汽車電子行業專題報告：電子電氣架構演進，海平面下的冰山
（報告出品方：平安證券）
一、 中央集中式電子電氣架構是軟體定義汽車的前提
汽車電子電氣架構（EEA，Electrical/Electronic Architecture）把汽車中的各類感測器、ECU（電子控制單元）、線束拓撲和 電子電氣分配系統整合在一起完成運算、動力和能量的分配，進而實現整車的各項功能。 如果將汽車比作人體，汽車的機械結構相當於人的骨骼，動力、轉向相當於人的四肢，電子電氣架構則相當於人的神經系統 和大腦，是汽車實現信息交互和複雜操作的關鍵。電子電氣架構涵蓋了車上計算和控制系統的軟硬體、感測器、通信網路、 電氣分配系統等；它通過特定的邏輯和規範將各個子系統有序結合起來，構成實現複雜功能的有機整體。功能車時代，汽車 一旦出廠，用戶體驗就基本固化；智能車時代，汽車常用常新，千人千面，電子電氣架構向集中化演進是這一轉變的前提。 從分散式到域控制再到集中式，隨著晶元和通信技術的發展，電子電氣架構正在發生巨大的變化。
1.1 分散式電子電氣架構不堪重負
汽車誕生之初是個純機械產品，車上沒有蓄電池，車上的設備亦不需要電力，1927 年博世開發出鉛蓄電池，從此車上的電 子設備才有了可靠的電力來源。大規模集成電路的發展讓汽車電子得以快速發展，發動機定時點火控制系統、電控燃油噴射 系統、自動變速箱控制系統、牽引力控制系統、電控懸架系統、電控座椅、電控車窗、儀錶、電控空調、汽車電子穩定控制 系統等，逐步成為了汽車不可或缺的組成部分。汽車電子控制技術逐步發展壯大，為消費者提供了更高性能、更舒適、更安 全的出行工具。
早期分散式的電子電氣架構下，每個 ECU 通常只負責控制一個單一的功能單元，彼此獨立，分別控制著發動機、剎車、車 門等部件，常見的有發動機控制器（ECM）、傳動系統控制器（TCM）、制動控制器（BCM）、電池管理系統（BMS）等。 各個 ECU之間通過 CAN（Controller Area Network，控制器域網路）匯流排或者 LIN（Local Interconnect Network，局部互 聯網路）匯流排連接在一起，通過廠商預先定義好的通信協議交換信息。 隨著整車電子電氣產品應用的增加，ECU的數量從幾十個快速增加到 100多個，ECU數量越多，對應的匯流排的線束長度必 將越長，線束重量也相應增加（2007年上市的奧迪 Q7和保時捷卡宴的匯流排長度超 6km，總重量超 70kg，是全車重量僅次 於發動機的部件），這就導致整車成本增加、汽車組裝的自動化水平低。
分散式計算導致了車內信息孤島、算力浪費、軟硬體耦合深，主機廠嚴重依賴供應商。
傳統汽車供應鏈中，不同的 ECU 來自不同供應商，不同的硬體有不同的嵌入式軟體和底層代碼，整車軟體實際上是很多獨 立的、不兼容的軟體混合體，導致整個系統缺乏兼容性和擴展性。車廠要進行任何功能變更都需要和許多不同的供應商去協 商軟硬體協調開發問題，每新增一個新功能都需要增加一套 ECU 和通信系統，耗時長，流程繁瑣。且由於每個 ECU 綁定 一個具體功能，無法實現橫跨多個 ECU/感測器的複雜功能，亦無法通過 OTA（Over-the-Air）來保持汽車軟體的持續更新。
分散式電子電氣架構導致通信帶寬瓶頸。
智能網聯車功能越來越複雜，車輛感測器數量增加，由此產生的數據傳輸及處理的實時性要求提高，汽車內部網路通信數據 量呈指數級增長趨勢，傳統的 FlexRay、LIN 和 CAN 低速匯流排已無法提供高帶寬通信能力，也無法適應數據傳輸及處理的 實時性要求。
1.2 汽車電子電氣架構向中央計算邁進
汽車分散式電子電氣架構已不能適應汽車智能化的進一步進化。高度集成是解決之道。基於少量高性能處理器打造汽車的「大 腦」，通過一套新型的電子電氣架構，形成快速傳遞信息的「神經網路」和「血管」，以控制和驅動所有電子件和感測器。 少量的高性能計算單元替代過去大量分散式 MCU（微控制單元），多個分散的小感測器集成為功能更強的單個感測器，汽車 功能逐步整合集中，ECU的減負意味著把整車原先搭載的幾十上百個 ECU逐一進行軟硬體剝離，再把功能主要通過軟體遷 移到域控制器（域控制器是指域主控硬體、操作系統、演算法和應用軟體等幾部分組成的整個系統的統稱）中，如自動駕駛、 娛樂、網關等，在域控制器架構的基礎上，更進一步把不同功能的域進行整合，就到了跨域融合階段，再進一步到中央計算 位置域階段。華為判斷到 2030 年電子電氣架構將演進為中央計算平台 區域接入 大帶寬車載通信的計算和通信架構。
