作為未來汽車發展和創新的關鍵因素，智慧座艙正成為打造差異化，吸引用戶的重要一環。資料顯示，全球汽車智慧座艙市場在2022年將可望達到438億美元規模，年複合成長率9%。中國方面，根據摩根士丹利(Morgan Stanley)的預測，中國智慧座艙市場規模將從2020年的人民幣470億元成長至2025年人民幣850億元，年複合成長率(CAGR)達13%，超過同期中國汽車市場的整體成長速率。

如何定義「智慧座艙」？

IHS Markit汽車技術資深分析師Chen Dexin表示，如果簡單借用智慧型手機和功能型手機的差別來下定義，那麼智慧座艙應該是一個有著便捷和多樣化的人機互動/人人互動，並具更多艙內感測器，更為貼合汽車應用場景APP的一個產品。同時，智慧座艙也是一個不斷發展的概念，因為未來的汽車座艙會隨著自動駕駛程度的提高有著更多不同的運用場景，比如長途駕駛和市內通勤會催生不同的智慧座艙設計。

「單純將『一機多屏』等同於智慧座艙是片面的，因為『一機多屏』只是一個形態，更多體現的是對成本的控制。而『智慧座艙』一定要在語音互動、實景導航、駕駛狀態檢測這樣的應用上凸顯『智慧』二字。」恩智浦(NXP)智慧連網汽車業務發展經理翟驍曙有著相同的看法。

其實，這就像在從功能型手機到智慧型手機的變革中，大螢幕只是手機體驗的一部分，豐富的新功能、擴展的新應用，以及全新的用戶體驗才是真正創造價值的地方。對智慧座艙而言，一方面，「智慧」意味著更加個性化的體驗、更好的情境感知安全，以及更高層級的自然互動；另一方面，隨著智慧連網汽車的不斷演進，「智慧」還代表著全新的服務及業務模式，智慧座艙會將廣泛的消費生態特點導入汽車產業，並成為「人機互動」的全新視窗。

例如在用戶還沒有坐進車裡的時候，車輛就已提前辨識出用戶的身份，並與上一個使用者進行區分。根據使用者喜好，調整頭枕、方向盤和座椅位置、駕駛模式、載入使用者專屬座艙主題，甚至透過檢測駕駛的體溫來調節空調溫度等。使用者並不需要對整台汽車的各類裝置設定進行調整，而是完全透過數位座艙平台對使用者身份的辨識進行匹配和自動調節，把整套的個性化配置設定好。

車輛周圍如果有行人要過馬路，駕駛沒有意識到，數位座艙內的儀錶板或抬頭顯示器(HUD)會及時提示，而後視鏡也具有行車記錄功能；如果汽車前方的攝影機探測出前方路面有結冰情況，它會提前提醒駕駛。所以，數位座艙的發展很重要的一點是結合車輛攝影機、感測器、麥克風等元件收集來的資訊，透過情景感知能力提升駕乘人員的安全和體驗。

當然，個性化體驗和情境感知安全都離不開用戶與車輛的人機互動。數位座艙可以辨識駕駛的手勢指令，同時支援自然語言處理的數位座艙可實現精準的語音控制(如辨識主副駕的位置、打開一半的車窗操作等)，這些都讓人機互動更加便捷與直覺，且提升效率，在安全駕駛的同時完成各類任務。

Imagination Technologies汽車業務行銷總監Bryce Johnstone同樣認為，當我們將智慧座艙概念與具有豐富顯示環境的座艙概念進行比較時，需要考慮顯示環境是如何與使用者進行互動。他並指出，單純擁有多個具有標準功能的顯示器並不能使體驗變得智慧。相反，這些顯示器上顯示的內容，以及它們如何使駕駛變得更輕鬆，才是定義智慧座艙的關鍵所在。正如越來越多的人工智慧(AI)助手被應用在座艙中一樣，它們透過獲得消費者的喜好和行為資訊來配置使用者體驗，既可以播放喜歡的音樂，也可以自主規劃行車路線。

哈曼國際工業(Harman International Industries)在2020年提出的「每英哩體驗」概念中就實現了這種自然互動的理念。也就是說，不會簡單地把座艙的硬體設定作為判斷的標準，而是以硬體為基礎，考慮如何為駕乘人員提供相應的體驗，能夠理解甚至預判駕乘人員的意圖，並自然的與駕乘人員互動。而在今年推出的哈曼ExP中，更是為駕乘人員提供了基於不同使用場景的解決方案。

