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解读《汽车电子产业发展 白皮书(2019)》

2019-12-24温晓君

机器人产业 2019年6期
关键词:网联智能化智能

当前,随着产业发展进程加快,由计算芯片、传感器、通信模块以及操作系统、人工智能算法等构成的汽车智能计算平台发展成为汽车电子智能化发展的核心和制高点。汽车电子智能化发展不仅承载了整个汽车工业的数字化转型使命,也将进一步推动汽车迈向“新四化”(电动化、网联化、智能化、共享化)。目前,《汽车电子产业发展白皮书(2019)》发布,赛迪智库电子信息产业研究所所长温晓君对其进行了解读。

汽车电子产业发展现状

在汽车电子产业的发展中,四大驱动力助推汽车电子在汽车价值链中占比越来越高,包括政策驱动、技术引领、环保助推,以及消费牵引。

从政策驱动的角度来看,近年来我国各级政府相继发布了智能网联汽车相关规划或标准,有关智能驾驶、自动驾驶等相关的法律法规和标准管理办法陆续出台,进一步促进了汽车电子产业更加有序、健康的发展。此外,我们也对国际上不同的国家在自动驾驶、汽车电子相关领域的产业规划、法律法规进行了详细的梳理。

从技术引领的角度来看,5G可以认为是智能网联汽车重要的ICT基础设施;人工智能为自动驾驶提供了核心算法,是促进自动驾驶发展的重要驱动力。5G网络给自动驾驶带来了低延时、高可靠、高稳定性的物联网架构。2019年我国5G基站建设如火如荼,首期5G名单覆盖50多座城市。5G网络超可靠、低时延的特点,降低了智能汽车的决策和反应时间,大大提高了驾驶安全性,自动驾驶是其最核心的运用。而基于深度学习的目标识别算法能够大大提升目标识别的精确度,语音识别、自然语言处理、图像识别等技术的发展进步使得人车之间的交互更加便捷和智能。计算机视觉的进一步发展成为自主式智能驾驶的核心驱动力。

从环保助推角度来看,各个国家相继推出了燃油车禁售时间表,主要集中在2030年左右。我国计划在2050年前按区域层级设置、车型等多维度考量逐步实现燃油车全面退出。区域层级设置上,一线城市私家车将在2030年实现全面新能源化,全国其他城市将在2040年前实现全面新能源化;在车型退出的顺序上,也进行了优先级划分。公交车、出租车、分时租赁及网约车、邮政与轻型物流车、机场港口车、环卫车、公务车领域的燃油车将最早实现全面退出,大约发生在2030年。其次是私家车全国范围内的全面退出大约发生在2040年。最晚实现燃油车退出的为轻卡、重卡、客车等商用车。

关于消费牵引,从汽车市场来看,豪华车的市场增长非常迅速,给汽车电子的发展提供了广阔的未来市场空间。从2015年到2019年,中国汽车电子市场规模从4000多亿元增长到7000多亿元。从汽车电子占整车成本比例来看,预计到2020年,汽车电子占整车成本比例将达到35%。乐观估计,到2030年左右,这个占比还要进一步地上升,有可能达到50%。

在这四大驱动力的助推下,汽车行业的发展具有三大趋势:电动化、智能化、网联化。电动化带来了对传统汽车全面的升级,包括更强的动力性能和全车智能控制的通用接口,是汽车智能化、网联化的最佳载体。智能化以智能计算平台为核心,以处理芯片、新型传感、通信网络、操作系统、人工智能算法等软硬件为基本构成,显著提升了汽车的决策、计算、通信等功能。网联化,伴随着网联技术的不断深入,越来越多的汽车开始搭载无线通信模块,汽车与人、路、车、网等外部的互联互通将有可能实现。

汽车电子技术和产业发展的态势

可以说,大众对汽车电子产业提得比较多,但产业界没有对汽车电子整体有一个体系的认识和清晰的产品划分。首先,我们可以从功能的角度对汽车电子产品图谱进行梳理,传统的部分包括底盘电子系统、发动机电子系统、车身电子电器,以及安全舒适系统;比较新的部分包括自动驾驶系统、网联系统、智能座舱等。此外,从汽车电子产业链的角度进行梳理,我们可以将其分为上游的电子元器件,包括传感器、代工与封装、IC设计、其他电子元器件等;中游的系统集成商,包括动力系统、智能座舱、网联系统、自动驾驶系统、操作系统等;下游的增值服务、整车等。欧洲拥有全球领先的汽车企业,优势的TL1企業转型非常迅速,而亚洲地区依托市场的优势和先进的交通基础设施,现在也在快速地推动着智能网联汽车的发展。