汽車電子電氣架構的升級主要體現在硬體架構、軟體架構、通信架構三方面：硬體架構從分散式向域控制/中央集中式方向 發展、軟體架構從軟硬體高度耦合向分層解耦方向發展、通信架構由LIN/CAN 匯流排向乙太網方向發展。
模塊化階段。1）一個 ECU 負責特定的功能，比如車上的燈光對應有一個控制器，門對應有一個控制器，無鑰匙系統 對應有一個控制器。隨著汽車功能增多這種架構日益複雜無法持續。2）集成化階段，單個 ECU 負責多個功能，ECU 數量較上一階段減少。在這兩個階段，汽車電子電氣架構仍處於分散式階段，ECU 功能集成度較低。
功能域控階段。功能域即根據功能劃分的域控制器，最常見的是如博世劃分的五個功能域（動力域、底盤域、車身域、 座艙域、自動駕駛域）。域控制器間通過乙太網和 CANFD（CAN with Flexible Data-Rate）相連，其中座艙域和自動駕 駛域由於要處理大量數據，算力需求逐步增長。動力總成域、底盤域、車身域主要涉及控制指令計算及通訊資源，算 力要求較低。
跨域融合階段。在功能域基礎上，為進一步降低成本和增強協同，出現了跨域融合，即將多個域融合到一起，由跨域 控制單元進行控制。比如將動力域、底盤域、車身域合併為整車控制域，從而將五個功能域（自動駕駛域、動力域、 底盤域、座艙域、車身域）過渡到三個功能域（自動駕駛域、智能座艙域、車控域）。
中央計算 位置域階段。隨著功能域的深度融合，功能域逐步升級為更加通用的計算平台，從功能域跨入位置域（如中 域、左域、右域）。區域控制器平台（Zonal Control Unit，ZCU）是整車計算系統中某個局部的感知、數據處理、控制 與執行單元。它負責連接車上某一個區域內的感測器、執行器以及 ECU等，並負責該位置域內的感測器數據的初步計 算和處理，還負責本區域內的網路協議轉換。位置域實現就近布置線束，降低成本，減少通信介面，更易於實現線束 的自動化組裝從而提高效率。感測器、執行器等就近接入到附近的區域控制器中，能更好實現硬體擴展，區域控制器 的結構管理更容易。區域接入 中央計算保證了整車架構的穩定性和功能的擴展性，新增的外部部件可以基於區域網關 接入，硬體的可插拔設計支持算力不斷提升，充足的算力支持應用軟體在中央計算平台迭代升級。
汽車雲計算階段。將汽車部分功能轉移至雲端，車內架構進一步簡化。車的各種感測器和執行器可被軟體定義和控制， 汽車的零部件逐步變成標準件，徹底實現軟體定義汽車功能。
二、 各主機廠的電子電氣架構進度對比
未來汽車產品最核心的技術是電子電氣架構，汽車電子電氣架構由分散式、嵌入式逐漸向集中式、集成式的方向發展，最終 的理想狀態應該是形成一個汽車中央大腦（one brain），統一管理各種功能。電子電氣架構類似於「中央政府」，可對汽車的 各種功能進行統籌管理，避免「諸侯割據、政令不一」。開始的時候這個「中央政府」可能會管得少一些，「地方諸侯」還依 然保有一定控制權，但之後「中央政府」一定會管得越來越多，最終地方行政機構只接收「中央政府」指令並予以高效執行， 以確保車輛整體表現最優。 由於過去汽車上控制器相互獨立，軟體為嵌入式，整車做最終硬體集成即可。未來隨著 ECU 的減負，原先高度分散的功能 集成至域控制器，主機廠必須自己掌握中央控制系統，否則就會失去對汽車產品的控制權。而把原本高度分散的控制功能逐 步整合統一起來是傳統車企的全新必修課，因此車企對電子電氣架構的掌握是分步的、漸進式的。
特斯拉 Model3 開啟了電子電氣架構大變革，出現中央計算雛形 位置域，縮短 50%整車線束，未來目標是將整車線束降至 100 米，在電子架構方面，特斯拉領先傳統車企 6年以上。除特斯拉以外，目前大部分的車企的電子電氣架構仍處於早期的 功能域控制器階段，即部分功能集中到了功能域控制器，但還有保留較多分散式模塊，即「分散式 ECU 域控制器」的過渡方 案，避免因為變革程度太大導致額外的風險及成本。 大部分企業規劃的下一代跨域融合電子電氣架構將於 2022年量產，以實現軟體高度集中於域控制器，逐步減少分散式 ECU。 到 2025 年部分車企落地中央計算 區域控制器的電子電氣架構，從而實現軟硬體的進一步集成，軟體所有權逐步收歸主機 廠。朝著「中央計算 區域控制」的架構演進的過程可能長達 5-10 年。
2.1 奧迪 A8 小試牛刀
