无人驾驶产业链之域控制器行业深度报告：承启汽车L3时代

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投资摘要

关键结论与投资建议

本篇报告是国信汽车团队前瞻研究系列之七，域控制器系列之一，承接上篇华 为汽车专题，对智能驾驶产业链中核心产品域控制器进行了发展趋势、工作原 理、产品结构、产业链标的深度分析。智能车辆从 L1-L5 进化过程中汽车电子 电气架构从分布式向集中式升级，其中车辆决策层面的域控制器产品是汽车从 L2 向 L3 升级的一大核心要素。期待通过系统梳理汽车智能网联大趋势带来的 汽车架构升级，帮助读者把握新发展趋势下的投资机会。

域控制器的诞生背景：汽车智能网联化带来信息流大量增加，汽车电子电气（EE） 架构将迎来升级，汽车电子电气（EE）架构的变化，形象表达就如同中国古代 历史上社会组织结构的变化，正如社会生产力解放需要从诸侯分封-春秋五霸一统天下的历史必然，要实现无人驾驶终极目标的汽车电子电气架构也发生着 从分布式-域集中式-中央计算式的进化之路。当前全球汽车行业正处于分布式向 域集中式过渡阶段，从全车 100 余 ECU 到 5 个 DCU，控制功能迅速向整车少 数几个区域集成（自动驾驶域、动力域、底盘域、座舱域和车身域），作为“地 方割据势力的决策中心”——域控制器走上汽车电子电气的历史舞台。

域控制器的分类：以博世经典的五域分类拆分整车为动力域（安全）、底盘域（车 辆运动）、座舱域/智能信息域（娱乐信息）、自动驾驶域（辅助驾驶）和车身域 （车身电子），这五大域控制模块较为完备的集成了 L3 及以上级别自动驾驶车 辆的所有控制功能。正如春秋五霸时代的君主专制中央集权郡县官僚制国家在 各国建立，五域集中的电子电气架构并不意味着传统 ECU 的完全消失，只是将 决策和控制功能统一上移至区域内核心的域控制器内，下属 ECU 仅承担执行层 面的功能。

域控制器软硬件机遇：其实域控制器产品本身硬件构成相较于传统 ECU 并无太 大改变，但围绕域控制器的集成功能而附加的软硬件功能是核心增量。集权国 家（域控制器）的正常运行要做出哪些努力？纳才养士（门客三千）——提升 芯片算力；统一文字——建立 AUTOSAR 标准软件架构；修建国家级防御工事 长城——提升系统安全等级至 ASIL D；统一道路系统及车轨——以 CAN/以太 网构建更高效快递的通信网络。而以上这一切努力是国家推行有效变法（车辆 进行 OTA 升级）的基础，谁能够更快推行有效变法（OTA 升级），谁就将获得 最后的胜利（抓住消费者的心） 。

域控制器的未来：完善的域集中式电子电气架构是整车 OTA 升级的基石。正如 中央集权的政策制度开辟了长达千年的封建历史，伴随着芯片算力、系统安全、 软件架构、通信网络的赋能实现软件定义车辆，无人驾驶的画卷徐徐展开。

投资建议：汽车电动化、智能化是大势所趋，在车辆向更高级别自动驾驶进化 过程中，汽车电子电气架构进入春秋时代，发生了从分布式向域集中式的升级， 域控制器（DCU）应运而生，作为车身区域性的“大脑”，DCU 向上接收来自 传感器端的信号，向下发送决策信息给执行系统。DCU 的普及，将带来硬件和 软件的一系列投资机遇。我们基于域控制器产业链进行推荐：

硬件方面——

1） 上游芯片端方面，芯片设计工序多由海外垄断，晶圆生产和封装测试工序 国内代工企业较多，推荐 1）域控制器上游芯片制造工序端的中芯国际 （0981.HK）（海外组覆盖）、封测龙头长电科技（电子组覆盖）；

2） 中游 PCB 方面，推荐 PCB 龙头企业沪电股份（电子组覆盖）、景旺电子（电 子组覆盖），建议关注其他车用 PCB 占比较高的厂商如依顿电子（车用 PCB占比 39%）、世运电路（车用 PCB 占比 36%）等。同时建议关注无源器件 MLCC 产业相关上市公司；

3） 下游控制器总成方面，推荐德赛西威（L3 级别域控制器配套小鹏汽车）、科 博达（车灯控制器龙头，积极布局多种控制器品类）。同时建议关注域控制 器下游核心执行器厂商如线控底盘（伯特利）、ADB 车灯（星宇股份）等。

软件方面——

关于赋能域控制器的各项软件性能升级，包括多融合传感器算法、标准化软件 开发架构 AUTOSAR、系统安全 ASIL 升级、车内以太网应用、整车 OTA 升级 等等，或将带来一系列聚焦算法、安全等计算机和通信企业的发展机遇。

域控制器的背景

无人驾驶是大势所趋

需求方面，随着国内城市化和现代商业化的发展，一方面提高了城市人口，一 方面城市半径不断提升（主要城市半径>25km），居民的生活工作出行距离增加， 等式左边的出行需求是快速增加的。

出行需求的增加必将要求总量和使用效率的提升。公共交通工具方面，公交和 地铁等领域存在短板，2017 年中国地铁运行线路总长度为 3881.77 公里，与美 国仍有较大差距（重铁+轻铁，5799 公里）。同时主要城市每万人拥有的公共出 租汽车数量呈下降趋势。私人交通工具方面，截至 2019 年底，全国机动车保 有量达 3.48 亿辆，其中汽车保有量达 2.6 亿辆，千人保有量达 170 辆，受限于 道路和停车场等土地要素的短缺，城市保有量增长存在瓶颈。