纵观整个汽车电子产业的格局,可以简单地概括为三个特点:一是智能驾驶领域跨界竞合加剧,多维度推动汽车智能化、网联化。比如戴姆勒、通用等整车厂侧重于循序提升自主式单车智能化水平;Waymo、百度等科技巨头企业侧重于直接瞄准高级别自动驾驶和特定应用场景;博世、大陆等硬件商则积极展示其最新的V2X产品;华为等ICT(信息与通信)基础设施和智能终端提供商,深耕布局智能车+车联网。二是整车厂商普遍采取电动化、智能化两条腿走路。整车厂对于自适应巡航、紧急制动、车道建立报警等单车智能辅助驾驶的发展尤为重视。三是基于汽车的信息技术服务应用有望崛起为产业链的重要环节。包括Uber、Lyft、滴滴出行等出行服务;驭势科技、图森未来等物流服务;博世、法雷奥等代客泊车服务。

汽车电子关键技术前瞻

汽车电子产业关键技术包含若干个方面。

一是新型整体架构。新型体系架构是实现汽车智能化的关键与基础,根据汽车智能化的功能需求,可划分为五个主要部分:环境感知部分、计算决策部分、控制执行部分、网络通讯部分以及安全保障部分。

二是汽车智能计算平台。汽车智能计算平台是汽车智能化产业生态的核心和制高点,包括车载智能计算平台、云端智能计算平台、通信网络和资源库。主要完成汽车行驶和信息交互过程中多元、海量、异构数据的高速计算处理,为规划决策和控制提供实时响应,实现汽车的自动驾驶、联网服务等功能。目前,AI芯片由通用走向专用,类脑芯片提供全新架构;操作系统功能需求不断细化,AUTOSAR Adaptive成为主流软件架构;测试需求不断细化,车载智能计算平台测试标准尚未形成,这是未来工作的重点方向。

三是域控制器。域控制器通常包括动力总成域控制器、车辆安全域控制器、车身电子域控制器、智能驾驶域控制器、智能座舱域控制器等关键部分,具备多传感器融合、路径规划、决策控制、V2X、高速通讯的能力,支持丰富的软件接口,提高系统功能集成度,并降低对功能感知与执行的硬件要求。域控制器取代了分布式的控制器,把分布式的控制项目,进行总成式的集成,能够实现多传感器集中处理,自动驾驶中央域控制器是目前最佳解决方案,L2、L3以上级别自动驾驶新车逐步落地,中央域控制器的需求也将出现激增的现象。未来,自动驾驶的中央域控制器将引领自动驾驶未来的发展,成为最核心的抓手。

四是V2X。V2X是未来智能交通运输系统的关键技术,包括V2V、V2P、V2I、V2N间通信,通过扩展电子视野,获得更多实时路况、道路及行人信息等交通信息,提高驾驶安全性、减少拥堵、提高交通效率、提供车载娱乐信息等。V2X全球存在两大标准流派——专用短程通信技术(DSR C)和基于蜂窝技术的车联网通信(C-V2X)。V2X技术是推动车路协同、促进车际互联的关键,未来市场潜力巨大。V2X技术壁垒最高,世界范围内的V2X产品处于开发初期,美、欧、中等国正广泛建设可配套装载于智能汽车和道路信号灯、加油站等基础设施。随着5G等通信技术的推进,V2X将真正落地和商业化。

五是多传感器融合。多传感器融合是驱动ADAS发展的重要因素,支持多路视频或雷达等其他传感器的信号输入与融合,可以应对不同自动驾驶功能对环境感知的需求,多传感器融合可以实现优势互补。短期内传感器市场的需求将主要被摄像头和毫米波雷达所驱动。未来L4和L5级自动驾驶多传感器融合的方案将是必然。