2018 年推出的奧迪 A8率先實現了輔助駕駛功能的集成式控制，取代了 ECU相互分離的分散式的輔助駕駛系統。除自動駕 駛域集成外，其餘底盤 安全、動力、車身、娛樂四大域仍然採用分散式架構。 其自動駕駛域控制器由 4塊晶元組成，Mobileye EyeQ3負責視覺感知計算，如交通信號識別、行人監測、碰撞報警，車道 線識別、光線探測。英偉達 K1負責圖像融合計算，如駕駛員監測、360全景攝像頭的圖像處理。英特爾 Cyclone V 負責目 標融合、地圖融合、停車輔助、預剎車燈。英飛凌的 Aurix TC297 負責通信處理。這個自動駕駛域控制器軟體開發由奧地利 軟體公司 TTTech 完成，德爾福提供硬體集成。
2.2 特斯拉 Model3 開啟電子電氣架構的全面變革
特斯拉是汽車電子電氣架構的全面變革者，2012年 Model S 有較為明顯的功能域劃分，包括動力域、底盤域、車身域，ADAS 模塊橫跨了動力和底盤域，由於傳統域架構無法滿足自動駕駛技術的發展和軟體定義汽車的需求，為解耦軟硬體，搭載算力 更強大的主控晶元，必須先進行電子電氣架構的變革，因此 2017 年特斯拉推出的 Model3 突破了功能域的框架，實現了中 央計算 區域控制器框架，通過搭建異域融合架構 自主軟體平台，不僅實現軟體定義汽車，還有效降低整車成本，提高效率： 1）Model 3整車三個控制器，有效降低物料成本；2）硬體集成為軟體，為汽車深度的控制和維護提供基礎；3）自主軟體 平台通過模塊化支持擴展復用。
特斯拉 Model3基本實現了中央集中式架構的雛形，不過 Model3距離真正的中央集中式架構還有相當距離：通訊架構以 CAN 匯流排為主，中央計算模塊只是形式上將影音娛樂 MCU、自動駕駛 FSD以及車內外聯網模塊集成在一塊板子上，且各模塊獨 立運行各自的操作系統。但無論如何，Model3 已經踐行了中央計算 區域控制的電子電氣架構理念框架，領先傳統車企 6 年左右。 特斯拉三代車的電子電氣架構演進背後的實質是不斷把車輛功能從供應商手中拿回來自主開發的過程。Model3 的自動駕駛 模塊、娛樂控制模塊、其它區域控制器、熱管理均為自主設計開發，實現了整車主要模塊自主，不依賴 Tier1，即使沒有實 現自主的模塊，特斯拉也與供應商進行了聯合開發，比如特斯拉將自己的軟體加入到了博世為其提供的 ibooster里，通過軟 件更新實現剎車距離變短。
通過三款車型的演進，特斯拉的新型電子電氣架構不僅實現了 ECU數量的大幅減少、線束大幅縮短（MODEL S 線束 3000 米，Model 3 減少一半以上），更打破了汽車產業舊有的零部件供應體系（即軟硬體深度耦合打包出售給主機廠，主機廠議 價能力差，後續功能調整困難），真正實現了軟體定義汽車，特斯拉的 OTA 可以改變制動距離、開通座椅加熱，提供個性化 的用戶體驗，由於突破了功能域，特斯拉的域控制器橫跨車身、座艙、底盤及動力域，這使得車輛的功能迭代更為靈活，用 戶可以體驗到車是常用常新的，與之形成鮮明對比的是，大部分傳統車廠的 OTA 僅限於車載信息娛樂等功能。 特斯拉為了更好地發揮軟體的作用，實現了自動駕駛主控晶元這一最為核心的智能硬體的自研自製（特斯拉認為晶元的專用 設計使得其上的軟體運行更高效），這意味著後續特斯拉車輛的升級速度、功能的部署都不再依賴外部 SOC晶元供應商，真 正將車輛的靈魂掌握在自己手中。（報告來源：未來智庫）
2.3 大眾 ID 系列電子電氣架構
大眾汽車已經從 MQB 平台車型的分散式電子電氣架構升級為 MEB 平台 ID 系列車型上採用的三個功能域的電子電氣架構。 按規劃，基於大眾 MEB 平台的 ID系列電子電氣架構為 E31.1版，2023年在 PPE 平台搭載 E31.2版，到 2025年後才進化 到 E32.0 版。 大眾的 E3架構主要由車輛控制域（ICAS1）、智能駕駛域（ICAS2）和智能座艙域（ICAS3）組成，其中智能駕駛域 ICAS2 尚未開發完成，量產車型上搭載的依然是分散式架構方案，大眾 ID 系列的電子電氣架構雖然有三個功能域，但同時依然保 留了較多分散式模塊，大眾 ID4有 52 個 ECU，兩倍於特斯拉 Model Y ECU數量。國產 ID4輔助駕駛功能由 Mobileye單目攝像頭 前長距雷達 兩個后角雷達實現，作為平價電動車，在自動駕駛域控制器這塊暫時沒有選擇跟特斯拉和中國新勢力去 PK。