国内居民的出行需求和供给方存在着缺口，这种缺口部分程度削弱了居民的出 行品质，造成拥堵的路上交通和地铁。如何提高现有资源的使用效率是解决出 行矛盾的关键。智能驾驶和共享出行就是谋求提升资源使用率的供给端革命（我 们在 18 年 12 月发布了共享出行行业专题-《共享汽车，非成熟条件下的模式探 讨》），19 年 7 月发布了智能驾驶行业专题-《ADAS+车联网，无人驾驶之路》）。 20 年 3 月发布了华为汽车行业专题-《华为汽车业务现状、竞争格局和产业链 机遇》。根据华为智能汽车解决方案的拆解，未来的智能驾驶产业链将从云-管端三大层面带来全产业链机遇。本篇域控制器深度报告就是从“端”的层面对 其细分核心决策部件进行分析。

无人驾驶催生产业链新机遇

无人驾驶实现需要四步走。我们认为无人驾驶从应用层面可以分为四个阶段，阶段 1是资讯被动侦测期，该阶段主要应用于车载资讯服务；阶段2是资讯互动交换期， 也就是当前所处阶段，该阶段主要应用于 ADAS 等；阶段 3 是资讯主动传达期， 该阶段主要应用为 V2V 和 V2I，融合传感器技术实现车路协同；阶段 4 就是终极 无人驾驶期，无人驾驶背景下车辆运营效率有望大幅提升，该阶段的典型应用就是 共享汽车。

无人驾驶进程中的车辆架构发生较大改变——从 EE（电子电气）到“计算+通 信”。实现汽车软件定义、持续创造价值。传统电子电气架构中，车辆主要由硬件定义，采用分布式的控制单元，专用传感器、专用 ECU 及算法，资源协同性 不高，有一定程度的浪费；计算+通信架构中，旨在实现软件定义车，域控制器 在这里发挥重要作用，通过域控制器的整合，分散的车辆硬件之间可以实现信 息互联互通和资源共享，软件可升级，硬件和传感器可以更换和进行功能扩展。

无人驾驶进程中车辆电子电气架构从分布到集中

汽车电子电气架构奠定车辆底层框架。汽车电子电气架构（Electronic and Electrical Architecture，文中简称 EEA）是由车企所定义的一套整合方式，是 一个偏宏观的概念，类似于人体结构和建筑工程图纸，也就是搭了一副骨架， 需要各种“器官”、 “血液”和“神经”来填充，使其具有生命力。具体到汽车上来说， EEA 把汽车中的各类传感器、ECU（电子控制单元）、线束拓扑和电子电气分 配系统完美地整合在一起，完成运算、动力和能量的分配，实现整车的各项智 能化功能。

无人驾驶进程中的车辆架构从分布向集中发展。全球零部件龙头企业博世曾经 将汽车电子电气架构划分为三个大阶段：分布式电子电气架构-【跨】域集中电 子电气架构-车辆集中电子电气架构，三个大阶段之中又分别包含两大发展节点， 一共六个发展节点，细化了电子电气架构将从分布式向车辆集中式演变的过程。 伴随汽车自动化程度从 L0-L5 逐级提升，目前大部分的传统车企电子电气架构 处在从分布式向【跨】域集中过渡的阶段。分布式的电子电气架构主要用在L0-L2 级别车型，此时车辆主要由硬件定义，采用分布式的控制单元，专用传感器、 专用 ECU 及算法，资源协同性不高，有一定程度的浪费；从 L3 级别开始，【跨】 域集中电子电气架构走向舞台，域控制器在这里发挥重要作用，通过域控制器 的整合，分散的车辆硬件之间可以实现信息互联互通和资源共享，软件可升级， 硬件和传感器可以更换和进行功能扩展；再往后发展，以特斯拉 Model 3 领衔 开发的集中式电子电气架构基本达到了车辆终极理想——也就是车载电脑级别 的中央控制架构。

车辆自动驾驶级别主要参照 0-5 级分类。目前全球公认的汽车自动驾驶技术分级标 准主要有两个，分别是由美国高速公路安全管理局（NHTSA）和国际自动机工程 师学会（SAE）提出。中国于 2020 年参考 SAE 的 0-5 级的分级框架发布了中国 版《汽车驾驶自动化分级》，并结合中国当前实际情况进行了部分调整，大体上也 将自动驾驶分为 0-5 级。

L3 级别是汽车自动化道路的一次跃升。从法规和技术两个维度来看，L3 级别自动 驾驶都是汽车自动化道路上的一大跃升。从法规来看，SAE 和中国《汽车自动化 分级》规定 L0-L2 级别均是人类主导驾驶，车辆只做辅助，L0、L1 和 L2 之间的 差异主要在于搭载的 ADAS 功能的多少，而L3 开始，人类在驾驶操作中的作用快 速下降，车辆自动驾驶系统在条件许可下可以完成所有驾驶操作（作用不亚于驾驶 员），驾驶员在系统失效或者超过设计运行条件时对故障汽车进行接管；从技术来 看，L0-L2 主要运用的传感器有摄像头、超声波雷达和毫米波雷达，L3 及之后原 有传感器配套数量上升，同时高成本的激光雷达方案难以避开，传感器之间的协同 要求提升，多传感器融合算法愈发复杂，所需控制器芯片算力大幅提升。

2020 年是 L3 级别车型量产年。奥迪 A8 是最早实现搭载了 L3 级别硬件的量产车 型，虽然由于法律监管的约束 A8 始终无法向消费者实现 L3 级别功能落地，但其 2017 年推出的 5 摄像头+12 超声波雷达+4 毫米波雷达+1 激光雷达的量产硬件方 案，始终是行业的先驱者之一。奥迪之后，全球多数车企纷纷计划在 2020-2021 年开始正式量产 L3 级别车型，如宝马 iNEXT、奔驰全新 S/C 级等车型。

