在汽車行業(yè)，域控制器（DCU）悄悄火了起來。
有數(shù)據(jù)顯示，最近一年域控制器相關(guān)職位的招聘熱度甚至已經(jīng)超過三電，與ADAS接近。蓋世汽車在招聘平臺(tái)搜索發(fā)現(xiàn)，不管是車企，還是汽車零部件公司，亦或是近來才正式啟動(dòng)造車的科技公司都在大肆招聘域控制器相關(guān)人員，且薪資水平較高。
事實(shí)上，早在此之前，以上多方便已投身域控制器研發(fā)大潮，且已有不少產(chǎn)品成功量產(chǎn)“上車”，例如小鵬汽車P7已應(yīng)用德賽西威IPU03自動(dòng)駕駛域控制器，后續(xù)其他車型也將配套，今年7月上市的吉利星越L亦采用了域控制器，還聲稱具備全域FOTA能力……域控制器新車滲透率正快速提升。
域控制器到底是什么？
多方密集布局，滲透率快速提升，域控制器究竟是何方神圣？都有哪些神仙技能？
在說明這一問題之前，我們有必要先來看看，在域控制器“上陣”之前，相關(guān)系統(tǒng)或部件是如何運(yùn)作的。
域控制器的前身是ECU（Electronic Control Unit），也就是電子控制器單元，又稱為汽車的“行車電腦”，它們的用途是控制汽車的行駛狀態(tài)以及實(shí)現(xiàn)其各種功能。
在目前大部分傳統(tǒng)汽車采用的分布式E/E（電子電氣）架構(gòu)中，ECU在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、安全氣囊等各底層執(zhí)行零部件中廣泛應(yīng)用，承擔(dān)決策功能。而在這樣的架構(gòu)下，要實(shí)現(xiàn)智能化功能的升級(jí)，就需要增加ECU的數(shù)量。
正因如此，近年來隨著汽車加速智能化，汽車中的ECU數(shù)量激增。據(jù)了解，從1993年到2010年，奧迪A8車型上使用的ECU數(shù)量從5個(gè)驟增至100余個(gè)，奧迪A8L裝配的ECU數(shù)量在2013年也已超過100個(gè)。
而隨著智能化升級(jí)的加速尤其是自動(dòng)駕駛的發(fā)展，一味增加ECU數(shù)量已并非良策。
由于不同ECU來自不同供應(yīng)商，無論是汽車功能的開發(fā)還是后期的維護(hù)升級(jí)，車企均需要和這些供應(yīng)商分別溝通協(xié)作，過程繁瑣，汽車開發(fā)周期也因此拉長(zhǎng)，人力物力成本隨之增長(zhǎng)。
不僅如此，ECU數(shù)量的不斷增加，提高了電源和數(shù)據(jù)分配的布線難度，導(dǎo)致越來越難進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)，而要更多依賴人工，當(dāng)前人工成本上漲，如此一來自然不劃算。另外，各個(gè)ECU的運(yùn)算能力不一，都需要自己的冗余設(shè)計(jì)，這也大幅提高了車企的成本。
此外，由于多數(shù)情況下，車輛的智能化升級(jí)不僅僅需要單個(gè)ECU算力的大幅提升，還要求各個(gè)ECU之間可以進(jìn)行高效的信息數(shù)據(jù)交換，且要留有足夠的算力冗余，以便應(yīng)對(duì)各類突發(fā)情況，保障駕駛安全。
而在分布式架構(gòu)下，各個(gè)ECU之間多通過LIN/CAN等總線相連，傳輸速度本身有限，難以滿足智能汽車內(nèi)部信息高效流轉(zhuǎn)的需求。
從另一個(gè)維度來看，這也使得眾多ECU之間難以進(jìn)行快速協(xié)同升級(jí)，也即讓整車持續(xù)的OTA升級(jí)變得難以實(shí)施。而要知道，為了降低成本和改善用戶體驗(yàn)，OTA已成為智能汽車時(shí)代的一項(xiàng)基本技能。
總而言之，原來的技術(shù)已經(jīng)不夠用了，有著新技能的域控制器因此上陣。
域控制器產(chǎn)生于傳統(tǒng)分布式E/E架構(gòu)集中化的過程之中，相當(dāng)于原本相互孤立的ECU相互融合，分組集中控制。借由域控制器，可實(shí)現(xiàn)全車100余ECU到少數(shù)幾個(gè)DCU的變化，控制功能迅速集中，前文所說的成本、安全或是升級(jí)問題也迎刃而解。
域控制器可以用更少的器件完成更多的功能，有利于降低成本 。據(jù)了解，在一項(xiàng)針對(duì)某家整車制造商的研究中，安波福發(fā)現(xiàn)，使用區(qū)域控制器可以整合9個(gè)ECU，并少用數(shù)百根單獨(dú)電線，這顯然降低了相關(guān)成本。不僅如此，車輛的重量也因此減少了8.5千克，這既有助于減少二氧化碳的排放，還可以延長(zhǎng)電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程。
另外，相較于傳統(tǒng)的分布式ECU，域控制器具備的算力可擴(kuò)展、更靈活的整車OTA以及軟件比重的加大，使得汽車制造商有能力為用戶提供不斷迭代升級(jí)的功能體驗(yàn)。也就是說，車企可以在不增加ECU的情況下，僅僅通過芯片算力和軟件算法就可以實(shí)現(xiàn)汽車功能的升級(jí)。