大眾 ID 系列車型 2021 年完成 7 萬台交付量，低於前期規劃。中國作為大眾最重要的單一市場，智能化這塊也正在加速追 趕，2022 年大眾軟體公司 CARIAD 在中國成立子公司，據其中國子公司首席執行官介紹，該公司的核心業務是針對 MEB 平台進行軟體研發，2022 年下半年啟動 OTA 功能，第二是針對高端平台（PPE 在華首款車 2024 年投產）做中國本土化、 數字化產品，包括高級駕駛輔助系統，其智能網聯繫統也要與中國的基礎設施建設相結合；第三是圍繞 2025 年後 SSP 平 台做軟體研發。結合大眾汽車 2030NEW auto的規劃，軟體自研比例要上升到 60%，軟體研發保持自主的好處是實現敏捷 （包括開發和維護）和體現產品差異化，其中本地化也是外資在中國提升智能化的必要且關鍵的一環，最終目的是打造吸引 中國用戶的有競爭力的產品。
我們看一下幾款同一時間面世的三款電動車的電子電氣架構的對比，雖然大眾ID系列也號稱是用三個域控制器代替過去 70 分散式 ECU，但實際上依然保有較多 ECU 數量，ID3 之前由於出現大面積的軟體 BUG 而遲遲未按期交付，這也反映出傳 統車廠即使選擇進行電子電氣架構大變革，但若自身人才結構及軟體實力尚不足夠，就依然會嚴重依賴外部供應商，造成步 子邁得太大帶來額外風險。所以大部分主機廠選擇的做法是走漸進式路線，隨著自身軟體實力提升逐步收歸軟體主導權。 2021 年 Munro & Associates 工程公司比較了特斯拉 Model Y、福特 Mach-E 和大眾 ID.4電氣架構之間的差異。涉及三款電 動車內 ECU的數量、CAN匯流排的數量、乙太網的使用、LIN匯流排、LVDS（Low-Voltage Differential Signaling，低電壓差 分信號）通道的使用、音頻、保險絲和繼電器的使用等方面。特斯拉 Model Y 集成度明顯更高，其 ECU數量是 ID4的一半， 福特和大眾還保留了較多的現成的分散式 ECU，特斯拉的 LIN（本地互連網路）數量也僅為大眾 ID4和福特 Mach-E 的一半。 Tesla 中 CAN（控制器區域網）匯流排的數量更高，由於攝像頭數量增加，特斯拉的低壓差分信號（LVDS）使用量是福特和 大眾汽車的三倍以上，大眾汽車的乙太網的使用更多。特斯拉從 Model 3開始車輛的低壓電氣部分不採用任何保險絲盒繼電 器。
2.4 小鵬汽車 G9 電子電氣架構具領先性
新勢力三強中小鵬汽車在電子電氣架構方面走得比較領先，隨著車型從 G3、P7 和 P5，迭代到 G9 的這套 X-EEA3.0 電子 電氣架構，已經進入到中央集中式電子電氣架構。憑藉領先一代的架構，搭載更高算力 SOC 晶元及更高算力利用率，小鵬 G9 或成首款支持 XPILOT 4.0 智能輔助駕駛系統的量產車。
小鵬 P7 搭載小鵬第二代電子電氣架構，具備混合式的特點： 1） 分層域控。功能域控制器（智駕域控制器、車身域控制器、動力域控制器等模塊）與中央域控制器並存； 2） 跨域整合——域控制器覆蓋多重功能，保留局部的傳統 ECU； 3） 混合設計——傳統的信號交互和服務交互成為並存設計。 因此 CAN 匯流排和乙太網匯流排並存，大數據/實時性交互均得以保證；乙太網節點少，對網關要求低。
小鵬第二代電子電氣架構實現傳統 ECU數量減少約 60%，硬體資源實現高度集成，大部分的車身功能遷移至域控制器，中 央處理器可實現支持儀錶、信息娛樂系統以及智能車身相關控制的大部分功能，同時集成中央網關，兼容 V2X 的協議，支 持車與車的區域網的通信，支持車與雲端的互聯，車與遠程數字終端的連接功能。小鵬汽車的智能駕駛域控制器，集成了高 速 NGP、城市 GNP 及泊車功能。小鵬輔助駕駛採用激光雷達視覺融合方案，與特斯拉的純視覺方案不同，這就導致兩者硬 件架構不同，對於通訊帶寬、計算能力的要求也不一樣。
小鵬汽車將其 X-EEA3.0 電子電氣架構稱為「讓智能汽車在未來永不落伍的秘密」。根據公司披露的首搭於 G9 的電子電氣 架構的信息，未來 G9可以升級和優化的潛力較大。 X-EEA 3.0硬體架構方面，採用中央超算（C-DCU） 區域控制（Z-DCU）的硬體架構，中央超算包含車控、智駕、座艙 3 個域控制器，區域控制器為左右域控制器，將更多控制件分區，根據就近配置的原則，分區接管相應功能，大幅縮減線束。 得益於小鵬汽車的全棧自研能力，新架構做到了硬體和軟體的深度集成，不僅實現軟硬體解耦，也實現軟體分層解耦，可使 得系統軟體平台、基礎軟體平台、智能應用平台分層迭代，把車輛的底層軟體和基礎軟體與智能、科技、性能相關的應用軟體脫離開，在開發新功能時，只需要對最上層的應用軟體進行研究和迭代就可以，縮短了研發周期和技術壁壘，用戶也能夠 享受到車的快速迭代。
2.5 長城汽車電子電氣架構發展路線圖