中国的 L3 量产自 2020 年长安发布的UNI-T 车型始，2020 年是我国 L3 级别车型 的量产年，将先后迎来小鹏 P7、长安 UNI-T、北汽新能源 ARCFOX ECF Concept、 广汽新能源 Aion LX、奇点 iS6 等L3 级别车型的上市。

域控制器自 L3 始进入市场。由于 L3 级别“人车共驾”带来的传感器数量和融合算法 的增加，现有广泛使用的传统分布式电子电气架构面临 ECU 数量增加冗余成本提 升、传感器数据耦合困难、布线复杂度提升、线束成本提升等问题，难以支撑车辆 L3 功能的实现，【跨】域集中的电子电气架构自 L3 起进入舞台。该架构下的核心 处理模块——域控制器开始进入市场。接下来的篇幅我们将围绕域控制器的定义、 作用、原理、分类、结构以及产业链进行展开。

域控制器的前世今生

前世：汽车 ECU 的出现及瓶颈

ECU（Electronic Control Unit）电子控制器单元，又称为汽车的“行车电脑”，它们 的用途就是控制汽车的行驶状态以及实现其各种功能。主要是利用各种传感器、总 线的数据采集与交换，来判断车辆状态以及司机的意图并通过执行器来操控汽车。

ECU 核心在于微处理器。ECU 是汽车专用微机控制器，和普通的单片机一样，由 微处理器、存储器、输入/输出接口、模数转换器以及整形、驱动等集成电路组成。 汽车 ECU 的核心在于微处理器，微处理器包括 MCU、MPU、DSP 和逻辑 IC 等。 ECU 领先企业包括博世、电装、大陆、Aptiv、伟世通等。

ECU 使用范围越来越广泛。1993 年，奥迪 A8 上使用了 5 个 ECU，最开始 ECU 仅仅用于控制发动机工作，随着今天汽车技术的进步，ECU 肩负起了越来越多的 重担，例如防抱死制动系统、4 轮驱动系统、主动悬架系统、安全气囊系统、自动 变速箱都需要单独的控制系统，越来越多的 ECU 出现在汽车上，汽车添加的诸多 设备都需要 ECU 的管理，如今 ECU 已经成为汽车上最为常见的部件之一，依据 功能的不同可以分为不同的类型。最常见的包括 EMS/TCU/BCM/ESP/VCU 等。

ECU 数量迅速增加。随着车辆的电子化程度逐渐提高，ECU 占领了整个汽车，从 传统的引擎控制系统、安全气囊、防抱死系统、电动助力转向、车身电子稳定系统、 车灯控制、空调、水泵油泵、仪表、娱乐影音系统。到现在已经广泛使用的胎压监 测系统、无钥匙进入启动系统、电动座椅加热调节，还有不断成熟、方兴未艾，正 在普及推广的辅助驾驶系统、矩阵大灯、氛围灯。还有电动汽车上的电驱控制、电 池管理系统、车载充电系统，以及蓬勃发展的车载网关、T-BOX 和自动驾驶系统 等等。这些应用带动了电子控制单元 ECU 数量的大幅增加，高端车型里的 ECU 平均达到 50-70 个，电子结构较为复杂的车型ECU 数量或超过100 个。

ECU 增加面临成本和技术瓶颈，域控制器应运而生。自动驾驶要求更高的算力和 更多传感器件，ECU 的增长终将迎来爆发，而传统的汽车电子电气架构都是分布 式的，汽车里的各个 ECU 都是通过 CAN 和 LIN 总线连接在一起。这种分布式的 ECU 架构如果无限制扩张，将在成本端和技术端都面临巨大挑战。

成本端——

1） 算力冗余浪费。ECU 的算力不能协同，并相互冗余，产生极大浪费；

2） 线束成本提升。这种分布式的架构需要大量的内部通信，客观上导致线束成本 大幅增加，同时装配难度也加大。

技术端——

3） 多传感器融合算法需要域控制器的统一处理。ADAS 系统里有各种传感器如摄 像头、毫米波雷达和激光雷达，产生的数据量很大，各种不同的功能都需要这 些数据，每个传感器模块可以对数据进行预处理，通过车载以太网传输数据， 为了保证数据处理的结果最优化，最好功能控制都集中在一个核心处理器里处 理，这就产生了对域控制器的需求；

4） 分布式ECU无法统一维护升级。大量分离的嵌入式OS和应用程序Firmware， 由不同 Tier1 提供，语言和编程风格迥异，导致没法统一维护和OTA 升级；

5） 分布式 ECU 制约软件生态应用。第三方应用开发者无法与这些硬件进行便捷 的编程，成为制约软件定义的瓶颈。

6） 保障汽车安全的需求。随着汽车 ECU 的增多，被外部攻击的可能性也就增多 了，现在的汽车与外部的数据交换越来越多，车联网的发展也给黑客提供了攻 击的可能性，如果还是分布式架构，就不能很方便地把一些关键系统保护起来， 比如引擎控制和制动系统这些属于动力和传动控制方面的。可以单独把这些动 力、传动控制系统组成一个域，通过中央网关与其他域隔离开，使其受到攻击 的可能性减小，同时加强这个域的网络安全防护，这也产生了对域控制器的需 求。

7） 平台化、标准化的需求。集中式的架构相比分布式的架构，需要 DCU 的处理 单元拥有更强的多核、更大的计算能力，而域里其它的处理器相对就可以减少 性能和资源。各种传感器、执行器可以成为单独的模块，这样可以更方便实现 零部件的标准化。DCU 能够接入不同传感器的信号并对信号进行分析和处理， 这样就可以方便地扩展外接的传感器，这样就能够更加适应不同需求的开发， 从而为平台化铺平道路。

