8月26日，由盖世汽车主办的“2021行业首届智能汽车域控制器创新峰会”于上海汽车城瑞立酒店隆重召开。本次会议持续两天，将围绕智能汽车、智能驾驶域控制器、智能座舱域控制器、底盘及车身域控制器、智能驾驶计算平台、电子电器架构、软件定义汽车、车规芯片等行业焦点话题展开。会议期间，长城汽车智能驾驶架构总监董作民发表了《智能驾驶域控制器硬件架构》的主题演讲。
以下为演讲实录：
各位下午好，我来自长城汽车，今天给大家分享的话题是“智能驾驶域控制器硬件架构”，因为我本身是做底盘安全的，大概有十几年的工作经历，加入长城以后也是做自动驾驶，所以更希望分享的是自动驾驶控制方面的想法。
谈到域控制器，其实打开来看，功能和场景还是非常复杂的，怎样提供给消费者安全可靠的舒适功能是最关心的要点。
从行驶域来看，首先开发的是高速公路的功能，比如说高速公路单车道巡航，自动变道。今年4月5R1V系统在摩卡这个车上量产，目前口碑还是相当不错的。那么下一步我们会开发什么功能呢？仍然是高速公路场景自动导航辅助驾驶，从这个功能慢慢会扩充到城市快速路以及城区工况。
在这一方面，我们遇到很多挑战，例如如果离开了高速公路到了城区工况，有交通等路口、自动过收费站、行人避让、交通拥堵情况下的防加塞等功能，包括驶入驶出环岛，在这些方面我们都面临挑战，这对自动驾驶传感器、融合感知系统等都提出了很多的挑战。首先是视觉系统，能不能对红绿灯，包括复杂路口、交通标识、地面标线、施工标志等等进行非常好的性能感知。
再说泊车域产品，包括APV以及明年量产的记忆泊车，这里也包括路面停车场、空旷场地、地下停车场和停车楼等等。
传统的域控制器很多是基于传感器、雷达传感器和摄像头传感器，大家知道1R1V系统能够实现TGA等功能，不需要域控制器，但是最大缺点是不支持OTA升级。因为NCAP是一直迭代演进的，如果想瞄准未来的NCAP需要对控制软件功能算法进行升级，传统的基于传感器的设计方法是无法实现OTA升级的。
传统的方法好处是成本低，感知融合规控是分布式架构，对AI算力要求并不高。路线二是现在发展的趋势，也就是自动驾驶域控制器，我们也是从高速场景为基础逐步向城市快速路城区场景进行拓展，我们希望域控制器可以实现，架构不变，增倍算力和传感器实现OTA升级。因为域控制器为了实现更多功能的引入会接入更多的传感器，不管是视觉传感器，还是雷达传感器，或是激光雷达传感器，域控制器都需要有很强很丰富的接口。
高速场景从传统的单车道行驶，高速公路有变道、半自动变道、全自动变道，高速公路自动上下匝道，高速公路切换，这样的场景对AI算力就更高了，可能需要更多视觉摄像头和激光雷达信号分析处理，算力可能会达到120-140Tops。
总的来说，路线一硬件配置雷同，ODD限制多，对中国特色场景的开发滞后，缺乏功能体验差异化。路线二，统一架构，硬件能力提前预埋，通过软件升级，逐步拓展ODD，可实现差异化体验。
这是关于分布式EE架构，一个简单的例子是传统L1功能、ADAS功能、BSD盲区检测，ACC和AEB其实主要功能是基于雷达的，因为雷达在纵向距离感知精度相当高。LKA横向控制强向感知是摄像头，摄像头在车道线的感知，对横向距离探测方面有很高的精度，比如说车道线保持和车道偏离预警是由摄像头来控制，分布式是靠传感器，不需要域控制器。到右边集中式CC架构就引入了智能驾驶控制器了，它就有一个比较强大的计算平台，集成了传统的ADAS L1功能，ACC、AEB、TJP、HWP、NOH等等，整个大的平台实现了规控算法、感知融合、AI，我们也把摄像头输入的信息进行SOC和AI芯片的处理，实现了目标的检测，这些都集中在一起，统称为域控制器。
智能驾驶从分布式架构走向集中式架构是大的趋势，长城在域控制器的想法，可能不光在车端打造域控制器，满足自动驾驶的需求，其实更多是域控制器需要和云端进行很好的协作。举个简单的例子，虽然自动驾驶实现了很多功能，但是我们的功能并不非常地完善，不管是Tesla2018-2019年发生碰撞的事故，还是国产新势力的车发生的一些碰撞事故，实际上说明我们的感知系统或是规控算法肯定是出现了问题。如果摄像头连前面一台不标准的车都感觉不到的话，那发生碰撞就是不可避免。那如何在量产车以后对不同传感器，尤其对视觉摄像头感知功能的算法进行进一步提升，对模型算法进行提升，我们觉得和云平台进行很好的互动是分不开的。
长城想打造的是量产车以后都需要有数据回传功能，当然底盘信号是可以触发进行上传的，除此之外，实时图片信息也要进行上传，因为图片信息是非常重要的资源。有了这些图片资源上传到云端，在云平台上进行标注训练模型，优化算法，最后将最新模型部署到车端以提升感知能力，实现各个算法的迭代。
总结来说，当前L1、L2的主流架构ADAS向上演进已经遇到瓶颈，无法平滑演进。集中式架构是智能驾驶技术的发展方向，提供可持续扩展的计算能力。集中式架构硬件实现感知共享、算力共享、电源共享等，软件统一架构，支持功能不断进化。