長城汽車 2020年開發的第三代電子電氣架構包含 4個功能域控制器——車身控制、動力底盤、智能座艙、智能駕駛，應用 軟體自主研發，已實現量產並應用於長城汽車全系車型，車型物料成本得以優化，如新哈弗 H6優化了 300米線束，總長度 1.6 公里，接近特斯拉 Model 3，減重超 2 公斤。 從 GEEP3.0開始長城汽車實現全部應用層軟體自主開發能力，四個域控制器的上層應用軟體，甚至部分底層及底層的集成 軟體亦由長城汽車自主開發。
2022 年內將推出的第四代電子電氣架構將進一步集中整車控制軟體，實現高效集成管理、高度安全可靠和更快需求響應。 第四代架構擁有中央計算、智能座艙及高階自動駕駛 3個計算平台，外加 3個區域控制器（左、右、前）。第四代架構將率 先搭載到長城汽車的全新的電動、混動平台，並陸續擴展到全系車型。 第四代電子電氣架構的中央計算單元跨域整合了車身、網關、空調、動力/底盤控制及 ADAS 功能，它的主控晶元算力高達 30KDMIPS，能夠高效保障系統的控制和響應。GEEP 4.0架構擁有成熟的視覺處理晶元解決方案，18路 CAN FD、4路 LIN、 11 路車載乙太網，以及 64GB 存儲和 1GB 內存等配置，以備未來功能融合帶來的算力和通信等需求。3個區域控制器為標 准化的控制單元，負責整合周邊 MCU，目前三個區域控制器的大部分軟體演算法已經上移到中央計算單元中，由長城軟體團 隊開發。
該架構引入 SOA 設計方式及理念，打造軟體分層的基礎架構平台，提供模塊化標準服務介面，優勢是可以提供積木式拆裝 組合、解耦軟硬體平台，提高軟體復用性，讓汽車實現全生命周期的功能迭代升級，用戶可以根據需求喜好，動態訂閱升級 車輛服務功能，無需等待軟體升級批次。同時 SOA 化還能靈活部署智能化場景，標準化介面可實現開放服務，構建長城汽 車眾創生態，聯合開發者為用戶提供全場景智慧出行服務。 GEEP 4.0支持固件空中升級，軟體空中升級、遠程診斷；同時支持整車所有 ECU OTA 功能，包含動力底盤系統、影音娛 樂系統、車身系統、智能駕駛系統等。基於全新架構的雲診斷方式為售後服務帶來便利，基於車端、雲端功能的部署，實現 遠程對車輛故障信息診斷，可以遠程對車輛進行維修。在保證診斷和維修時效性同時，通過診斷知識庫可以智能化地識別、 分析，並匹配最優的維修方案，有效解決 4S 店人員不足、技術受限的短板，真正做到快速為用戶排憂解難。
智能化方面，長城的典型致勝利器有：1）毫末智行的自動駕駛全棧自研技術。2）2023年投入商業應用的線控轉向技術。 自動駕駛解決方案全棧自研方面：長城汽車旗下的毫末智行將於 2022年內實現城市領航輔助駕駛功能，或與小鵬汽車比拼 城市領航功能落地節奏。硬體方面，HPilot3.0擁有 360TOPS 的強勁算力，全車配備 12個攝像頭和 2個激光雷達，5個毫 米波雷達，12 個超聲波雷達。毫末智行城市領航功能率先落地的原因之一是採用重感知的方案，而不是重地圖的方案，不 受城市高精地圖限制。毫末智行城市領航計劃 2022 年 6 月份 SOP，並可做到全國 100 多個城市有效的部署，在地理範圍 上具有很大優勢。毫末智行整體部署範圍大、車型多、數量多，可基於更多的數據保持高速的持續迭代。2022 年承擔長城 汽車 34款待上市車型高級別輔助駕駛開發任務，占長城汽車全年待上市車型接近 80%，這些車型中 30%是標配，其餘均是 高配搭載。
自動駕駛執行端方面：汽車智能化升級和電子電氣架構的集中化，同時還需要對傳統汽車底盤進行線控升級來適配發展，底 盤控制系統與自動駕駛的執行環節強相關。線控底盤主要為線控轉向、線控制動、線控換擋、線控油門、線控懸掛，其中線 控轉向和線控制動是面向自動駕駛執行端最核心的產品，當前全球主要的線控制動廠家是博世、大陸、采埃孚等傳統 Tier 1， 進入門檻很高。2021 年中長城汽車首次發布智慧線控底盤，從電子機械線控制動、轉向器、電機、模擬器、控制器等核心 硬體到包括整個軟體系統全都由長城汽車自主設計完成。這是全國首個支持 L4 自動駕駛的線控轉向技術，將於 2023年正 式投入商業應用。
2.6 上汽零束電子電氣架構
上汽總工程師祖似傑認為，汽車產品最核心的技術是電子電氣架構，且一定要由整車企業掌握。 電子電氣架構作為汽車的中樞，將定義很多與此前完全不同的相關標準，因為過去汽車是一個封閉的系統，而未來汽車將是 一個開放的系統。自動駕駛汽車普及之後車企要承擔行車安全事故責任，安全技術只能自己把握，從這一點出發，車企也要 把電子電氣架構和中央控制系統牢牢掌握在自己手裡，包括電子電氣架構之上的車載操作系統、基礎應用和服務軟體架構等，都要充分理解並融會貫通。