总结来说，随着车载传感器数量越来越多，传感器与 ECU 一一对应使得车辆整体 性能下降，线路复杂性也急剧增加，同时分布式 ECU 架构在自动驾驶功能实现上 面临诸多技术瓶颈，此时 DCU（域控制器）和 MDC（多域控制器）应运而生，以 更强大的中心化架构逐步替代了分布式架构。

今生：DCU（域控制器）走上舞台

域控制器将车身划分为多个功能模块。所谓“域”就是将汽车电子系统根据功能划分 为若干个功能块，每个功能块内部的系统架构由域控制器为主导搭建。各个域内部 的系统互联仍可使用现如今十分常用的 CAN 和FlexRay通信总线。而不同域之间 的通讯，则需要由更高传输性能的以太网作为主干网络承担信息交换任务。对于功 能域的具体划分，不同整车厂会有自己的设计理念，图1 给出了一种可能的划分方 法。在每个功能域中，域控制器处于绝对中心，它们需要强大的处理功率和超高的 实时性能以及大量的通信外设。

域控制器网络拓扑架构更为集中。域控制器（DCU，Domain Control Unit）的概 念最早是由以博世，大陆，德尔福为首的 Tier1 提出，为了解决信息安全，以及 ECU 瓶颈的问题。根据汽车电子部件功能将整车划分为车身与便利系统(Body&Convenience)、车用资讯娱乐系统(Infotainment)、底盘与安全系统(chassis and safety)、动力系统(powertrain)，以及高级辅助驾驶系统(ADAS)等五个大域， 大域下面包含各种子域。每个域或子域都有对应的域控制器DCU 和各种 ECU，所 有这些构成了汽车电子电气架构的网络拓扑。利用处理能力更强的多核 CPU/GPU 芯片相对集中的控制每个域，以取代目前分布式电子电气架构。

域控制器降低原分布式 ECU 功能复杂度。域控制器因为有强大的硬件计算能力与 丰富的软件接口支持，使得更多核心功能模块集中于域控制器内，系统功能集成度 大大提高，这样对于功能的感知与执行的硬件要求降低。但是，域控制器的出现并 不代表底层硬件 ECU 的大规模消失，很多 ECU 的功能会被弱化（软件和处理功 能降级，执行层面功能保留） ，大部分传感器也可以直接传输数据给域控制器，或 把数据初步处理后给域控制器，很多复杂计算都可以在域控制器里完成，甚至大部 分控制功能也在域控制器里完成，原有 ECU 很多只需执行域控制器的命令，也就 是说，外围零件只关注本身基本功能，而中央域控制器关注系统级功能实现。此外， 数据交互的接口标准化，会让这些零部件变成标准零件，从而降低这部分零部件开 发/制造成本。

域控制器的分类——经典的五域划分

核心：以博世经典的五域分类拆分整车为动力域（安全）、底盘域（车辆运动）、 座舱域/智能信息域（娱乐信息）、自动驾驶域（辅助驾驶）和车身域（车身电子）， 这五大域控制模块较为完备的集成了L3及以上级别自动驾驶车辆的所有控制功能。

1.动力域（安全）

动力域控制器是一种智能化的动力总成管理单元，借助 CAN/FLEXRAY 实现变速 器管理、引擎管理、电池监控、交流发电机调节。其优势在于为多种动力系统单元 （内燃机、电动机发电机、电池、变速箱）计算和分配扭矩、通过预判驾驶策略实现 CO2 减排、通信网关等，主要用于动力总成的优化与控制，同时兼具电气智 能故障诊断、智能节电、总线通信等功能。

未来主流的系统设计方案如下：

1）以 Aurix 2G（387/397）为核心的智能动力域控制器软硬件平台，对动力域内 子控制器进行功能整合，集成 ECU 的基本功能，集成面向动力域协同优化的 VCU， Inverter，TCU，BMS 和 DCDC 等高级的域层次算法。

2）以 ASIL-C 安全等级为目标，具备SOTA，信息安全，通讯管理等功能。

3）支持的通讯类型包括 CAN/CAN-FD，Gigabit Ethernet 并对通讯提供 SHA-256 加密算法支持。

4）面向CPUGPU 发展，需要支持Adapative Autosar 环境，主频需要提高到2G， 支持 Linux 系统，目前支持 POSIX 标准接口的操作系统。

2020 年 1 月 16 日，由合众汽车工程研究院副院长邓晓光带领团队开发的动力域 控制器搭载哪吒汽车成功，并成功一次通过搭载车辆测试，标志着合众 PDCS （Powertrain Domain Control System）动力域控制器正式进入量产应用阶段。 合众动力域控制器系统采用英飞凌（Infineon）多核处理器 200MHz 主频，具备 DSP 数字信号处理及浮点运算能力，是 Hozon PDCS 的高速处理器。同时，Hozon PDCS 三核并带锁步核的主芯片实现更高功能安全，按照 ASIL C 功能安全等级开 发，仅次于飞机的 D 级，有效保证用户出行安全。V 模型开发，每一步可验证， 软件失效率低于 0.3%，兼具 AUTOSAR 架构+MBD 建模与控制，有效提高软件可 靠性。可实时监控电控系统，智能协调及监控动力输出，提升驾控性能及安全。同 时保护电池安全，根据系统需求，同步优化能量分配、增加续航里程。

2.底盘域（车辆运动）

底盘域是与汽车行驶相关，由传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统共同构 成。传动系统负责把发动机的动力传给驱动轮，可以分为机械式、液力式和电力式 等，其中机械式传动系统主要由离合器、变速器、万向传动装置和驱动桥组成、液 力式传动系统主要由液力变矩器、自动变速器、万向传动装置和驱动桥组成；行驶 系统把汽车各个部分连成一个整体并对全车起支承作用,如车架、悬架、车轮、车 桥都是它的零件；转向系统保证汽车能按驾驶员的意愿进行直线或转向行驶；制动 系统迫使路面在汽车车轮上施加一定的与汽车行驶方向相反的外力，对汽车进行一 定程度的强制制动，其功用是减速停车、驻车制动。

