汽车电子革命系列白皮书 第一期 四大核心技术趋势12.2020 上海 / 中国罗兰贝格洞见 1当前，百年汽车产业与出行行业正经历着前所未有的变革。一方面，汽车作为交通工具行使a点到b点的移动功能，但其安全、交通效率等问题仍未完全解决；另一方面，车内空间和时间几乎没有得到利用，而消费者对于汽车的认知却在持续变化⸺由于未来的车主绝大多数都是智能手机的用户，他们对车的场景化诉求也会受到消费电子领域产品使用体验的深刻影响。因此，未来的汽车不但需要解决安全和移动效率等问题，更需要提供更高的社会效率和更大的社会价值。 面对根本需求的改变，绝大部分车企似乎都在有条不紊地前进。但特斯拉的迅速崛起无疑给行业打了一针强心剂，其领先的底层架构、出色的软件迭代、持续优化的自动驾驶以及最具说服力的销量的快速提升，加速了整个行业的转型与变革速度。 无独有偶，这一轮汽车革命恰逢全球政经与贸易环境迅速变化的窗口期，加之疫情的影响，给原本就尚未完全清晰的技术路线蒙上了一层厚厚的纱布。谁都不可否认数字化和数据给汽车产业带来的价值增量，但在日渐复杂的大环境下谁也无法确定赢家是谁。罗兰贝格对整个汽车行业革命已持续关注多年，一路见证了技术、价值链和企业的变革。与此同时，罗兰贝格持续与行业参与者深度交流合作，总结出我们对于汽车行业变革的独立判断与思考。该系列白皮书将分若干期陆续发布，本篇作为开篇，主要聚焦新四化对产业的价值贡献、电子电气革命的核心技术趋势以及全球贸易大背景下的技术产业趋势。前言封面图片：gorodenkoff productions ou 2目录 0307151/ 新四化(m.a.d.e)对汽车电子的影响 2/ e/e革命的四大核心技术趋势 3/ 总结与启示：技术发展与全球化不确定性共存 3近年来，汽车新四化（罗兰贝格称之为“m.a.d.e”，即m-mobility移动出行，a-autonomous driving自动驾驶，d-digitalization数字化，e-electrification电气化）的发展在全球和中国层面均已形成了鲜明的差异化发展特征，并在各自的技术和商业赛道中以不同的速度“奔跑”。相对于电气化这一涉及到整个汽车产业乃至能源结构变革的趋势，自动驾驶与数字化/智能网联在相辅相成发展的同时也在短期内体现出了不同的商业价值。而共享出行目前依然处于一个资本、需求、政策共同主导的发展阶段，技术创新（尤其是数字化、定制化和自动驾驶）带来的行业变革有望在“下半场”开启；长期来看，出行服务是终局的体现，也是终端消费者的第一触点，而自动驾驶、数字化和电气化则成为关键使能技术。 01这些关键使能技术将带来整车电子电气相关价值的大幅提升。我们预测，汽车电子电气相关的bom（物料清单）价值（不第一部分新四化(m.a.d.e)对汽车电子的影响含电池与电机），将从2019年的~3,145美元（豪华品牌 l1级别adas汽油车）提升至2025年的~7,030美元（豪华品牌l3级别自动驾驶纯电车）。 02其中，大部分的价值增长来自电气化⸺尽管其会为传统燃油车动力电子相关的bom带来大约400美元的成本节降，但电池管理系统与电驱动相关硬软件（例如逆变器、动力总成域控制器dcu、各类传感器）也带来了超过2,600美元的bom价值提升。同时，电驱动系统的价值也将伴随越来越多的高电压电子器件而有所提升，例如obc（车载充电）、逆变器等，这些高功率器件的需求也将带来半导体及其原材料的创新。 03自动驾驶对整车电子电气价值的影响短期上主要体现在传感器、车载计算平台与软件等方面。