更為關(guān)鍵的是，域控制器打破了傳統(tǒng)感知+算法+ECU的捆綁開發(fā)模式，由于多種傳感器的感知數(shù)據(jù)處理可以實(shí)現(xiàn)在域控制器計(jì)算平臺(tái)的數(shù)據(jù)融合，這意味著，車輛能夠及時(shí)做出更安全的決策。
域控制器都有哪些門類？
如今，市面上的域控制器產(chǎn)品越來越多，而產(chǎn)品品類不盡相同。盡管行業(yè)對(duì)域控制器尚沒有統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)，但從目前來看，域控制器主要有兩種分類方式。
一種是按區(qū)域劃分，具體可分為前區(qū)域控制器、左區(qū)域控制器、右區(qū)域控制器等，由于集中度較高、難度較大等原因，目前僅有特斯拉、安波福等少數(shù)企業(yè)采用這樣的分類方式，且不同企業(yè)在區(qū)域控制器的具體劃分上也有所不同。
開源證券資料顯示，在特斯拉Model3的架構(gòu)中，配置有一個(gè)中央計(jì)算模塊及三個(gè)區(qū)域控制器，這三個(gè)區(qū)域控制器分別為前車身控制模塊、左車身控制模塊和右車身控制模塊。
其中，左右車身控制模塊把部分基礎(chǔ)功能按區(qū)域進(jìn)行對(duì)稱劃分，兩者分別負(fù)責(zé)各自區(qū)域內(nèi)的內(nèi)外部燈光、門鎖、車窗、駐車卡鉗等等。而相對(duì)于左車身控制器，右車身控制模塊還具有熱管理和自動(dòng)泊車輔助系統(tǒng)兩個(gè)獨(dú)有的功能。
前車身控制模塊則主要負(fù)責(zé)為整車中各個(gè)控制器進(jìn)行電源分配，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)ECU用電情況，及時(shí)切斷部分處于靜態(tài)但功耗高的ECU供電。此外，前車身控制模塊還包括車前大燈、雨刮器等功能。
安波福的SVA智能汽車架構(gòu)則由一個(gè)中央計(jì)算集群和多個(gè)區(qū)域控制器構(gòu)成。據(jù)悉這可以很好解決車內(nèi)控制器過于繁瑣的問題，它能將車輛所有的計(jì)算整合到區(qū)域控制器中。同時(shí)，留出足夠的接口，以便后期使用中對(duì)汽車進(jìn)行軟件更新，添加新功能。
該公司表示，在先進(jìn)的車輛電源和數(shù)據(jù)分配架構(gòu)中，區(qū)域控制器是關(guān)鍵所在，而區(qū)域控制器的數(shù)量可以根據(jù)車輛的需求和復(fù)雜性進(jìn)行調(diào)整。
相較于這一分類方式，按照功能劃分的方式大家可能更為熟悉，目前多數(shù)車企或是零部件企業(yè)都采用這一方式。從目前來看，主要分類有動(dòng)力域控制器、底盤域控制器、車身域控制器、座艙域控制器、自動(dòng)駕駛域控制器，不同企業(yè)間略有差異。
其中動(dòng)力域控制器，顧名思義，主要集合的是動(dòng)力總成相關(guān)功能，主要負(fù)責(zé)動(dòng)力總成的優(yōu)化與控制。當(dāng)然動(dòng)力域控制器不僅僅存在于傳統(tǒng)燃油車中，在新能源汽車中，隨著電驅(qū)和電控系統(tǒng)向集成化發(fā)展，動(dòng)力域控制器也越來越多地應(yīng)用。
底盤域控制器，則主要負(fù)責(zé)具體的汽車行駛控制，需要對(duì)包括助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、車身穩(wěn)定系統(tǒng)、電動(dòng)剎車助力器、安全氣囊控制系統(tǒng)等在內(nèi)的系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的控制。據(jù)悉，華為推出的CCA電子電氣架構(gòu)中，就由底盤域控制器綜合控制驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)及轉(zhuǎn)向。
座艙域控制器，負(fù)責(zé)的是汽車座艙電子系統(tǒng)功能，可融合傳統(tǒng)的車載信息系統(tǒng)(儀表)和車載娛樂系統(tǒng)(IVI)等功能，同時(shí)集成駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)、360環(huán)視系統(tǒng)、AR HUD、行車記錄儀和空調(diào)控制器等功能。
車身域控制器，主要負(fù)責(zé)車身功能的整體控制。從目前的趨勢(shì)來看，由于車身域控制器涉及安全等級(jí)較低，隨著汽車電子電氣架構(gòu)的進(jìn)一步集中化，有望率先實(shí)現(xiàn)與智能座艙域的融合。
