芝能智芯出品

汽車行業(yè)從機械硬件主導的“鐵盒子”轉向軟件定義的計算平臺。

● 轉型的核心在于重構汽車電子架構：打破傳統(tǒng)分布式ECU的桎梏，轉向集中式區(qū)域架構，并通過“軟件先行、硬件適配”的模式加速創(chuàng)新。

芯片設計、虛擬平臺、人工智能與安全技術成為關鍵推手，而汽車企業(yè)與供應商的合作關系也在重構。

● 本文將聚焦兩大核心命題：

◎  架構轉型如何重塑汽車產業(yè)鏈？

◎  芯片與軟件協同創(chuàng)新的技術路徑與挑戰(zhàn)，最終揭示這場變革對汽車行業(yè)未來十年的深遠影響。

Part 1

架構轉型：

從分布式ECU到集中式

區(qū)域架構的產業(yè)重構

軟件定義汽車方法的核心理念是：開發(fā)軟件，再根據軟件需求設計硬件，軟件優(yōu)先的方法可以大幅加速汽車技術的推出周期，同時為車輛提供更強的靈活性與可擴展性，SDV架構使得車載軟件可以通過OTA更新，從而避免了傳統(tǒng)硬件更新所帶來的高成本和復雜度。

架構的變化不僅僅是技術上的調整，還意味著車企將要面對從硬件驅動向軟件驅動的徹底轉型。

● 汽車企業(yè)缺乏從零構建軟件生態(tài)的基因催生了三種合作模式：

◎  垂直整合型：特斯拉、Rivian等新勢力自研芯片（如Dojo）與操作系統(tǒng)，掌控全棧技術；

◎  生態(tài)聯盟型：寶馬、大眾通過SOAFEE（嵌入式邊緣開放架構）聯合制定標準，整合Arm、高通等供應商資源；

◎  分層外包型：依賴Tier1（如博世、大陸）提供軟硬一體方案，但逐漸向直接對接芯片廠商（如英偉達、Mobileye）過渡。

通過采用區(qū)域架構，車企能夠將多個功能集成到少數強大的處理器中，從而簡化設計、降低車輛復雜性，并提高性能與可靠性。

區(qū)域架構逐漸成為主流。使用具有強大計算能力的中央CPU，支撐整個車輛的軟件堆棧，區(qū)域架構不僅能減少ECU的數量，降低車身的復雜度和重量，還能夠提高車載系統(tǒng)的性能和可靠性。

區(qū)域架構支持集中式計算平臺，能夠集成更多功能，如AI、自動駕駛、車聯網等，從而為智能汽車的未來奠定基礎，汽車的處理資源被集中到更少、更強大的計算芯片中，進而為高性能計算提供了支持。

NVIDIA的Orin芯片及其繼任者Thor，正成為自動駕駛汽車的標配計算平臺，集中式架構使得原本分布在車輛各個功能區(qū)的計算任務能夠通過更強大的處理器來整合處理，提供高效的計算支持。

軟件定義要求敏捷開發(fā)，但車規(guī)級芯片的認證周期長達3-5年。車企采用“虛擬平臺左移”（Shift-Left）策略——在芯片流片前通過云端仿真環(huán)境開發(fā)軟件，將開發(fā)周期壓縮30%-50%。

傳統(tǒng)域控芯片（如恩智浦S32、瑞薩RH850）面臨算力天花板，而集中式架構需要“車輪上的數據中心級芯片”，英偉達Thor、高通Snapdragon Ride Flex等超算芯片成為新標桿。

● 其特點包括：

◎  異構計算：CPU+GPU+NPU+DPU多引擎協同，滿足自動駕駛、艙內AI等多任務需求；

◎  Chiplet（小芯片）集成：通過UCIe接口將不同工藝節(jié)點的計算單元（如5nm AI加速器與28nm安全模塊）封裝集成，平衡性能與成本；

◎  硬件虛擬化：在單芯片上隔離多個操作系統(tǒng)（如QNX、Android Automotive），確保功能安全與實時性。

未來3年，車載中央芯片的算力密度將超越消費級GPU，但功耗需控制在百瓦級以內。

Part 2

從硬件到軟件：

汽車芯片產業(yè)的轉型與挑戰(zhàn)