由于激光雷达仍处于商业化进程中，因此我们在测算中重点关注l3级别的以摄像头为主资料来源：罗兰贝格；图片：waymo01 / 用于移动出行的车辆将具备高度自动化、数字化、电气化的特征，配备适配移动出行需求的高新性能>移动出行是一个由新型用户场景和商业模式构成的生态系统>汽车与这一生态系统的互动是通过具备自动驾驶、智能网联和电气化功能车辆的技术所实现的>仅靠移动出行功能本身而驱动的电子元件需求相对有限立体照相机远程雷达电气动力总成超声传感器信息娱乐系统红外目标探测激光雷达传感器系统先进的地图、互联和导航功能无人驾驶出租车电子电气架构的前瞻科技>移动出行是一个由新型用户场景和商业模式构成的生态系统>汽车与这一生态系统的互动是通过具备自动驾驶、智能网联和电气化功能车辆的技术所实现的>仅靠移动出行功能本身而驱动的电子元件需求相对有限立体照相机远程雷达电气动力总成超声传感器信息娱乐系统红外目标探测激光雷达传感器系统高精地图、互联和导航功能 4资料来源：罗兰贝格汽车电子元件模型 1） 不包括锂离子电池和电机资料来源：罗兰贝格汽车电子元件模型 1） 不包括锂离子电池和驱动电机03 / 电气化技术概述 [2019-2025]02 / m.a.d.e趋势对汽车电子相关bom的影响趋势1) [2019-2025; 美元/车]3,1457,0309257252,2352019燃油车l12025纯电动l3 3,885电动动力总成: 电机控制1)电动动力总成:电池管理1)电池管理系统、电池接线盒、dc-dc转换器、电池充电器逆变器、动力总成域控制器、传感器（如电压、温度、阻抗）内燃机动力总成: 发动机控制、辅助、传动电子控制ecu（发动机控制、变速箱、离合器、冷却、燃油、全轮驱动）、点火线圈、传感器（温度、转速、排气系统、燃油系统）关键动力总成技术领域、系统和子系统相关电子元件bom1)的变化–以豪华车型为例[美元]6402,8757701,860电池管理2019燃油车ice动力系统传动系统辅助电动动力总成2025纯电动车-395 2,235 5要传感器的方案。我们观察到，尽管不同车企在l4/5级别自动驾驶上的技术方案和投资规划尚未确定，l1-3级别所需要的高性能计算平台及基础软件已经成为未来的重点研发与采购需求，且车企（如特斯拉）未来可能采用硬件、软件、车型分别独立研发的理念，因此需要超前设计提供算力冗余的hpc（高性能计算）平台来应对短期的l1-3级别相应方案，尤其是在传感器融合所需的算力方面，并同时为中长期的l4/5方案做预留。我们预测，l3级别相关传感器、hpc以及搭载的软件算法能够带来至少850美元的bom价值提升。 04在智能化与互联互通方面，智能座舱成为短期内车企实现产品差异化且投资回报可观的方案。汽车产品的迭代方式已经从百年前的不作迭代（单产品生命周期）发展至如今的平台化迭代（单平台生命周期）。而随着消费者需求的不断升级，对车载场景、功能和服务的需求将大幅增加（尤其是从消费电子领域转移至出行领域），对产品迭代提出了新的诉求。同时，在全球汽车市场进入下行通道与存量竞争时代的大背景下，对座舱智能化需求的满足将会成为车企竞相争夺的下一个差异化重点。 05值得一提的是，这个差异化并不意味着无法盈利，跨界技术已资料来源：罗兰贝格汽车电子电气零部件模型1）adas或ai驾驶平台利用碰撞监测中使用的数字传感器（如激光雷达、雷达、摄像头等）收集数据进行决策04 / 相关电子元件bom1)的变化–以豪华车型为例 [美元]经为汽车做好了“铺垫”，如高端手机芯片可通过技术改进或外挂mcu（微控制单元）的方案同时解决安全和算力问题，而ota（在线升级）技术尽可能地将底层硬件的生命周期拉长以降低研发与升级成本。 我们认为，电子电气架构改变带来的硬件与软件的价值提升（~510美元）将明显高于纯ivi（车载信息娱乐）系统和connectivity（互联互通）系统（~230美元）。其中，座舱域控制器及基础软件（如os）将成为未来五年的价值高地。 06更加重要的是，日益复杂的智能化迫使车企改变电子电气架构与整体研发模式。电气化与自动驾驶的发展瓶颈仍在核心部件、算法与政策，而智能化则决定了短期的产品、服务以及品牌价值的差异化打造，从而直接影响车企的盈利性与价值链定位。