大家好,我是你们的巴博@ BarS,也是高级产品经理,AI可以说是这两年互联网风口最盛的技术之一了,在AI相继落地移动端与PC端之后,汽车端的AI也逐渐开始走入了大众的视野,在汽车新四化(电气化、网络化、智能化、共享化)的发展大趋势下,汽车的自动驾驶、智能座舱技术需求逐渐旺盛。在这样的大背景下,今天就和大家详细聊聊AI,聊聊座舱,了解一下AI之于座舱到底意味着什么。
智能化,是汽车新四化中最重要的一环,说的是整车智能化。主要包含了智能驾驶和智能座舱两方面,其中最容易让消费者具象化感知的技术,就是智能座舱技术。
智能座舱(intelligent cabin)是指集成了智能化和网联化技术、软件和硬件,通过不断学习和迭代,对智能座舱空间进行智慧感知和智能决策的综合体。主要构成包含 车载信息娱乐系统、仪表盘、抬头显示(HUD)、流媒体后视镜、语音交互系统等HMI交互产品,具体功能基于座舱域控制器实现。
其控制过程一般以座舱域控制器(CDC)为核心,推动包含IC、IVI、AR/VR/HUD等车科技配置融合,还包含了大量的软硬件设备和各个模块的融合,也涵盖将这些零部件进行集成的系统和域控制器,系统环境十分复杂。
以智能座舱的操作系统分类,可概括为 操控系统、娱乐系统、空调系统、通信系统、座椅系统、交互系玩PG电子游戏时,有哪些特色亮点值得关注?统、感知系统等模块,这些模块都基于智能座舱芯片控制。智能座舱芯片虽然只有一颗SOC芯片,但却相当于是一台计算机主机,支撑起整个座舱智能化的核心,集成CPU、GPU、DSP、NPU等功能。
汽车座舱自出现至今,经历了机械仪表盘时代(机械座舱)、电气仪表盘时代(传感器和数字仪表阶段,电子化座舱),以及全面智能时代(智能座舱)[1]。
随着汽车的智能化发展,智能座舱正从过去分布式电子电器架构(E/E)向域集中式控制器框架架构过度,从单一ECU控制到多个ECU控制座舱不同功能,相互之间保持独立性。智能座舱控制逐渐向着未来集成域控制发展,智能座舱和智能驾驶最终会走向控制融合,实现“驾舱一体化”的未来趋势。
我们正处于现有智能座舱 → 未来AI座舱的发展阶段,个人更愿意将现有智能座舱称作“AI座舱”阶段。
智能座舱设计中有两个重要的学科:人机工程学、人机交互理论HMI,都是帮助人类更容易操作汽车。在智能座舱的范畴,则更像是一位拟人化的“贴身管家”,了解驾驶者需求,也能让驾驶者享受旅程,它总是会懂驾驶者的喜好,并且按照喜好满足要求。
等方面,能基于人体生物信息,提供舒适的乘坐和驾驶感受,辅助驾驶员实施更加精准的操作,也能减少盲区,提高驾驶安全性。
等方面,能提供丰富多样的交互手段,满足不同场景和用户使用需求,也能通过视觉、听觉和触觉等多种反馈,帮助用户定制属于自己喜好的座舱布局、灯光、音效等,打造个性化驾驶体验。
人机工程学和人机交互理论在智能座舱设计中发挥关键性的知道作用,总结起来实际使用场景可看下图:
因此,根据程度不同,可将汽车座舱分为5个等级,从被动服务于舱内部分场景的交互,到主动服务于舱内/舱外的云控平台服务,智能座舱可以满足不同的个性化驾乘体验。
作为现代人的第三空间,智能座舱的重要性不言而喻。想要达到L4级别全面认知智能座舱,其实就是达到了未来智能座舱领域。其核心技术必然是显示技术、车内感知技术、智能交互技术、人工智能、声音解决方案、智能座舱中央控制等集大成于一身。
随着AI Agent(人工智能体)大火,也让L3→L4智能座舱的速度加快了不少。最终发展趋势一定是通过AI Agent实现AGI向汽车智能座舱渗透,实现多模态交互。
AI将是提升用户体验的最强内核。对于以往信息更新慢、多轮对话难处理以及复杂任务的局限性等问题,AI能通过增加规划、记忆和工作使用克服多种局限,胜任更加复杂的任务。