與此同時，駕駛將透過軟體更新獲得最新的汽車服務和功能特性、保養資訊等；針對汽車的安全升級，將可看到全新的理念，將駕駛和經銷商相連接。同時，汽車還能夠提供支付服務，順暢支援通行交費或其他交易種類；而汽車保險業也將受益於駕駛行為資料的使用，這對消費者和商業車隊而言都是重要的需求。甚至還有很多目前我們難以想像的應用，都將成為未來出行生活的重要部分。

高速成長的動力

「智慧座艙」是一個系統的概念，實現形式廣泛多樣，根據定義不同可以得到差別很大的市場滲透率。IHS Markit的資料顯示，僅「一機多屏」功能的網域控制站在2026年就將達到約20%滲透率，而籠統定義下的智慧座艙滲透率將顯著高於這個數字，甚至可以這麼認為，未來所有的中高階車款應該都是某種程度上的智慧座艙。

座艙網域控制站出貨量預測。

(來源：IHS Markit)

Strategy Analytics對2020年中國智慧座艙發展狀況的分析資料則顯示：前裝連網率為60%，車載中控螢幕搭載率達到80%，車載導航的搭載率達57%，車載語音辨識的搭載率為58%，市場發展速度非常快。

哈曼則認為，智慧座艙之所以能夠快速崛起，重要原因之一是和智慧駕駛在法律法規、技術路徑等方面存在的不確定性相比，其商業化進度更容易推進。尤其是在當前「軟體定義汽車」的大環境下，智慧座艙的整合主要呈現是將液晶儀錶、HUD、車載資訊娛樂系統、DMS & OM、語音辨識，以及ADAS功能融合的特點，為用戶帶來更直覺、更個性化的駕乘體驗。此外，隨著OTA更新功能在汽車上的廣泛應用，汽車製造商將有能力在售後與消費者建立長期聯繫，並持續提供增值服務。可以說，智慧座艙也是汽車製造商佈局售後策略規劃、實現服務變現的重要載體。

既然無論是自動駕駛還是智慧座艙，最終都是為使用者的體驗服務。那麼，當用戶在其他使用場景中的體驗不斷提升時，他們對於汽車的期望也會相應提高，且會將在消費電子領域獲得的體驗延伸到車內。鑒於智慧座艙已經成為車企激烈競爭的差異化賣點，所以如果從「智慧」角度來看，滲透率只會越來越高，只是實現的方式和效果會有不同而已。

「相比之前，現在驅動智慧座艙系統所需的運算性能更容易實現，軟體和應用程式的能力也得到了大幅提升，使之部署變得更可行、更經濟、更高效。」Johnstone說，現在有多種針對汽車的作業系統，它們在設計時專門配備了地圖、娛樂和車輛管理等智慧座艙應用程式。當它們與高效率、低功耗的車輛專用繪圖處理器(GPU)和神經網路加速器(NNA)晶片配合在一起時，就可以透過強大的運算能力來提供多個高解析度回應式顯示器，並擁有邊緣AI推理能力來將這些顯示器轉換為智慧座艙系統。

其實，智慧座艙的迅速發展，離不開兩個要點：技術和生態。當前，伴隨著汽車智慧化和連網化的發展，汽車本身，以及支援智慧座艙的底層技術，例如5G、網路連接、大資料處理、高性能低功耗運算等，都在迅速進化。同時，迅速發展的智慧連網汽車生態也為智慧座艙市場的壯大提供了土壤與養分，從成熟的汽車製造商到造車新勢力，從硬體廠商到軟體生態廠商，越來越多的企業邁入這個領域並持續加大投入，而消費者對座艙智慧化與強大功能的需求，更加速了這一進程。

智慧座艙的演進

與手機從最初只能處理短訊、撥接電話，進化到當前擁有強大智慧功能一樣，智慧座艙也正經歷著從對電子資訊系統逐步整合的「電子座艙」，到最終成為「除了家庭和公司之外的『第三生活空間』的演進路線。