如果车企不关注软件与数据，则会丧失软件与数据本身的利润，以及基于软件和数据的服务带来的可持续利润（10倍于传统硬件的净利润）。对这部分高利润和用户经营权的丧失会增加成为代工厂的概率，即只能依靠制造和销售整车硬件获取低利润。6751,600753754752019l1hpc2025l3底盘刹车系统转向悬架adas传感器 925 6资料来源：罗兰贝格汽车电子元件模型 资料来源：罗兰贝格06 / 相关电子元件bom的变化–以豪华车型为例 [美元]05 / 使用多核soc芯片模组的智能座舱方案在新车销量中的渗透率（2020-2030, %）24y��0%0 0@p`p� 25202020212022202720232024202620282029203020u�`�%0 0@pp�0 262022202120202024202320252027202820292030中国全球1,8302,555901405102019人体安全舒适度电子电气架构智能网联信息娱乐系统2025-15 725 7面对上述m.a.d.e的影响和趋势，全球范围内的车企已经采取行动，并且大部分传统玩家的决策与革新都是渐进的，在大力投资新技术的同时也需要兼顾传统技术的持续改进。显然，从架构入手来解决技术问题是最具长远眼光的，但也面临着能力、资金、时间等风险。与此同时，诸如新冠疫情的“黑天鹅”事件的持续发酵也减缓了车企投资新技术和组织转型的步伐，以保证短期的财务流动性。然而，步伐虽然有所减缓却并没有停止，毕竟车企所追求的全新目标是version 1.0，而 非sop，“先做出来”总比无休止的推延更有意义。无论疫情对未来的影响如何，汽车电子电气革命带来的影响都将持续存在。罗兰贝格从全球和中国大量的项目经验与研讨研究中网罗来自车企、全球领先tier-1供应商、软件供应商、半导体企业等的一线声音，并思考总结出了以下核心趋势。总体而言，技术革新将带来价值链、竞合关系及商业模式的重塑。本期白皮书将首先聚焦四大核心技术趋势⸺eea（电子电气架构）进化、第二部分e/e（电子电气）革命的四大核心技术趋势软件革命、计算芯片分化和功率半导体材料演变。趋势一：重新定义电子电气架构⸺“下一步”是规模化2015年 ，博 世（bosch）提出了众所周知的电子电气架构技术路线图，并描绘了未来电子架构的主要特征及可能的实现时间点。对于这一路线图本身无需再做过多介绍，但其中的两个重要标志性节点依然值得强调，即dcu或hpc的出现，以及统一的基础软件平台的出现，标志着eea的本质进化。尽管由于车企的尊龙凯时人生就博的解决方案各不相同，其对eea进化的阶段定义可能有所不同，但我们认为eea的发展整体会经历三大阶段⸺分布式架构（distributed）、基于域的集中式架构(dcu-based centralized)和基于域融合的带状架构(dcu fusion-based zonal) 。 07eea（电子电气架构）的三大阶段目前，eea的发展现在正处于由阶段一向阶段二转型的过程07 / 电子电气架构路线图资料来源：elektrobit；罗兰贝格中央网关dcuecu特性技术中央集中/带状化未来（长期）域集中下一代(~2021-2025)分布式已实现>分布式控制>多节点>通过中央网关进行互通>80-100 ecus>多个can, lin, 以太网, flexray, most>虚拟化功能由高性能计算机集群执行>基于带状结构的传感器/执行器ecu（独立于域、可扩展）>由高级网关处理高复杂度路由>高性能计算机集群>多个传感器/执行器ecus>每个区域一个can总线>1个以太网主干单一软件平台，完整的硬件抽象层>专用域>dcus功能集成>由高级网关处理dcu之间的路由>4-5个高性能dcus>多个传感器/执行器ecus>每个区域一个can总线>1个以太网主干独立软件平台，有限的硬件抽象层 808 / 特斯拉 model 3电子