智能化推动线控底盘发展。随着汽车智能化发展，智能汽车的感知识别、决策规划、 控制执行三个核心系统中，与汽车零部件行业最贴近的是控制执行端，也就是驱动 控制、转向控制、制动控制等，需要对传统汽车的底盘进行线控改造以适用于自动 驾驶。线控底盘主要有五大系统，分别为线控转向、线控制动、线控换挡、线控油 门、线控悬挂，线控转向和线控制动是面向自动驾驶执行端方向最核心的产品，其 中又以制动技术难度更高。

（1）线控制动是未来汽车制动系统的发展趋势。汽车制动系统经历了从机械到液 压再到电子（ABS/ESC）的发展过程，未来将向线控制动方向发展。L2 时代的线 控制动可以分为燃油车、混动、纯电三大类，燃油车基本都采用 ESP(ESC)做线控 制动。混动车基本都采用高压蓄能器为核心的间接型EHB（电液压制动）。纯电车 基本都采用直接型 EHB，以电机直接推动主缸活塞。在汽车智能化的趋势下，考 虑到对 L3 及以上等级自动驾驶汽车来说制动系统的响应时间非常关键，而线控制 动执行信息由电信号传递，响应相对更快，刹车距离更短，是未来汽车智能化的长 期趋势。

线控制动系统可以分为液压式线控制动 EHB、机械式线控制动 EMB 两种类型。 EHB 系统由于具有备用制动系统，安全性较高，因此接受度更高，是目前主要推 广量产的方案。由于缺少备用制动系统且缺少技术支持，短期内很难大批量应用， 是未来发展的方向。

线控制动是汽车技术门槛较高的领域，全球主要的线控制动厂家是博世、大陆、 采埃孚等零部件企业。EHB 国外厂商技术发展已经比较成熟，但严格意义讲还不 适应于 L4 自动驾驶，国内此项技术在努力追赶；EMB 还处在研究阶段，目前看较 难有突破。其中，博世的iBooster 是典型的直接型 EHB。iBooster 通常与 ESP 配 套使用，ESP 在iBooster 失效时顶上。不过因为ESP 也是一套电液压系统，也有 可能失效，且ESP 在设计之初只是为AEB 类紧急制动场景设计的，不能做常规制 动，所以博世在第二代 iBooster 推出后，着手针对 L3 和 L4 设计了一套线控制动 系统，这就是 IPB+RBU。

（2）智能化的发展催促线控转向的产生。转向系统从最初的机械式转向系统（MS） 发展为液压助力转向系统（简称 HPS）， 之后是电控液压助力转向系统（EHPS） 和电动助力转向系统（EPS）。 目前乘用车上以 EPS 为主流，商用车以HPS 为主 流，EHPS 在大型 SUV 上比较常见，其余领域比较少见。智能化的趋势下，L3 及 以上等级智能汽车要求部分或全程会脱离驾驶员的操控，对于转向系统控制精确 度、可靠性要求更高高，催促线控转向（Steering By Wire, SBW）的产生。

线控转向（SBW）系统是指，在驾驶员输入接口（方向盘）和执行机构（转向轮） 之间是通过线控（电子信号）连接的，即在它们之间没有直接的液力或机械连接。 线控转向系统是通过给助力电机发送电信号指令，从而实现对转向系统进行控制。 SBW（steering by wire）的发展与EPS 一脉相承，其系统相对于EPS 需要有冗 余功能。目前 SBW 系统有两种方式：1）取消方向盘与转向执行机构的机械连接， 通过多个电机和控制器来增加系统的冗余度；2）在方向盘与转向执行机构之间增 加一个电磁离合器作为失效备份，来增加系统的冗余度。

从厂商角度看，全球 EPS 厂家以博世、捷太格特、NSK、耐世特等国际巨头为主， 其中日本厂家多以精密轴承起家，向下游拓展到 EPS 领域；美国厂家则是 tier 1厂家，横向扩展到 EPS 领域；欧洲厂家类似美国厂家，但是在上游的精密机械加 工领域远比美国要强。相比之下国内企业主要有三家，包括株洲易力达、湖北恒隆 和浙江世宝，但是规模都比较小，技术较落后。

线控转向系统（SBW）由于技术、资本、安全等各方面的要求高，技术基本掌握 在海外的零部件巨头手中，进入壁垒非常高。目前联创电子、浙江万达等国内企业 开始涉足 SBW 领域，国内企业未来有望开拓 SBW 新业务。

3.座舱域/智能信息域（娱乐信息）

传统座舱域是由几个分散子系统或单独模块组成，这种架构无法支持多屏联动、多 屏驾驶等复杂电子座舱功能，因此催生出座舱域控制器这种域集中式的计算平台。 智能座舱的构成主要包括全液晶仪表、大屏中控系统、车载信息娱乐系统、抬头显 示系统、流媒体后视镜等，核心控制部件是域控制器。座舱域控制器（DCU）通 过以太网/MOST/CAN，实现抬头显示、仪表盘、导航等部件的融合，不仅具有传 统座舱电子部件，还进一步整合智能驾驶 ADAS 系统和车联网 V2X 系统，从而 进一步优化智能驾驶、车载互联、信息娱乐等功能。