这里收集了关于主流AI SoC芯片发展，主要来自于国外芯片供应商，包括TI、高通、Tesla、英伟达，从最近这几年开始，国产芯片头部公司也在迅速的崛起，有地平线、黑芝麻、华为，长城作为主机厂是非常包容的，这些芯片都在我们长城做域控制器开发的考虑范围之内，我们非常希望和各个主流的芯片供应商有紧密的合作共同打造完整生态链的控制器系统。
目前来说，L2和L2+需要10TOPS就足够了，主要是1R多V方案，到L3可能需要30TOPS，到L4扩展到城市场景可能需要200-300TOPS，是这样一个分布。
这一页是我们内部进行的总结分析，对于芯片发展，我们从两个维度来进行评估。横坐标考虑的是每瓦多少TOPS，主要考虑芯片功耗的性能。纵坐标主要是算力，越往上算力越高。当然对长城来说，我们更希望用到的芯片是功耗要低、算力要大。当然要想满足这个要求，肯定成本也会随之提升。长城汽车目前主流的车型都在10-20万价位之间，20万以上的车型不是特别多，基于这个考虑，我们可能更加注重安全可靠、高性价比。
大算力计算平台复杂度较传统ECU数倍提升，也面临着多重挑战。比如说笔记本电脑到服务器，这是有很大差异的，这个毋庸置疑了。作为传统的ECU和大算力平台在这块也是有很大的区别，比如说器件数、PIN布线、焊点、PCB层数、整机功耗、EMC强度和单板面积等等，我们希望这方面有很大的提升。总的来说，大算力平台在四个维度，功耗挑战、散热挑战、电磁兼容挑战和质量挑战。
关于域控制器，长城自身也在开发，基于我们的经验，我们认为域控制器的设计有这么几个重点环节：1、电路分析仿真，就是设计选型的时候，通过对电路的分析，确认各个器件的参数；2、电源完整性分析与仿真；3、信号完整性分析与仿真；4、WCCA分析仿真；5、可靠性设计，包括震动、跌落实验、扭矩应力实验和控制器热仿真。
目前来看，随着大算力芯片的应用，域控制器的发展功耗也是越来越大的。从一二十瓦到五十瓦，再到现在两三百瓦都有。我们认为，域控制器仿真温度设计是非常重要的环节，尤其是车辆模拟仿真温度都是在85度左右，这个挑战是蛮大的，首先对PCB板上芯片进行仿真，有超标的或者有比较高的都会标红，另外在盖板上也会对温度进行仿真。
主流域控制器的散热方式，一个是被动散热，主要是通过散热格栅进行自然的风冷。第二和第三个是常见的风冷被动散热。第四个是液冷，液冷我们尽量不想考虑，因为液冷散热模式确实带来了很多额外的成本。
关于硬件架构，高级程、高算力、接口开放，这是终极目标。对于芯片来说，CPU处理器、AI处理器、图象处理器、存储处理器等集成为一体我们叫SoC。另外我们有开放接口，对多种传感器，视觉也好，激光雷达也好，超声波雷达也好，都有很好的接口，还有车机信息娱乐系统IVI，我们发现很多SoC芯片除了NPU，也是带有GPU的，但是也有极个别的不带GPU，因此在环视泊车领域，如果是做环视的图像要进行拼接渲染的话，可能还是需要从域控制器把这个信号输入到座舱，座舱那边提供GPU进行拼接渲染，所以这块ADAS域控制器和座舱也需要比较好的对口。
这里提到了从操作系统到云服务的开放式软件平台，作为主机厂，我们第一步更多是放在应用层，现在很多算法和ACC、AEB、高速公路上的变道辅助等等现在都是自己开发，但是我们也会逐步往下渗透，渗透到中间件，目前来说长城已经有了中间件，但是中间件还处于测试阶段，可能有些还需要不断完善和提高的地方。我们也是非常包容的心态，希望和在座各位供应商Tier1个Tier2合作把中间件打造好。
除此之外，域控制器的安全性是非常重要的，最近工信部都发布了对应的法规，就是说怎么样把自动驾驶的相关数据进行保密、加密和非敏感信息不外传，我们这边也需要做更多的工作，尤其是防黑客的工作。最近有些报道，国外有一家主流主机厂，黑客高手是可以通过攻击对它的刹车和加速油门踏板进行控制，这是非常不得了的，所以说我们在这块是需要进行非常好的预防。
除此之外，还有MCU、AP，目前很多硬件开发商和软件开发商都具有这样的能力，这一点我们也不是特别担心，我们始终抱着包容态度，我们一起把这个工作做好。
智能驾驶构筑高安全、确定性、低时延等核心能力，很多内部的通讯、延迟都是在微秒级和毫秒级，这块我们还是很有信心的。另外是安全可靠形式化验证、安全隔离等等，开放架构，兼容AUTOSAR，支持开源生态，这都是我们的一些目标。
最后讲一下Fail -Operational双ECU架构，我们规划到明年年中会有一款带有冗余设计的SOP，正常情况下是主控单元来控制，一旦主控单元失效，功能会向下降维，备份控制器会进行接管，同时也提醒驾驶员。
因为引入了冗余设计，实际上不光对硬件架构，对整车架构和传感器布置也要考虑冗余，实际上我们的传感器还是蛮多的，长城也会考虑怎样合理布置传感器，采用双电源策略或是双通讯架构，来保证某一个传感器失效的情况下，剩余传感器还能继续工作。
总结一下，车规标准化安卓平台是车企构筑未来竞争力的关键。我们是想掌控智能驾驶主动权，这是目标，但是也不排斥合作，我们鼓励竞争，但是更期望合作，就是和我们Tier1、Tier2分工合作，聚焦所长，车企与伙伴商业双赢，专注场景应用和体验构建核心能力，统一技术语言，提升效率缩短TTM，不同车型异步开发，开发和语言两代并进。
我的演讲就到这里结束了，谢谢各位。