從對整車產品控制權的角度，祖似傑認為，原來汽車產品上的控制器是相互獨立的，而且是嵌入式的，整車企業將其中一些 交由供應商負責也不會有太大問題，未來汽車產品上的控制系統走向統一，整車企業必須自己掌握中央控制系統，否則就會 失去對汽車產品的控制權。而把原本高度分散的控制功能逐步整合統一起來，是車企必須要走的一條正確而艱難的路。 上汽在旗下高端純電智能車品牌智己、飛凡搭載全棧 1.0版電子電氣架構，全棧 1.0電子電氣架構有 3個域控制器，即中央 計算（車控及數據融合）、智能駕駛、智能座艙，同時還保留了較多分散式模塊。2021 年 7 月啟動「零束銀河全棧 3.0 技術 解決方案」的自主研發，進一步中央集中化，支持 L4級以上自動駕駛，計劃 2024 年在上汽旗下智己、飛凡搭載。
2.7 廣汽星靈電子電氣架構
廣汽星靈電子電氣架構計劃於 2023 年搭載到廣汽埃安全新車型上，其由汽車數字鏡像雲，中央計算機、智能駕駛計算機、 信息娛樂計算機三個核心計算機群組，以及四個區域控制器組成，集成了千兆乙太網、5G 和信息安全、功能安全等技術。 相比廣汽上一代電子電氣架構，新架構的算力提升 50 倍，數據傳輸速率提升 10 倍，線束迴路減少約 40%，控制器減少約 20 個。 硬體架構上三個功能域控制器 前後左右四個區域控制器，與長城汽車第四代電子電氣架構類似。其中中央運算單元（車身 控制 新能源控制）搭載 NXP S32G399高性能網關計算晶元；座艙域搭載高通 8155/8295晶元；智駕域搭載華為昇騰 610 高性能晶元，算力為 400TOPS。分布於車身前後左右的 4個區域控制器主要負責供電以及執行中央控制單元的指令，中央 計算單元與四個區域控制器之間採用乙太網連接。軟體結構方面，「星靈」架構採用了 SOA 軟體架構以取代傳統軟體架構， 以實現組件服務化、原子化和標準化，新增應用模塊即可實現新場景。
好的電子電氣架構，一是可以節省成本，包括製造成本和用車成本，生產端可以節省物料，簡化裝配，提升開發與製造效率， 在表層功能差不多的情況下，消費者使用電子架構集成度更高的車能耗可能更低。二是快速提供豐富多樣的功能，主機廠可 以針對不同場景開發各式功能，比如特斯拉的座椅加熱、節日模式等，而且功能更新也應該是主機廠可以把控，不需要像過 去功能車那樣為改變一個功能而進行一次複雜的供應鏈組織。 如果沒有底層架構的升級，無論表面有多少智能化的功能，都還不能算是真正的智能車。比如分散式電子電氣架構也可以實 現自動泊車和 L2 智能駕駛功能的，但由於架構的限制，無法把感測器接入到一個智能駕駛域控制器中，只能搭載兩個獨立 的控制單元——泊車控制器、行車控制器，無法共用算力及感測硬體，這就導致資源浪費，且在後續功能升級中存在掣肘。（報告來源：未來智庫）
三、 架構演進驅動主機廠多重變化
3.1 架構演進，汽車軟體所有權逐漸收歸主機廠
汽車電子架構邁向中央計算，ECU 數量減少，意味著原先軟硬一體的模塊拆解出來，再進行域控制器的集中，而這並非簡 單的物理集成，越來越多的主機廠正在收攏更多主導權，從應用層軟體到中間件，到底層軟體，甚至到核心硬體，都希望實 現全棧覆蓋，這個過程是主機廠將原先軟硬一體的供應商的軟體部分抽取出來聚集於自身的過程。受制於現存供應鏈和自身 軟體實力弱，這會是一個漸進的過程。一旦電子電氣架構進入中央計算 區域控制階段以後，汽車軟體所有權將主要屬於主 機廠，主機廠將長期享有軟體紅利，比傳統車時代擁有更強的產業鏈話語權，主機廠將把產品持續更新的命脈握在自己手中。
分散式架構下，主機廠相當於一個硬體集成者，Tier1 把上游的 Tier2（嵌入式軟體供應商、晶元供應商）打包後提供 給主機廠，為提高產品把控權，主機廠在功能車時代一般選擇自研高價值模塊，也是消費者能感受到的差異化部分， 即動力總成部分。
第二階段的功能域部分，類似功能合併為域，軟體逐步從過去的黑盒中分離，主機廠出於原有供應鏈和自身軟體能力 的考慮，選擇直接與原來的 Tier1/2合作，在應用軟體層，可能選擇合作模式，也可能選擇自研模式，比如小鵬、長城 的自動駕駛演算法選擇自研，而其它一些主機廠選擇與百度、momenta、小馬智行、華為進行合作。這時主機廠根據能 力不同，對域控制器的軟硬體部分參與程度不一，由此域控制器供應商的服務也不同，對於自研程度深的主機廠，域 控制器供應商相當於純代工角色，對於自研程度淺的主機廠來說，域控制器供應商相當於全方位的「保姆」角色。