AI对于信息整合能力非常强,在语义理解后,AI能对地图路线规划、信息搜寻(新闻、餐厅、景点等)、驾驶习惯与操作(空调、后视镜、座椅等)、信息总结(新闻摘要、会议纪要等)等同时进行运算处理,快速给出对应详尽方案,显著提升驾乘体验。
还有,AI的多信息处理能力,也能增加汽车安全性。通过车载的多路摄像头,保证行驶时,车内外的安全,如自动识别避障、刹车,车内人员状况监测等。最后走向智控融合,实现“驾舱一体化”的未来趋势。
当然,为了实现强大的玩PG电子游戏时,有哪些特色亮点值得关注?AI,同样也需要增加对应算力,目前主流的10亿参数端侧大模型,需要15-17TOPS的算力加持,而想要实现AI所需70亿、130亿参数大模型,则需要>70TOPS以上的算力,这对于芯片的AI引擎性能是种新的挑战。
实际上,整车的E/E架构的发展趋势,从最初的模块化的分布式架构,逐步向集成化发展,减少模块间的通讯要求,响应速度更快,也能提供更加丰富的功能。从域控制器到多域融合,再进一步演化为整车中央控制器,并且越来越多的和云端计算,云端辅助控制结合在一起,这也对车辆的通讯能力提出了更高的要求。
随着整车电子电子产品应用的增加,单车内ECU数量激增,传统EE分布式电子电器架构由于算力分散、布线复杂、软硬件耦合深、通讯带宽瓶颈等缺点,难以适应汽车智能化发展,因此,集中式架构最后都应成为主流。
可看出,集中式结构在信息的传输速度、延时、算力冗余以及硬件数量等,都有天然的优势,能更好的处理复杂信息。
现有的EEA架构中,基本按照SOA系统架构层级进行分层,可分成外围,硬件平台、系统层、框架层以及应用层 这5层模型构成,其中真正的底层是硬件层,包含摄像头,麦克风,车载音响,触摸显示屏,按键等多模态人机交互硬件。并且需要具有高算力的智能座舱域控制器CDC负责提供算力平台支撑。
座舱域控制器CDC是绝对的硬件核心(也是智能座舱的主控芯片),一般由一颗高算力的SOC芯片作为核心,再辅以相关功能安全芯片,外围辅助配套芯片等,形成完整的座舱域计算单元。座舱内所有服务功能都都跟这个控制器/芯片有关,就像大家熟知的手机芯片一样,决定了整套系统的性能水平。
半导体行业有句老话,“没有完美的芯片,只有完美的平衡。“在新时代下,算力就是马力,未来会随着AR、3D立体交互的来临,算力的需求还会爆炸式增长。
智能座舱芯片行业标准有ISO26262 ASIL和AEC-Q100,其中ASIL等级定义了对系统安全性的要求, AEC-Q100是业内公认的车规元器件的通用测试标准,不过因为不强制,车企也有自己的标准,那么如何平衡其实取决于车企。
芯片根据不同应用场景,可分为消费级、工业级、车规级以及军用级四个等级,其中军用级芯片最高,可排序为 军工级 > 车规级 > 工业级 > 消费级,越靠近军工级,对芯片的稳定性、安全性、工况复杂性要求越高,对性能、功耗、算力的要求就越低,反之亦然,我们常用的手机芯片就是消费级。
芯片之间的运算架构、芯片结构其实都是相似的,都有带图像处理单元、神经网络单元等,只不过,工业级以上的芯片需要对可靠度进行大量优化,使得芯片更加可靠。对电磁兼容性、温湿度抗性、寿命等有着更高要求。
因为应用生态、功耗、散热等要求不同,所以车规级芯片研发周期比较长,一般起步是10年,导致芯片工艺制程上通常会落后手机芯片两三代。
传统汽车供应链都是自底而上的供应商模式,即从Tier2零部件到Tier1进行集成设计,最后OEM到整车主机厂进行设备生产。自国产新能源开始,Tier2提供单一零件已经难以满足Tier1以及OEM厂家的需求,需要更加系统化,更加融合的方案商出现,才使得自动驾驶、智能座舱、算法服务商得以深度合作,成为Tier1.5,甚至Tier0.5供应商。
目前新能源汽车的两大领域(智能座舱和智能驾驶)早已成为汽车智能化的关键领域,两大功能域均由不同的芯片平台来承担算力提供和控制的任务。比如,智能驾驶域的主控平台芯片采用英伟达方案,而联发科也是车芯领域的老玩家。