自動(dòng)駕駛域控制器，則具備多傳感器融合、定位、路徑規(guī)劃、決策控制、無線通訊、高速通訊的能力，通常需要外接多個(gè)攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等設(shè)備，完成的功能包含圖像識(shí)別、數(shù)據(jù)處理等。由于要完成大量運(yùn)算，域控制器一般都要匹配一個(gè)核心運(yùn)算力強(qiáng)的處理器，能夠提供自動(dòng)駕駛不同級(jí)別算力的支持。據(jù)悉，德賽西威IPU03的Xavier算力高達(dá)每秒30萬億次（30TOPS），可實(shí)時(shí)處理來自車輛雷達(dá)、攝像頭、激光雷達(dá)和超聲波系統(tǒng)的海量數(shù)據(jù)，運(yùn)行感知、定位、規(guī)劃和控制等算法。
域控制器都由哪些關(guān)鍵部分構(gòu)成？
不管是以上哪一類型，域控制器顯然都“壓力山大”，畢竟將眾多智能化功能控制的工作都攬到了自己身上，實(shí)力當(dāng)然要跟上，而這并不簡(jiǎn)單。
從域控制器的構(gòu)成來看，要做到這一點(diǎn)，需要主控芯片、軟件操作系統(tǒng)及中間件、應(yīng)用算法等多層次軟硬件的有機(jī)結(jié)合，尤其是主控芯片，作為域控制器的核心部件，將面臨更高的要求。
以智能座艙域控制器為例，進(jìn)入智能座艙時(shí)代，運(yùn)算處理復(fù)雜度呈指數(shù)級(jí)增加。不僅如此，整車廠往往在前期便需要預(yù)埋高性能硬件，因?yàn)橹挥羞@樣，后續(xù)才能逐步釋放預(yù)埋硬件的利用率，通過芯片算法和軟件算力實(shí)現(xiàn)不斷迭代持續(xù)更新。
基于此，傳統(tǒng)的功能芯片將不再適用，必須選擇集成了中央處理器（CPU）、AI處理單元、圖像處理單元（GPU）、深度學(xué)習(xí)加速單元（NPU）等多個(gè)模塊的系統(tǒng)級(jí)SoC芯片。隨著各個(gè)主機(jī)廠越來越傾向于采用硬件預(yù)埋的方式進(jìn)行智能化競(jìng)賽，采用單個(gè)更高算力SoC芯片或多個(gè)SoC芯片成為主流趨勢(shì)。博世智能座艙域控制器技術(shù)，就將儀表和娛樂域多個(gè)ECU集成在一個(gè)SoC（片上系統(tǒng)）上。
據(jù)悉，智能座艙傳統(tǒng)芯片廠商如恩智浦、德州儀器、瑞薩，消費(fèi)芯片廠商如英偉達(dá)、高通、三星也也紛紛入局，座艙SoC正在成為供應(yīng)商之間競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。國(guó)內(nèi)芯片廠商如地平線、芯馳科技、華為等也正瞄準(zhǔn)智能座艙SoC芯片市場(chǎng)。
同樣重要的還有軟件操作系統(tǒng)及中間件，他們主要負(fù)責(zé)對(duì)硬件資源進(jìn)行合理調(diào)配，以保證各項(xiàng)智能化功能的有序進(jìn)行。隨著汽車電子電氣架構(gòu)的向域架構(gòu)演變，域架構(gòu)體系下操作系統(tǒng)和中間件的重要性顯著提高，同時(shí)系統(tǒng)軟件對(duì)于電池管理、汽車網(wǎng)聯(lián)化及相關(guān)服務(wù)的功能控制占比也逐漸增長(zhǎng)。
而就軟件操作系統(tǒng)來說，該系統(tǒng)大致可分為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)兩種。
就實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)而言，其重點(diǎn)在于反應(yīng)的迅速，系統(tǒng)在接收到輸入信號(hào)后，能夠在短時(shí)間內(nèi)處理完畢并予以反饋，其處理任務(wù)的（最遲）完成時(shí)間是確定可知的。
正因如此，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)具備較高的安全性和可靠性，往往被應(yīng)用在車控領(lǐng)域，包括傳統(tǒng)的車輛動(dòng)力、底盤、車身以及新興的自動(dòng)駕駛等。
非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)與實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，它的關(guān)鍵不在于反應(yīng)的快慢，注重的是兼容性與開發(fā)生態(tài)，被廣泛應(yīng)用于座艙娛樂等領(lǐng)域，例如阿里的AliOS、谷歌的Android Auto等。
此外值得一提的是應(yīng)用算法。應(yīng)用算法是基于操作系統(tǒng)之上開發(fā)的軟件程序，也是汽車品牌差異化競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。
總之，以上述軟硬件為基礎(chǔ)， 擁有多種“神仙技能”的域控制器正成為未來汽車重要發(fā)展趨勢(shì)。那么在這一領(lǐng)域，相關(guān)企業(yè)的最新進(jìn)展如何？后續(xù)有何規(guī)劃？