第三階段跨出功能域框架，進入中央計算 區域控制階段以後，大部分 ECU消失，各感測器/執行器被中央計算單元支 配，原屬於 Tier1的大部分策略層的軟體由主機廠主導，主機廠對軟體中的高價值模塊的介入程度漸深，因此主機廠必 須要有專業的軟體團隊，以集成自研與外包軟體，軟體所有權主要屬於汽車製造商。大眾汽車計划到 2030年將軟體自 研比率提升到 60%（聚焦於人工智慧、大數據、保密以及安全），雖然自研比例大幅提升，外采軟體總規模也將增長， 但大眾將定義車載軟體的標準和路線圖。CARIAD業務規劃主要涵蓋四塊內容：1）電子電氣架構 E3架構；2）VW.OS （大眾汽車操作系統）；3）VW.AC(大眾汽車雲)；4）關鍵應用。
自研高價值模塊的多少將很大程度決定不同主機廠的盈利能力，類似於不同消費電子品牌有著巨大的盈利能力差異（近三年 蘋果凈利率 20-26%，小米凈利率 5-8%）。主機廠根據自身業務體量、研發實力、現金流狀況、歷史包袱等評估適合自己的 路徑。平價與豪華，燃油與電動都將做出截然不同的轉型選擇。
1）第一梯隊，比如特斯拉，實現晶元、操作系統、中間件、域控制器系統集成等核心領域全自研，硬體外包。 2）選擇一到兩個核心技術上重點突破。比如自動駕駛感知演算法是否選擇自研。從自動駕駛演算法自研落地節奏看，小鵬、長 城、華為相對靠前。也有主機廠選擇自研座艙晶元，比如吉利汽車旗下的億咖通。 3）多手準備。主機廠一方面組建自己的軟體團隊，另一方面積極同科技企業/互聯網公司建立合作聯盟，在自身擁有成熟的 軟體開發能力之前，基礎軟體，軟硬體架構方案仍依賴 TIER-1 或新興軟體企業。比如上汽集團的零束，目前跟外部各類企 業合作較多,涵蓋SOC 晶元企業、演算法公司、域控制器供應商等（高通、地平線、聯合電子、momenta）。4）車企只做品牌運營，軟體開發主要外包，零部件作為一個系統整體打包給大型供應商或者互聯網企業。
隨著電子電氣架構演進，從安全、數據、用戶三個維度看主機廠的地位變化： 1） 電子架構向車雲一體發展將使得智能車成為一個更加開放的智能觸點，安全要求大幅提高，整車廠是第一責任體。 2） 選擇輔助駕駛自研的主機廠，輔助駕駛功能將越用越好。隨著輔助駕駛漸進式演進，越來越多原先做 L4 的演算法公司開 始與主機廠合作，這也說明有效里程產生的數據成為下一階段輔助駕駛能力能否領先的關鍵點。 3） OEM 將在車輛全生命周期內實時直鏈用戶，與 C端粘性顯著增強，用戶運營、遠程診斷與服務將成主機廠基於存量車 的業務觸發點。 傳統車企的 V 型研發模式（包含機械硬體測試、供應鏈協同、造型設計等）需要 5-7年的研發周期，無法適應移動服務的快 速迭代和存量用戶的運營。未來軟硬體分離研發，在軟體上變革為閉環開發模式，快速迭代，而硬體可提前預埋並在相當長 時間保持原狀。
電子架構演進，改變主機廠組織架構： 馬爾文康威 1967 提出的康威定律提出:一個組織設計出的系統/產品即該組織內部溝通結構的縮影。這意味著企業想要獲得 什麼樣的產品/系統，就需要什麼樣的組織及組織文化。 在分散式 ECU 時代，車企只需要做集成硬體即可完成產品生產交付；到了功能域控制器時代，軟體從分散式 ECU 回收上 移至功能域控制器，但各部門依然按照功能劃分，比如劃為智能座艙、智能駕駛和智能車控三個部門；功能域再往前演進， 在中央計算平台時代，硬體完成大一統整合，軟硬體開發解耦，軟體與分層解耦，開發團隊的調整不可避免，煙囪式的以功 能劃分的組織設計將被打破。因此近年來主機廠紛紛成立數字化中心、軟體中心等新的組織，就是為了適應這種發展趨勢。
伴隨著架構演進過程，車企的軟體中心/科技公司/數字化中心需要大量研發投入：以大眾軟體公司 CARIAD為例，其計劃自 研 60%軟體，聚焦於：1）電子電氣架構 E3架構；2）VW.OS（大眾汽車操作系統）；3）VW.AC(大眾汽車雲)；4）關鍵應 用，目標是到 2025 年擁有 10000 名工程師。大眾汽車計劃每年投入 25-30 億歐元於 CARIAD。 電子架構演進，改變主機廠研發人才結構：未來車企在軟體方面的研發人才佔比將迅速上升，長城汽車 2021年中宣布：計 划到 2023年全球研發人員將達 3萬人，其中軟體開發人才 1萬人。對比新勢力和傳統車企的研發支出情況，我們可以明顯 看出新成立車企對軟體研發的傾斜度更高，因為他們急需以「全棧自研」來形成差異化的特點以取得在全新賽道上的領先。 因為研發人員平均支出高，研發支出絕對金額隨著自研比例的上升呈大幅上升，比如蔚來汽車 2022 年研發支出指引為 90 億左右，與 2021 年長城汽車的研發支出規模相當。