根據協力廠商機構今年1月發佈的汽車產業專題報告「智慧座艙將重塑產業鏈競爭力和話語權」。最初，傳統座艙產品形態較為簡單，整體座艙以硬體為主，透過簡單ECU實現對車身的控制，儀錶和IVI系統之間單一獨立、無法互動。但隨著智慧座艙產品軟硬體結構複雜化程度的加深，作業系統和應用層軟體發展水準開始直接影響消費者體驗。因此在整車智慧化發展趨勢下，智慧座艙領域傳統Tier 1的核心競爭力將從整合、量產能力，轉化為對多類型作業系統和晶片的相容性開發和平台化能力。

而用戶對智慧座艙的感受，除了一眼就能看到的高畫質資訊娛樂大螢幕、HUD、數位儀錶這些硬體外，最直覺感受到的會是來自應用層軟體的差異。當前中國汽車製造商，尤其是電動車新勢力紛紛發力，除了充電樁搜尋、電量查詢這些涉及車身的應用外，也將各種消費電子應用、影音視訊軟體、各種應用商城APP加入車輛系統中。此外，隨著消費電子巨頭和網際網路巨頭紛紛佈局中國汽車產業，更多帶有消費電子屬性的生態系統也將被融入車聯網當中。

翟驍曙說，「將智慧座艙定義為『第三生活空間』的觀點有一定的正確性，因為除了家庭和公司，日常花費時間最多的地方恐怕就是汽車了。」如果從智慧化應用的角度來看智慧座艙的未來發展方向，則與居家或辦公時的基本訴求類似，在一定程度上甚至就可以把汽車理解為「安裝了四個輪子的起居室」；但如果從資料安全的角度來看，由於汽車的行進路線會包含一些比較特徵化的資料，所以智慧座艙與家庭和公司在最終的形態上會有一些區別。

Johnstone的觀點是，當前，智慧座艙的發展方向是在汽車輔助駕駛方面實現娛樂、加油、地圖及更多功能的演進。再下一步，則是駕乘人員監控功能的提升，也就是車內攝影機可以用來評估駕駛的身體狀態、警覺性和注意力，這一創新將與自動駕駛系統和ADAS一同發展。

Dexin用「your home away from home」這句話來形容未來的智慧座艙。在他看來，未來的智慧座艙應該有著更加多樣化的人機互動介面(語音、手勢、AR抬頭顯示、融合導航指示)，更大更高解析度(12吋+ 4K)的螢幕，流暢的屏屏互動功能，多模的艙內感測器(攝影機、毫米波雷達)，更豐富的車機軟體，同時能把座艙資料進行更好的整合以帶來更便利的體驗。

主流「智慧座艙」前進到哪裡？

在Johnstone看來，當前主流的智慧座艙仍然屬於非常高階的功能，只有一些Tier 1製造商在其高階產品線中推出了真正意義上的智慧座艙。接下來的挑戰，在於如何向更廣大的車主推廣這些功能，因為傳統意義上，汽車的利潤空間非常有限，昂貴且大量的運算元件只能用於高階產品。一旦成本出現下降，智慧座艙的功能得以逐步實現，那麼不僅可以鼓勵在軟體發展方面進行更多投資，還可以使Tier 1製造商的車款產品憑藉差異化功能和實惠的價格持續脫穎而出。

縱觀當前市場上量產型高階智慧座艙，已經可以實現的功能主要包括：個性化，即可智慧辨識駕駛身份，並自動實現車內相關配置；可以與消費電子端APP實現帳號戶通；支援包括語音、手勢在內的多種對話模式，可實現一定程度的自然語義辨識和互動；支援駕駛監控，監測駕駛疲勞狀況，並給予相應提示和建議…等。

以哈曼向ARCFOX極狐交付的第二款智慧座艙——極狐阿爾法S智慧座艙系統為例，此款智慧座艙系統集5種互動技術於一身，以語音和觸控互動為主，人臉辨識、懸空手勢、聲紋辨識、實體按鍵等為輔，實現多維度智慧操控；個性化使用者介面提供全螢幕、分螢幕交替，接入騰訊視訊、喜馬拉雅等多款應用，內含無線CarPlay、CarLife互連方案，同時支援手機無線充電功能；基於電動車使用場景，含有電池低電量提醒，並可智慧導航附近充電樁，整合ADAS，並整合高畫質360°環視及駕駛監控系統。

值得注意的是，虛擬化平台的ARCFOX阿爾法T和阿爾法S智慧座艙軟體的代碼量達到了驚人的4,500萬行，這對圖形驅動、虛擬化，以及整機運作效果都提出了前所未有的挑戰。如果軟體最佳化跟不上，就會大量出現使用硬體進行堆疊的情況。同時，智慧座艙也是一個複雜的整合工程，軟硬體來自上百個供應商，任何環節都需要嚴格管控以確保交付品質。

