智能座舱的核心就是高可靠和高性能。在以前的汽车中，更多的是采用一些分立的方式，比如液晶仪表盘、指针式仪表盘；娱乐和导航通常也是分开的，三个系统在车上没有融合。

近两年，随着芯片工艺、人工智能算法技术的发展，以及现在人们消费水平的提升，出现了智能座舱的概念，试图把虚拟仪表盘、导航系统，还有娱乐系统进行融合。说到智能座舱，我们不得不提另外一个词——第三空间，第一个空间是家庭，第二个空间是工作场所，第三个空间当然是智能座舱。人们中午可以在车中睡觉，还可以吹一下空调，听一下音乐。

未来智能汽车的全场景

车中还有另外几个场景，第二个场景是辅助驾驶，比如自动泊车。第三个场景是自动驾驶；还有一个网联及网关，更多强调的是车内的互联或区域互联；最后一个是联网，跟车外进行通信，比如传统的t-box和智能天线，还有现在的5G和V2X等。最后一个场景是电气动力总成，还需要一些VCU/MCU/BMS，这是芯驰看到的未来智能汽车的全场景。

汽车E/E架构的变迁

从汽车的E/E架构变化看，第一代汽车E/E架构是搭积木式，每需要一个功能，比如车窗控制器，就需要装一个ECU来控制玻璃马达的转动，同时实现防夹功能。有了单独控制车窗升降功能就会很方便。

第二代的升降车窗、雨刮控制器，还有速度检测等功能进行了高度融合。比如现在的一辆比较智能的车，在突然下雨时就会自动把车窗关上，这种功能虽然很简单，但实现起来很难。

想象一下，如果在洗车时车窗突然关上，钥匙锁在车里，也是蛮尴尬的。所以这时需要把车分成很多域，大概分成3-4个，如自动驾驶域、智能座舱域、车控域和智能网关，不同的车厂可能定义不一样，但基本上大同小异。可以看到，4个橙色小方块是区域控制器，这些区域控制器下面的小圆点是执行。

我们认为，年前后会有一个从域控制器往中央计算平台的演化过程，那时就会出现中央计算加上Zonal处理器。演化过程中会有跨域融合，比如会把智能座舱跟自动驾驶做一个融合，这样的好处是硬件简化，算力集中，两个域之间有一些共同的部分不必再重复去做。

因为座舱需要用到摄像头，自动驾驶也需要用摄像头，在某种情况下可以共用，这样会简化车辆架构。另外，可以明显节省电缆，此外也会有舱驾和舱泊一体的融合。

芯驰的中央计算架构1.0版本中三个绿色部分是智能座舱、自动驾驶和中央网关三个中央计算单元，下方是一个区域控制器，前面是4个区域控制器，中央区域控制器可以用E3或G9产品线实现，智能座舱是用X9，自动驾驶是用V9。

未来的智能座舱

回到座舱，未来的智能座舱功能非常多。首先是虚拟仪表盘，旁边是中控，或者叫导航系统，右边是副驾娱乐系统。如果是两排或三排车，后面通常还有第二排、第三排娱乐系统。在物理上，有的还会增加一个HUD抬头显示。除了普通HUD外，现在还有AR/VRHUD，车中现在普遍会加DMS和CMS驾驶员检测系统，包括度环视泊车及语音助手。

现在导航大多是用手机，未来的座舱中会集成导航，人机交互也会增加语音部分，因为声音无所不在，度喊一声就可以马上响应，不需要像触控一样一定要按某个键，特别是在高速行驶时，如果要去调一下空调，还是语音更好。

还有一个不能少的是安全模块，HSM座舱是用户财产，其中有大量的用户数据，比如家里有几口人，每个人的驾驶习惯都会在座舱中体现。通过驾驶员人脸识别，可以知道现在的司机是谁。对座舱进行调整原来要按几个键，现在变成了自动识别。

信息安全的问题在于，用户使用的信息都存储在车中，一些第三方机构，比如保险公司也想知道车到底是谁在开，希望拿到这些数据。现在国家也在针对信息安全立法，不光是汽车，包括物联网的安全。

软件定义汽车复杂度几何级提升

随着硬件算力的提升，车上的软件越来越多，座舱系统的开放程度也越来越大，大量的应用都在从手机端或电脑端往汽车上迁移。常见的导航用的是凯莉德导航，现在基本上都用高德和百度，这是在手机上形成的用户习惯，甚至可以上一秒用手机导航，下一秒切到汽车上，之前所有的数据都会带到汽车中。

操作系统的数量也是原来的3-5倍，原来一个中控导航跑一个Android就行了，现在单个芯片中的操作系统数量也在增加，一个芯片能够支持多个操作系统。有了这么多的操作系统，喜欢用Android可以把Android应用放上去，喜欢别的系统也可以把别的系统应用放上去，生态就会好很多，也不用再重复开发。

智能座舱的多元化交互

智能座舱的交互也逐渐在多元化，语音确实非常方便，还有多屏互动，一个比较典型的场景是副驾把导航设置推送给中控，只要做一个手势就可以实现，一秒钟就可以完成，以前需要重新登录，再输入地址，很不方便。

还有一种场景，比如滴滴用户，在后排用屏设好一点推送，司机就可以看到，可避免语言沟通方面的问题。还可以在副驾和后排之间实现互动，比如家长可以把小孩要看的电影设置推送到后排，后排两个小朋友各自看一个屏也不会打架。