智能驾驶辅助系统的构成主要包括感知层、决策层和执行层三大核心部分。感知层 主要传感器包括车载摄像头、毫米波雷达、超声波雷达、激光雷达、智能照明系统 等，车辆自身运动信息主要通过车身上的速度传感器、角度传感器、惯性导航系统 等部件获取。而通过座舱域控制器，可以实现“独立感知”和“交互方式升级”。一方 面，车辆具有“感知”人的能力。智能座舱系统通过独立感知层，能够拿到足够的感 知数据，例如车内视觉（光学）、语音（声学）以及方向盘、刹车踏板、油门踏板、 档位、安全带等底盘和车身数据，利用生物识别技术（车舱内主要是人脸识别、声 音识别），来综合判断驾驶员（或其他乘员）的生理状态（人像、脸部识别等）和 行为状态（驾驶行为、声音、肢体行为），随后根据具体场景推送交互请求。另一 方面，车内交互方式从仅有“物理按键交互”升级至“触屏交互”、“语音交互”、“手 势交互”并存的状态。此外，多模交互技术通过融合“视觉”、“语音”等模态的感知数 据，做到更精准、更智能、更人性化的交互。

座舱电子域控制器领域，采用伟世通Smart Core 方案的厂家最多，其次就是Aptiv 的ICC（Integrated Cockpit Controller）方案。其中伟世通的 Smart Core 旨在集 成信息娱乐、仪表板、信息显示、HUD、ADAS 和网联系统。据伟世通称，它具 有很高的扩展性和网络安全的程度，可实现独立的功能域。而 Aptiv 的集成驾驶舱 控制器（Integrated Cockpit Controller，ICC）使用最新的英特尔汽车处理器系 列，可支持到四个高清显示器，可扩展，并且可以从入门级覆盖到高端产品。ICC 在图形（10x）和计算能力（5x）方面提供了实质性的改进，ICC 使用单芯片中央 计算平台驱动多个驾驶舱显示器，包括仪表、HUD 和中央堆栈等。

4.自动驾驶域（辅助驾驶）

应用于自动驾驶领域的域控制器能够使车辆具备多传感器融合、定位、路径规划、 决策控制的能力，通常需要外接多个摄像头、毫米波雷达、激光雷达等设备，完成 的功能包含图像识别、数据处理等。不再需要搭载外设工控机、控制板等多种硬件， 并需要匹配核心运算力强的处理器，从而提供自动驾驶不同等级的计算能力的支持， 核心主要在于芯片的处理能力，最终目标是能够满足自动驾驶的算力需求，简化设 备，大大提高系统的集成度。

算法实现上，自动驾驶汽车通过激光雷达、毫米波雷达、摄像头、GPS、惯导等 车载传感器来感知周围环境，通过传感器数据处理及多传感器信息融合，以及适 当的工作模型制定相应的策略，进行决策与规划。在规划好路径之后，控制车辆 沿着期望的轨迹行驶。域控制器的输入为各项传感器的数据，所进行的算法处理 涵盖了感知、决策、控制三个层面，最终将输出传送至执行机构，进行车辆的横 纵向控制。

由于要完成大量运算，域控制器一般都要匹配一个核心运算力强的处理器，能够提 供自动驾驶不同级别算力的支持，目前业内有 NVIDIA、华为、瑞萨、NXP、TI、 Mobileye、赛灵思、地平线等多个方案。但中间也会有一些共性,比如在自动驾驶 系统中，算力需求最高的当属图像识别部分，其次是多传感器的数据处理，以及融 合决策。以奥地利TTTech 公司的 zFAS（首次在 2018 款奥迪A8 上应用）为例, 这 款基于德尔福提供的域控制器设计的产品，内部集成了英伟达 Tegra K1 处理器、 Mobileye 的 EyeQ3 芯片，各个部分分处理不同的模块。Tegra K1 用于做 4 路环 视图像处理，EyeQ3 负责前向识别处理。

在自动驾驶技术快速发展背景下，国内外越来越多的 Tier1 和供应商都开始涉足自 动驾驶域控制器。

5.车身域（车身电子）

随着整车发展，车身控制器越来越多，为了降低控制器成本，降低整车重量，集成 化需要把所有的功能器件，从车头的部分、车中间的部分和车尾部的部分如后刹车 灯、后位置灯、尾门锁、甚至双撑杆统一连接到一个总的控制器里面。车身域控制 器从分散化的功能组合，逐渐过渡到集成所有车身电子的基础驱动、钥匙功能、 车灯、车门、车窗等的大控制器。

车身域控制系统综合灯光、雨刮洗涤、中控门锁、车窗控制；PEPS 智能钥匙、 低频天线、低频天线驱动、电子转向柱锁、IMMO 天线； 网关的 CAN、可扩展 CANFD 和FLEXRAY、LIN 网络、以太网接口；TPMS 和无线接收模块等进行总 体开发设计。车身域控制器能够集成传统 BCM、PEPS、纹波防夹等功能。

从通信角度来看，存在传统架构-混合架构-最终的 Vehicle Computer Platform 的演 变过程。这里面通信速度的变化，还有带高功能安全的基础算力的价格降低是关键， 未来在基础控制器的电子层面兼容不同的功能慢慢有可能实现。

车身域电子系统领域不论是对国外还是国内企业，都尚处于拓荒期或成长初期。 国外企业在如 BCM、PEPS、门窗、座椅控制器等单功能产品上有深厚的技术积 累，同时各大外国企业的产品线覆盖面较广，为他们做系统集成产品奠定了基础。 而大多数国内企业生产的产品相对低端，且产品线单一，要从整个车身域重新布局 和定义系统集成的产品就会有相当的难度。

域控制器产业链机遇

核心：从生产流程来看，汽车电子控制器产业链主要经历了：晶圆生产、（芯片）封装测试及系统应用（MCU 及各类控制器等）。上游核心产品芯片，决定了域 控制器的核心计算能力，芯片设计层面主要由海外垄断，晶圆代工和封装测试 层面大部分国产化半导体龙头企业具备实力；中游核心产品 MCU（海外为主）， PCB 板（国产化率较高）、无源器件（一定程度国产化）；下游控制器总成厂商 主要是全球零部件巨头企业领先，近年来国内部分上市公司和初创企业逐渐实 现了产品研发和订单斩获。