高通(Qualcomm)在接受採訪時表示，智慧座艙正處於快速發展期，整個產業在2020年取得了非常多的成果：硬體層面，高性能晶片、AR HUD、5G、C-V2X等新技術和新產品紛紛量產；軟體層面，行動端作業系統和豐富的應用生態迅速「上車」。這些豐富的技術和應用不斷擴展了「智慧座艙」定義的邊界，使智慧座艙承載的功能更加豐富，各類人機互動、AI支援的智慧化操作等功能也都已經實現。

從高通的角度來說，多層級的Snapdragon汽車數位座艙平台支援了眾多中國國內外外汽車製造商在2020年和2021年推出的新車。例如WEY摩卡能夠支援車外360度的即時影像感測，高性能運算平台可以對感測器、攝影機捕捉的照片和視訊影像進行即時的無縫拼接和渲染融合，在車內大螢幕為駕駛呈現即時影像，協助實現環視和輕鬆停車等功能；小鵬P5和P7具備豐富的多媒體娛樂功能，透過異質運算、圖形影像、電腦視覺和AI等技術，為用戶打造沉浸式車內體驗，包括聽音樂/廣播/電子書、看視訊、玩遊戲，以及眾多車載應用的擴展支援等。

主控晶片未來往哪兒走？

隨著汽車產業向「新四化」(編按：電動化、連網化、智慧化與共享化)不斷演進，整個汽車電子電氣架構的變革趨勢已經由分散式向集中式轉變，這一點毋庸置疑。在傳統分散式系統中，車輛各功能由不同的ECU控制，一輛車的系統往往由幾十個甚至上百個ECU組成。但是，隨著汽車科技反覆運算加快、功能越來越複雜，這種傳統架構模組太多、可控性不強，難以滿足快速變化的市場和汽車功能的需求。如今，汽車架構已經向更少的ECU、更集中的「基於域的系統」演進。在該架構中，中央運算可跨分區進行支持和調度，這也讓核心的半導體元件扮演了更重要的角色。

隨著智慧座艙SoC晶片能力的不斷強大，無論是汽車製造商還是生態合作夥伴都開始重新定義汽車上的融合體驗，而未來智慧座艙所代表的「車載資訊娛樂系統＋全液晶儀錶+電子後視鏡＋HUD抬頭顯示系統＋車聯網系統＋ADAS各種功能」的融合體驗，都將依賴智慧座艙SoC晶片。

諮詢機構羅蘭貝格(Roland Berger)認為，短期內，自動駕駛高性能晶片和智慧座艙主控晶片將分別演進。究其原因，座艙應用場景和晶片性能要求已相對清晰，並且消費電子級晶片可滿足座艙現有場景需求，消費電子晶片玩家可以利用規模優勢實現低成本商業化開發。

目前，汽車電子電氣架構(EEA)正在經歷從分散式架構，到基於域的集中式架構，再到基於域融合的帶狀架構的發展歷程。預計2030年以後，隨著自動駕駛技術路線的逐漸成熟，自動駕駛高性能晶片將與座艙主控晶片進一步向中央運算晶片融合，從而透過整合進一步提升運算效率並降低成本，但由於自動駕駛和座艙安全要求不同，滿足安全要求將成為融合的前提。

座艙域控制晶片發展情況。

(來源：羅蘭貝格)

Johnstone認為打造完美的智慧座艙SoC需要注重三個方面：性能、效率和安全。「從性能和效率的角度來看，需要為汽車的進一步電氣化和汽車所處理的資料大幅增加做好準備。僅在過去5年裡，汽車所需的運算量就已呈現數量級的成長，而隨著更多智慧和ADAS功能的實現，這一趨勢還將延續下去。」他說，這意味著我們將比以往任何時候都需要更多的運算能力，同時要考慮電池和續航里程因素，這使得採用客製化嵌入式SoC成為關鍵所在。

事實也的確如此。當前，許多智慧座艙和自動駕駛概念車都使用耗電且體積龐大的GPU晶片，這類GPU是從電源供電型遊戲硬體改造而來，雖然可以完成所需的運算，但是佔用空間大、冷卻成本高，且會耗費大量電池電量。採用優先考慮汽車需求的設計方法是解決這一問題的途徑，也就是在GPU設計之初就要考慮到汽車有限的空間和功率預算，以便於進行最佳化從而獲得極高的性能。