3.2 架構升級使得主機廠盈利模式多樣化成為可能
基於邁向中央計算的電子電氣架構，主機廠原有盈利模式將被大幅拓寬。由於車企擁有大量移動終端，未來將擁有海量數據 （涉及車身數據，環境數據，駕駛數據，車內人的各類數據），並可在全生命周期直達用戶，據此可衍生出多類業務模式， 如軟體演算法、虛擬司機、出行服務、運營平台、售後服務及診斷等；更長遠地看，無人駕駛出現後，車輛出現的軟體生態還 擁有更廣闊的想像空間。目前一些整車品牌已在進行車輛靜止狀態下的座艙創新，以激發並滿足日益增加的娛樂、休憩等各 類需求，這也使得車輛超越了單純物理移動的意義，類似於智能手機早就超越了單純的通信意義。 特斯拉車內已內置 22種遊戲，技術部門正努力將 steam 上的遊戲庫引入旗下車輛，未來特斯拉車機將支持流暢運行 steam。 硬體上，2022年特斯拉全系車輛將搭載 AMD Ryzen晶元組，性能上媲美最新款的索尼遊戲主機 Playstation5。隨著內容生 態的日漸豐富，未來汽車可能參與內容的分成，這可能成為一個空間巨大的收入來源。
在大眾汽車 2030 NEW AUTO 戰略中，大眾描述了未來的汽車及其應用場景：未來的汽車將發展成為一個靜修空間、移動 辦公室、居家旅行沙龍亦或小憩休整的場所，由於技術進步，汽車將逐漸褪去負面屬性（事故、污染等），汽車將成為比現 在更受歡迎的個人出行方式。 大眾估計 2030年汽車市場規模將達 5萬億歐元，十倍於目前的智能手機市場規模，這主要是得益於軟體和自動駕駛服務能 力的提升。大眾將在汽車業新未來形成新的商業模式，利潤池由整車硬體、軟體、電池與充電、移動出行解決方案構成。大 眾認為未來汽車依然是個性化的產品（以為顧客還是需要差異化的汽車外形、品牌和服務的），但與傳統汽車時代相比，品 牌的差異性將更多的來自於軟體與服務。 大眾汽車計劃未來的利潤池除了整車銷售、整車平台出售、還包括軟體外售、電池及補能服務、出行解決方案(演算法外售、 移動服務)，面對消費者，服務可以按需付費激活，在此之前大眾汽車將完成硬體平台的統一（即 SSP 平台）、統一的軟體 架構（電氣架構 E3 2.0 版 VW.OS）。（報告來源：未來智庫）
四、 投資分析
中央集中式電子電氣架構是軟體定義汽車的前提。隨著整車電子電氣產品應用的增加，單車 ECU數量激增，分散式電子電 氣架構由於算力分散、布線複雜、軟硬體耦合深、通信帶寬瓶頸等缺點而無法適應汽車智能化的進一步發展，正向中央計算 邁進：汽車將以少量高性能計算單元替代大量 ECU，為日益複雜的汽車軟體提供算力基礎；實現軟硬體解耦 軟體分層解耦， 使得汽車軟體可經 OTA 實現快速迭代；大帶寬通信架構以適應車輛日益激增的數據量和低時延要求。
領先的電子架構是車企在智能化上保持領先的前提。電子電氣架構由分散式邁向中央計算，把原本高度分散的控制功能逐步 整合併收歸是車企的全新一課，基於現存研發組織架構及整零關係，架構演進呈漸進式。特斯拉與造車新勢力歷史包袱相對 較輕，但也需 3代車型方可進化到跨域融合式架構，Model 3開啟電子架構全面變革，實現了中央集中式架構的雛形，基於 此特斯拉實現了輔助駕駛軟硬體高度垂直整合，保有車輛亦可實現相關功能的常用常新和持續領先。傳統車企電子架構仍多 處功能域早期，呈「分散式 ECU 域控制器」的過渡形態。2022 年內小鵬將於 G9 落地的新一代架構和長城汽車將落地的 第四代架構邁向跨域融合。到 2024/2025 年「中央計算 區域控制器」將開始落地。
架構演進驅動主機廠多重變化。架構演進過程背後，是主機廠把原屬於供應商的軟硬一體的部件中的控制功能提取出來收歸 融合於自身的過程，主機廠的軟體自研比例將顯著上升，汽車軟體所有權逐漸收歸主機廠。在此過程中，主機廠將根據不同 的品牌定位及自身實力決定自研高價值模塊的多少、介入程度的深淺，如特斯拉核心模塊全自研，硬體外包，也可能存在做品牌運營，軟硬體均大比例外包的整車品牌。架構演進改變汽車開發模式、研發人才結構及組織形式、整零關係。主機廠利 潤池大幅拓寬，將長期享有軟體紅利，通過硬體預埋及可插拔 用戶付費解鎖服務，主機廠可於保有車輛上實現軟體、內容 盈利變現，亦增強品牌的用戶粘性。
（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息，請參閱報告原文。）
精選報告來源：【未來智庫】。未來智庫 - 官方網站
