)注電子相關(guān)的能力。一直以來，零跑都堅(jiān)持全域自研，朱江明多次在公開場合表示，只要和電相關(guān)的東西，零跑都會堅(jiān)持自研。

對于芯片開發(fā)、軟件開發(fā)的能力是零跑能夠率先實(shí)現(xiàn)中央計(jì)算的重要原因和基礎(chǔ)。

但不可否認(rèn)的是，小鵬和大眾的CEA架構(gòu)具備其獨(dú)特的技術(shù)先進(jìn)性，“強(qiáng)化腦（中央計(jì)算單元）+強(qiáng)四肢（多個(gè)域控制器）”的布局，能夠大幅提升整車性能，雖然這一布局仍存在較多的技術(shù)難點(diǎn)，但當(dāng)下我們也很難否定這一架構(gòu)在未來是否存在成功的可能性。

而零跑四葉草式的布局，采用了強(qiáng)大腦（中央計(jì)算單元）和弱四肢的布局，其優(yōu)勢在于更好的成本、更低的延時(shí)以及更低的成本。相較于注重高性能的CEA式解決方案，四葉草式的布局更加務(wù)實(shí)，也具備更好的可實(shí)現(xiàn)性，能夠讓用戶在當(dāng)下就享受到先進(jìn)技術(shù)所帶來的優(yōu)異體驗(yàn)。面對未來汽車更多的功能和算力的需求，四葉草式架構(gòu)還可以通過增加算力單元的形式，擴(kuò)展能力。

在智能電動車快速迭代和發(fā)展的當(dāng)下，我們并無法武斷的判定哪一種技術(shù)路線就一定會是終局的解決方案，但對于車企而言，在技術(shù)路線的混沌期，需要堅(jiān)持對核心技術(shù)和關(guān)鍵能力的投入和建設(shè)，這才能幫助企業(yè)利于不敗之地。

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