在手机市场,大家都知道有两大品牌基本占领了手机行业芯片市场,一家是高通品牌的骁龙芯片,另一家是联发科品牌的天玑芯片。
两者在手机芯片上竞争得难分难解,但在入局汽车芯片市场时,高通更显性,早在2014年凭借魔改消费级芯片820为820A智能座舱芯片,抢占了大部分市场。所以市场占有率高。
联发科在2018年才推出针对座舱的MT2712芯片,虽然只是首款智能座舱芯片,MT2712凭借还算“不错”的性能,获得了大众、现代、奥迪等车企的认可。
智能座舱的设计理念源自手机的移动系统架构。除了华为采用“麒麟芯片+鸿蒙系统”,其他主流产品基本都采用“高通或联发科芯片+定制化安卓系统”解决方案。
可以说,高通在智能座舱的芯片领域的成功更多是依靠车用芯片与消费级芯片的技术层面相似度,实现高速迭代。作为全球手机芯片市场份额第一的联发科,在车规级芯片上,也开始逐渐发力。
在去年4月,联发科凭借车用领域多年的技术积累,推出了天玑汽车平台。助力于AI智能座舱的发展。
2024年,被业内视为AI定义汽车的元年。在2024北京车展期间,联发科推出了3nm制程的天玑汽车座舱平台CT-X1,以及4nm制程的CT-Y1和CT-Y0。CT-X1开启了汽车行业全球首款3nm制程的汽车座舱芯片时代。
根据安兔兔车机版的跑分性能测算,4nm制程的次旗舰CT-Y1跑分与现在行业领先骁龙8295旗舰平齐,达到了行业顶级旗舰水平,而3nm工艺打造的CT-X1性能比8295强30%。AI算力强4-5倍。
值得注意是,AI算力强4-5倍也就意味着可以实现释放更强的AI计算能力。CT-X1和CT-Y1支持130亿和70亿参数AI大模型也是当前行业的天花板,因此,联发科才能非常自信地提出“AI 定义座舱”这个概念。
在当前的智能座舱中,车载AI的计算能力是不足的,智能座舱的AI一般由端侧和云侧组成,端侧一般只支持10亿以下参数的小规模模型进行信息收集,然后利用云端的大型模型技术进行进一步的反馈,显然无法满足智能驾驶舱快速发展的体验。
这种操作方式存在两个主要问题:一是对网络的高度依赖,对于行车环境来说,在隧道、地库这些弱信号场景中,难以保证网络的实时连通性;另一个则是在线大模型在隐私保护方面存在天然的劣势。
汽车的智能座舱比起消费电子产品,对于安全性、可靠性以及隐私性需求都更加严格。因此,在线运行的大模型技术在端侧部署会存在一定的局限性,想要实现真正的端侧实时安全,就需要强大的端侧AI算力。
联发科的提出的“AI定义座舱”,正是以此为目标的发展趋势。得益于联发科天玑汽车座舱计算芯片的卓越的AI处理单元(APU)性能,现在已经能够在端侧运行参数高达130亿的大型模型,提供全时可用、低延迟、高隐私性的AI能力。
具体的实现方式,其实不难理解,联发科提出了基于“全时在线”的端侧大模型概念,端与云结合,端侧与云侧实时互联,同时由于由于端侧大模型以及天玑汽车座舱芯片“一芯多屏”的功能加持下,面向个人化的AIGC服务也得以在端侧运行。
这意味着无论是用户与车辆系统的对话、手势指令,还是社交媒体上的互动,或者是利用车载摄像头编辑旅行视频、快速记录移动会议的要点,这些AI模型都能在车中无缝地提供帮助。
智能座舱随着汽车智能化发展,正扮演着越来越重要的角色,联发科的AI 定义座舱将AI技术融入天玑汽车座舱平台,通过强劲性能、创新应用和结合手机及汽车生态,领跑生成式AI端侧落地。
[1] 蔡萌亚,王文丽,汽车智能座舱交互设计研究综述,汽车工业,工程科技Ⅱ辑,2023
公司名称:重庆懂车帝科技有限公司中央网信办违法和不良信息举报中心违法和不良信息举报电话:
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