六是动力电池。随着技术的发展和电池性能的不断提高,动力电池(三元电池、磷酸铁锂电池、锰酸锂电池等锂离子电池)具有安全性、循环性等优势,广泛应用于新能源汽车动力电池领域。短期内动力电池市场集中度进一步提升,2019年上半年装机总电量排名前十的动力电池企业合计约26.43GWh,占整體的88.7%,较2018年增加5.7%,市场集中度持续提升。头部动力电池企业加快投产三元电池,2018年,中国三元电池装机量达到33.1GWh,市场占比超过磷酸铁锂电池,未来三元电池将继续保持市场优势。

我国汽车电子产业发展面临的问题和挑战

我国汽车电子产业发展面临着一系列的问题和挑战。

第一,缺乏世界级Tier1厂商是我国汽车电子产业的“阿喀琉斯之踵”。汽车电子产业链Tier1系统集成厂商目前处于国际寡头垄断的市场格局,博世、大陆、电装等国际前十大Tier1巨头拥有70%的市场占有率。

第二,汽车电子“新旧势力”之间合作融合仍显不足。目前我国汽车电子产业创新协同能力弱,新旧汽车造车势力之间存在思维不同、路径各异的割裂现象。新旧势力竞争的背后是人才和技术的争夺,新入局的造车企业在争夺专业精英人才和先进技术过程中,易陷入与传统汽车企业的知识产权纷争。

第三,国内强于系统集成弱于基础器件的问题仍然突出。国内汽车电子厂商产品主要集中在中低端,而在高性能传感器、汽车电子器件、专用芯片等关键半导体基础零部件领域,目前核心技术和产品基本被外资巨头垄断;我国自主企业自身掌握积累远远不够,长期依赖进口,存在对国外依赖度过高、基础技术空心化严重等问题;自主零部件企业缺乏可持续的自主研发体系,国家尚未形成智能网联汽车政产学研协同创新体系,行业缺乏有效协同研发机制而未形成合力。

第四,基础软件缺失是阻碍产业生态发展的关键因素。汽车电子ECU的关键是汽车电子软件,其发展的基础在于稳定可靠的基础软件。国内基础软件设计平台类企业较少,95%以上都由国外企业垄断;我国汽车电子基础软件技术薄弱,供应商力量分散,通常根据自身需求定制开发,尚未形成规模和标准化。

第五,产品测试认证、行业公共服务等配套环节亟待建设完善。随着网联汽车时代的到来,汽车软硬件复杂度不断提升,道路环境也更为复杂,人、车、路耦合的新特性将对汽车产品的测试认证工作带来巨大的挑战;构建未来完整的网联汽车产业链,基于LTE-V2X、5G-V2X等无线通信技术的网络基础设施、信息化和智能化改造的道路基础设施环境,保障系统运行安全、数据安全和网络安全的法律法规等环节均需打通。

我国汽车电子产业发展的思考与展望

关于对汽车电子产业发展的展望主要有以下几点:

一是自主式、网联式智能融合发展,智能网联汽车是发展的必然趋势。未来,随着公路等基础实施的网联化程度的提升,以及V2X车用通信技术的产业化应用,局部交通道路信息感知、高精度定位等均可依赖外部提供,自主式智能与网联式智能融合发展,不仅可以大幅降低车辆的成本,降低对车载软硬件的依赖和要求,还能够提升定位精度和可靠性。

二是智能计算平台等关键技术产品将成为构建产业生态的重要着力点。作为汽车的“大脑”,车载智能计算平台是新型智能汽车电子的核心,也是新型智能汽车电子产业竞争的主战场。

三是整车企业和科技巨头企业将成为汽车电子产业的两大主导力量。传统汽车电子供应链是链条式的上下游模式,而未来汽车电子产业呈现出明显的集成、跨界合作趋势;互联网和科技公司由于在算法、芯片、网络连接和生态系统搭建上占据优势,因此在产业中占比逐步提升。而传统主机厂和Tier1则在汽车传统的生产制造环节有丰富经验;从国外发展情况看,以汽车和科技巨头为主要参与者的产业竞争合作格局以初步形成;国内汽车电子企业仍呈现“百花齐放”特点,加速聚焦和集聚发展将成为大势。

四是实现横向和纵向的“两个打通”是推动产业创新发展的必由之路。横向打通汽车电子“新旧势力”之间的协作链,纵向打通从基础器件到整车制造再到增值服务的供需链,开展多层次、全方位的产业链合作。

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