安全問題也需要考慮。當智慧型手機或家用裝置上的協助工具或GPU發生故障時，會為使用者帶來不便。那麼，如果這種情況發生在車輛高速行駛或行駛在鬧市區時，就會是致命的。因此，驅動汽車人機介面所有元件的SoC必須滿足ISO 26262標準規定的功能安全性。

高通的看法是：「隨著座艙對於視覺和環境感知、語音互動、連網通訊等功能需求的提升，一個始終連接、擁有強大資訊娛樂、即時導航和擴展功能的數位座艙，會成為未來駕乘體驗的核心。」

• 車內螢幕成為展示服務和內容的視窗，這對AI和高性能運算提出了更多要求。AI和高性能運算將支援汽車製造商為用戶帶來多元的沉浸式體驗，包括AI虛擬助理、車內遊戲、4K多螢幕顯示、頂級的音視訊娛樂等；
• 隨著汽車功能的增多，座艙晶片平台將向整合式解決方案演進，從而減少元件數量，最大程度降低有線連接和冷卻系統的需求；
• 汽車功能需求的增加還將使數位座艙越來越多地採用異質運算，透過覆蓋整個異質引擎的分區演算法，使每個時脈週期內可以完成更多運算，並讓演算法與對應的處理引擎逐一匹配，從而以更低功耗處理更多運算。

無法忽視的軟體力量

在談及「未來數年內，在車內AI和軟體定義汽車兩大趨勢的引領下，整個汽車電子電氣架構會不會只剩下中央運算、智慧駕駛和智慧座艙三個域，其餘子系統則統統被整合的局面？」時，Dexin回應，這的確是業界一直在討論的話題，根據他的觀察，這一過程將呈現「兩步走」的特點：首先是汽車的主要功能將被整合在3~5個網域控制站(如座艙/舒適/動力/輔助駕駛/連網)上，之後是否會有更高運算力、更高整合度的中央運算平台出現，目前仍然在討論階段。同時值得關注的是，儘管硬體的整合和軟體附加值的提升現在仍處於「修橋鋪路」階段，但已成必然趨勢。

翟驍曙表示，子系統越來越多的被整合是一個趨勢，最大的驅動力在於成本的節省，以及便於在軟體定義汽車概念下進行部署。因此，目前三個域的架構形態不會是最終版，隨著整合度的不斷提高，最終形態有可能是這三個域融合在一起，變成類似中央行車電腦的形態。

翟驍曙特別提到了與電子電氣架構相關的軟體部分，並指出未來OTA一定會廣泛流行，因為這是所有軟體定義汽車的基本承載工具。將來，汽車透過無線網路就可以對車內軟體實施線上升級，並借此改變或者升級車輛的功能，這是未來汽車的重要特徵，會對車輛提供的服務、軟體發展等方面帶來顯著變化。此外，汽車電子的比重會越來越高，雖然自動駕駛功能的執行機構仍然是車輪、動力系統和底盤，但決策和感測機構佔比將明顯擴大，使得整車電子電氣架構愈發重要。

「伴隨著汽車架構的演進，軟體也在發展，未來軟體的功能和品質將在很大程度上決定汽車的產品體驗，而硬體仍將是支撐軟體運作的重要基礎。」這是高通在談及軟體時表達出的核心思想。

可以從以下幾個方面加以理解。首先，軟體將更多地參與到整車的設計、開發、驗證中，同時將會貫穿到用戶整個用車週期內。過去，汽車製造商並不會過多的考慮軟體，或者把軟體作為打造或定義一輛汽車的核心。現在，整個汽車產業都在朝電氣化轉變，駕乘人員需要知道充電站在哪裡，需要儀錶板的各種資訊，需要能更新用於自動駕駛、數位座艙的電子控制單元等。

但是軟體也離不開硬體基礎支援。如果擁有一台以軟體為中心的汽車，那麼消費者就得需要具有強大運算力、可以執行這些軟體的處理器。總的來說，軟體將協助定義產品性能體驗，但是硬體決定產品的天花板——再強大的功能也要依託硬體的實現，需要成熟穩定的標準化基礎硬體支援，要具備良好的架構設計。

本文原刊登於EE Times China 6月號雜誌

活動簡介

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