物理按键在逐步消失，除了一些特别重要的像双闪不可以取消，大部分都在往屏幕中融合；除了语音，人脸识别、手势识别现在也比较流行。

另外，智能座舱最关键的一点是，除了驾驶员外，对乘客也有互动。比如上一次出门看的电影，可以在下一次坐后排时继续看。它会记住浏览记录和播放记录。

多功能也就意味着智能座舱面临着变革，最重要的是高安全、高可靠，因为把多个系统，像仪表中控和娱乐都集成进去，系统的复杂度在提升，这时就不能像以往一样，只是导航出问题没关系，仪表盘绝对不能出问题。第二是高安全，数据在传输存储和身份验证时要特别注意信息安全。

多用户和响应快使交互变得更加复杂，对系统性能的要求非常高，如果尝试触碰或唤醒没有反应，体验就会很糟糕，只有做到极致用户体验才不会打折扣。

智能座舱芯片技术发展趋势

芯片层面的挑战也来自多系统，在一个硬件上要跑多个系统，而不是在多个硬件上单独跑一个系统，再把它合并起来。当多个系统都运行在一个处理器上时，需要多高的性能才能保证所有的用户、所有的应用程序能及时响应是一个很大的挑战。

另外，软件硬件的复杂度对功能安全也是很大的挑战，在芯片设计时要仔细考虑，与主机厂和tiel1反复沟通，分析这些需求，哪些是必须，哪些是可选。

最后是数据安全，在一个多系统、多用户系统中，数据安全第一非常重要。在芯片层面需要提供一个加密引擎，硬件加密的速度很快，能够让对手没有时间解密。

智能系统软硬件设计面临的挑战

除了芯片层，软硬件设计也有很大的挑战，这体现在CPU和GPU的性能是不是足够，架构中不能有瓶颈，以保证不同厂商CPU和GPU的性能。

硬件虽然比较接近，但是因为软件的条件不一样，性能还是会有很大差别。利用真正的硬隔离，每个CPU都有单独中断，每组CPU之间也可分组，有为座舱系统设置的专门显示处理单元，就可以做高像素填充，对图形做各种变化，以节省3DGPU的算力。

需要强调的是，要有一个真正独立的安全岛MCU子系统，系统电源外设时钟和锁相环都是独立的，在应用系统在出现问题时安全岛还能够工作，同时可以很好地替换外部的独立MCU，支持AutoSARMCAL。

多系统旗舰座舱平台化、易扩展

芯驰科技的一芯多屏方案，中间是三连屏，可以做虚拟仪表加中控、副驾娱乐；前排是空调屏，包括HUD后视镜，右边后排的娱乐显示，也包括空调屏，共有9个屏幕。

在这个系统中，有两个Android、两个Linux、一个AutoSAR和一个安全OS。芯片操作系统有6个区域，很像大脑的左右两个半球，每个半球又分很多颞叶额叶，可以跑非常丰富的应用。

也可以使用很多摄像头，如果不想要那么多屏幕，可以用5屏方案，同样是1个中控、HUD和空调，后排没放屏。三个区Linux、Android和AutoSAR，可以接DVR摄像头、环视摄像头，还可以接12个雷达用于安全控制。把智能座舱跟泊车做在一起，这样右边的算力也不会浪费，可以用来做API算法，因为摄像头和座舱是共用的。

功能安全+数据安全让座舱交互更安全可靠

我们认为，智能座舱系统需要车规高性能芯片，研发流程、人员配置及产品本身需要分别经过ASILB或D的认证，芯驰的流程通过了ASILD认证，座舱通过了ASILB等级。E3最高可以到ASILD等级。这些都需要考虑功能安全和信息安全，比如失效保护、在线诊断及状态监控冗余设计，要做大量的工作。信息安全和加密控制两者并不是孤立的，在芯片实现时会产生一些联动，需要对车规有很深的认知才能协调好。

车规芯片vs消费芯片

车规芯片和消费类芯片差别很大，在研发芯片时，就已经考虑到两者的不同，所以前期是按照做安全设计，只有在设计时考虑到了，后面使用时才不容易出现问题。

另外，生产制造也有差异，跟消费类不太一样，一台手机用两年已经很久了，车规芯片不一样，要保证15年的供货。最后是封装测试，车规首先是温度特性很高，不良要率远远低于消费类。

芯驰是国内首个四证合一的车规芯片企业，有三个功能安全证书，一个是AEC-Q流程D级，功能安全是B级；信息安全是国密和商密产品认证，所以是四证合一。

深度赋能国内外车企

在一些平台上已经实现了以芯驰X9U为大脑，采用物理分离的硬隔离SoC方案，有助于降低车辆成本。

基于SOA服务架构的新一代智能座舱也用到了仪表盘和车载信息娱乐，实现了软硬件解耦，开发周期比传统流程快很多。

demo中有10个屏幕，三排座椅，第二排和第三排都有娱乐屏幕。最后一排也有空调控制；前面是三连屏，再加一个抬头显示。

丰富的多元生态圈助力车企快速量产

目前芯驰的合作伙伴已超过家，生态基本上覆盖了操作系统、虚拟化、工具、协议栈、HMI，有了这个丰富的生态圈，可以更快地助力车企实现车型量产。

来源：金辉、芯驰科技、资深产品市场总监