域控制器硬件拆解

域控制器（DCU）的底层硬件仍然是汽车电子控制单元（即 ECU） ，只是相较于 ECU 而言，DCU 的处理器算力更强、接口数目更多，软件方法更新。但 DCU 和 ECU 外观相似，硬件结构基本一致。

ECU 和 DCU 硬件结构大同小异。如果拆解 ECU 和 DCU 后会发现，二者都是由 印刷电路板、密封性金属外壳、支架、散热组件（风冷或水冷）等构成。大部分 ECU 电路结构大同小异，控制功能的变化主要依赖于软件及输入输出模块的变化， 随控制系统完成任务的不同而存在差异。

汽车电子控制系统主要包括传感器-ECU-执行器。汽车电子控制系统包括硬件和软 件两部分，硬件有电子控制单元（ECU）及其接口、传感器、执行机构、显示机构 等；软件存储在 ECU 中支配电子控制系统完成实时测控功能。

汽车电子控制系统工作原理：输入-转换-处理-输出。

在输入处理电路中，ECU 的输入信号主要有三种形式，模拟信号、数字信号(包括 开关信号)、脉冲信号。模拟信号通过 A/D 转换为数字信号提供给微处理器。控制 系统要求模数信号转换具有较高的分辨率和精度(>10 位)。为了保证测控系统的实 时性，采样间隔一般要求小于 4ms。数字信号需要通过电平转换，得到计算机接 受的信号。对超过电源电压、电压在正负之间变化、带有较高的振荡或噪声、带有 波动电压等输入信号，输入电路也对其进行转换处理。

在微处理器中，首先完成传感器信号的 A/D 转换、周期脉冲信号测量和其它有关 汽车行驶状态信号的输入处理，然后计算并控制所需的输出值，按要求适时地向执 行机构发送控制信号。过去微处理器多数是 8 位和 l 6 位的，也有少数采用 32 位 的。现在多用 16 位和 32 位机。

在输出电路中，微处理器输出的信号往往用作控制电磁阀、指示灯、步进电机等执 行件。微处理器输出信号功率小，使用+5v的电压，汽车上执行机构的电源大多数 是蓄电池，需要将微处理器的控制信号通过输出处理电路处理后再驱动执行机构。

在电源电路中，传统车的 ECU 一般带有电池和内置电源电路，以保证微处理器及 其接口电路工作在+5v的电压下。即使在发动机启动工况等使汽车蓄电池电压有较 大波动时，也能提供+5v的稳定电压，从而保证系统的正常工作，而电动汽车一般 由蓄电池供电。

ECU 就是由 MCU 和外围电路组成。ECU 作为汽车电子控制系统的核心部分，是 嵌入式系统装置，一般由中央处理机（CPU） ，存储器（扩展内存），扩展 IO 口， CAN/LIN 总线收发控制器，A/D D/A 转换口（有时集成在 CPU 中），PWM 脉宽调 制，PID 控制，电压控制，看门狗，散热片，和其他一些电子元器件组成，特定功 能的 ECU 还带有诸如红外线收发器、传感器、DSP 数字信号处理器，脉冲发生器， 脉冲分配器，电机驱动单元，放大单元，强弱电隔离等元器件。整块电路板设计安 装与一个铝质盒内，通过卡扣或者螺钉方便安装于车身钣金上。ECU 一般采用通 用且功能集成，开发容易的 CPU；软件一般用 C 语言来编写，并且提供了丰富的 驱动程序库和函数库，有编程器，仿真器，仿真软件，还有用于 calibration 的软件。 简单来说，ECU 就是由微控制器（MCU）和外围电路组成。微控制器-MCU（Micro Controller Unit），又称单片机（单片微型计算机） ，就是在一块芯片上集成了中央处理机（CPU），存储器（ROM）和输入／输出接口的单元。ECU 的主要部分是 MCU，而核心部件是 CPU。

域控制器产业链梳理

1）硬件部分，汽车电子控制器硬件的核心在于微控制器（MCU）。MCU=CPU+ 存储+接口单元，CPU 即芯片的一种类别。

从生产流程来看，汽车电子控制器产业链主要经历了：晶圆生产、（芯片）封装测 试及系统应用（MCU 及各类控制器等） 。晶圆的原始材料是硅，通过纯化、融解、 注入籽晶、拉出成单晶硅晶棒、硅晶棒再经过切段，滚磨，切片，倒角，抛光，激 光刻，包装后，即成为积体电路工厂的基本原料——硅晶圆片，即晶圆，也就是芯 片制作的原料；芯片厂收到晶圆后，通过使用化学、电路光刻制版技术，将晶体管 蚀刻到硅晶圆之上，蚀刻完成后将单个的芯片一块块地从晶圆上切割下来，并进行 封装测试，这一步芯片制作完成；将发去下游的控制器制造厂 SMT 产线上，进行 PCBA（印刷电路板）。将需要的各种芯片贴装到电路板上，最后进行Housing（外 壳组装）。

总结来看，汽车电子控制器（DCU/ECU 等）产业链上游在于芯片制造（芯片设计 -晶圆生产-封装测试），中游为智能控制器设计制造（SMT 贴片，整合无源器件和 PCB 板），下游是汽车电子终端产品（嵌入式代码） 。产业链企业从上至下包括芯 片设计方、晶圆制造方、外包封测企业、垂直整合芯片制造商、无源器件、电路板 （PCB 板）、MCU 厂商、域控制器厂商。

上游芯片端——域控制器上游的芯片直接反映了技术应用和产品性能，国内在晶圆 代工和封装测试方面都有一定的积累，但在芯片设计方面尚较为空白，而这正是国 内外汽车控制器差距所在。