軟件定義汽車（SDV）的核心矛盾在于硬件開發(fā)周期長與軟件迭代速度快之間的沖突。

虛擬平臺的使用變得愈加重要。通過虛擬平臺，開發(fā)人員可以在物理芯片和硬件準備之前進行軟件開發(fā)、測試和驗證，從而縮短開發(fā)周期并降低成本，虛擬原型已經成為加速硅片和軟件開發(fā)周期的重要工具，特別是在汽車行業(yè)，虛擬平臺的應用使得汽車開發(fā)周期縮短了兩年。

基于統(tǒng)一的虛擬平臺進行設計驗證，從而實現跨廠商的技術融合，虛擬平臺在汽車芯片級的應用，能夠讓多個供應商的芯片在一個統(tǒng)一的架構上并行工作，極大地提高了設計的靈活性和可擴展性。

◎  Arm的虛擬化方案已幫助車企將開發(fā)周期縮短了兩年，ISA奇偶校驗確保云端虛擬環(huán)境與真實硬件指令集的一致性，避免軟件移植風險；

◎  多層級仿真從RTL（寄存器傳輸級）到系統(tǒng)級行為模型，覆蓋了從芯片到整車的全棧驗證。

Cadence的案例顯示，使用虛擬平臺可以將ADAS算法驗證效率提升70%，同時降低50%的物理測試成本。

車載AI目前主要應用于感知層，如攝像頭目標識別和雷達數據融合，下一階段的發(fā)展將向端到端自動駕駛和個性化智能座艙躍進。

端到端自動駕駛取代了傳統(tǒng)的模塊化架構（感知-規(guī)劃-控制），通過Transformer模型直接學習傳感器輸入到車輛控制的映射關系，提升了復雜場景下的泛化能力。

Waymo和特斯拉FSD V12已經在這方面進行了實踐。生成式AI座艙基于大語言模型（LLM）構建車內智能助手，實現自然交互和場景化服務推薦，如充電與會議日程聯動，其算力需求高達50-100 TOPS（AMD數據）。

駕駛員監(jiān)控方面，歐盟NCAP 2026要求深度集成DMS（駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)）與ADAS，通過視覺和生物信號（心率、疲勞度）實現L3級人機共駕責任切換。

集中式架構在提高效率的同時，也帶來了攻擊面指數級擴大的安全風險。2023年豐田的API漏洞導致200萬輛汽車數據泄露，暴露出軟件定義汽車的安全短板。

● 行業(yè)應對策略包括：

◎  硬件信任根（Root of Trust），在芯片層面集成安全模塊（如英飛凌OPTIGA），實現密鑰存儲與加密加速；

◎  零信任架構基于微隔離技術，對車內網絡通信進行動態(tài)權限驗證（大陸集團已部署）；

◎  預期功能安全（SOTIF）針對AI算法的不可解釋性，構建對抗樣本訓練與實時監(jiān)控體系。

軟件定義汽車的本質是一場“汽車工業(yè)的IT化革命”，終局并非簡單的“手機加輪子”，而是構建一個“可進化、可連接、可盈利”的移動服務終端。到2030年，軟件服務收入將占車企利潤的40%。

● 這為產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)帶來了深刻的啟示：

◎  汽車企業(yè)必須從“制造公司”轉型為“軟件+數據公司”，自研操作系統(tǒng)和中間件，掌控用戶體驗定義權；

◎  芯片廠商需跳出“算力軍備競賽”，轉向開放異構架構（如RISC-V車用生態(tài)），并提供全生命周期開發(fā)工具鏈；

◎  供應商應聚焦差異化IP（如AI加速器、安全模塊），以Chiplet模式嵌入主流計算平臺。通過這些措施，汽車行業(yè)將迎來更加智能化和安全的未來。

小結

軟件定義汽車的到來，標志著汽車產業(yè)的一次深刻變革。通過集中式、區(qū)域化的架構設計和軟件優(yōu)先開發(fā)的策略，SDV不僅優(yōu)化了汽車的硬件設計，還加速了技術的迭代更新。

對于芯片產業(yè)而言，轉型帶來了巨大的機遇與挑戰(zhàn)。從智能傳感器、計算平臺到安全芯片，整個產業(yè)鏈都需要在創(chuàng)新和協作中迎接未來的挑戰(zhàn)。

       原文標題 : 軟件定義汽車將如何引發(fā)從芯片到架構的變革？