中游 MCU（微型控制器）端——域控制器中游环节主要是微控制单元（MCU）， 又称单片微型计算机或单片机，是把 CPU（中央处理器）的频率与规格做适当缩 减，并将内存、计数器、USB、A/D 转换、UART、PLC、DMA 等周边接口，甚 至 LCD 驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合 做不同组合控制。MCU可以视为一个小型的控制器，大多数ECU 会基于多个 MCU、 PCB 板进行更为复杂的控制功能设计。

中游 PCB 端——PCB（印刷电路板）是汽车控制器内部元器件电气连接的载体， 主要材料是覆铜板，当前国产化率较高，中国 PCB 厂商在全球占据重要地位。

车用 PCB 板是 PCB 行业的重要应用，2017 年中国 PCB 市场下游应用最多的三 个领域分别是通信电子、汽车电子、消费电子，分别占据了 35%、16%和 15%的 应用比例。汽车电动化、智能化、网联化将加速汽车电子化的进程。Prismark 预 测 2018 至 2023 年汽车智能化中最重要的 ADAS 年均成长率为 17%。根据 N.T.Information 报告，2017 年全球汽车电子产值约 1950 亿美元，每车的汽车电 子价值占比预计为 30%，到 2030 年每车的汽车电子价值占比预计增加到 50%， 汽车电子化程度的不断加深将增加更多的高散热、高多层、高密度 PCB 的需求。

国内 PCB 核心厂商中，汽车业务比例较高的主要有依顿电子、沪电股份、景旺电 子、世运电路和崇达技术，车用PCB 业务比例分别达到了 39%、36%、23%、23% 和12%。

下游客户包括了法雷奥、德尔福、博世、大陆、小糸等国际主流 TIER 1 和特斯拉 等国际整车企业。

盈利能力来看，景旺电子、依顿电子和崇达技术三家 PCB 企业相对较为领先，整 体毛利率均在 30%以上，整体净利率均在15%以上。

中游无源器件端——无源器件分为 RCL 和射频元器件两大类，其中RCL 约占无源 器件的 90%，在 RCL 中，电容、电阻和电感是三种主要类型。电容的主要功能是 旁路、去耦、滤波和储能，产值约占无源器件整体的 66%；电感的主要功能是滤 波、稳流和抗电磁干扰，产值占比约 14%；电阻的主要功能是分压、分流、滤波 和阻抗匹配，产值占比约 9%

电容器（capacitor）主要包括陶瓷电容、铝电解、钽电解、薄膜电容等，其中陶瓷 电容可以做到更小的体积、更大的电压范围，更低廉的价格，在整个电容器领域占 比约 50%，陶瓷电容器中又以MLCC（片式多层陶瓷电容器）为主导（占比超90%）。 MLCC 按出货量排名，全球 MLCC 厂商包括日本村田制作所、韩国三星电机、中 国台湾国巨、日本太阳诱电、TDK 等；而在中国大陆，MLCC 厂商主要有风华高 科、火炬电子、三环集团、宇阳及鸿远电子等。

下游域控制器总成端——域控制器总成的领先企业主要包括博世、电装、大陆、 TTTech、Aptiv、伟世通等国际 TIER 1 巨头，其中奥地利企业TTTech 的自动驾驶 域控制器和奥迪 A8 和上汽进行深度合作，伟世通的座舱域控制器已经在吉利、奔 驰等车企进行装配量产；国内以德赛西威为代表的零部件企业在座舱域和自动驾驶 域方面近年来也和部分造车新势力企业（车和家、小鹏汽车等）建立了配套关系， 其余的域控制器布局企业还有华为、东软睿驰、合众汽车、布谷鸟、百度、环宇智 行、知行科技、海高汽车、领目科技等等。

在自动驾驶域控制器领域，预计未来 Tier1 与整车厂之间将采取两种合作方式。

其一，Tier1 负责中间层以及硬件生产，整车厂负责自动驾驶软件部分。Tier1 的优 势在于以合理的成本将产品生产出来并且加速产品落地，因此整车厂和 Tier1 进行 合作生产方式是必然，前者负责自动驾驶软件部分，后者负责硬件生产、中间层以 及芯片方案整合，比如德赛西威 IPU03S。

其二，Tier1 自己与芯片商合作，做方案整合后研发中央域控制器并向整车厂销售， 例如大陆 ADCU、采埃孚 ProAI、麦格纳 MAX4。

（2）软件部分，软件算法是汽车电子控制器的另外一个核心。汽车软件系统包括 系统软件和应用软件两大部分。

系统软件包括操作系统和一系列实用程序，一般由处理器芯片厂家提供。

应用软件包括：数据采集与过程监控模块、数据处理模块、控制算法模块、执行机 构控制模块、故障自我诊断模块。

随着汽车智能化的不断提高，软件系统越来越复杂，整个汽车软件代码行数在 1000 万以上，软件价值占比不断上升，开发成本占汽车电子系统总成本的一半以上，重 要性凸显。

域控制器带来的硬件升级和附加软件机遇

上一节我们梳理了汽车电子控制器产业链，从硬件上来看，决定各类控制器功能的 核心在于芯片端，域控制器相较于普通 ECU 而言，

在硬件层面：域控制器芯片端发生了 1）从原有的 16Bit 单核处理器升级到多核处 理器；2）算力从低到高升级；3）芯片功能从标准到定制芯片（简单到复杂功能） 升级。此外还有更多的（传感器）输入接口，更为合理的结构设计、散热与电磁 兼容性（EMC）设计。

1） 芯片从单核升级到多核处理器

十年前，大多数汽车电子控制单元一般为16Bit 单核处理器，一辆汽车上平均MCU 个数不足 10 个，而现在一辆车的 MCU 超过了 100 个，高端汽车的 MCU 甚至达 到了 300 个。MCU 数量迅速增长下，会带来很多问题。智

来源：未来智库