图片来源：SYSTEM Plus
本篇是“雪岭 · 自动驾驶”系列文章的第三篇，从本篇开始，该系列文章开始介绍自动驾驶的控制系统：域控制器。
域控制器硬件（上）：域控制器硬件架构； 域控制器硬件（中）：域控制器核心器件（SoC、MCU、SerDes、Switch），关键模块设计原理，技术发展趋势； 域控制器硬件（下）：域控制器的竞争格局，50家国内外玩家的主要产品。
本文为上篇。
说明：本文所讨论的域控制器是指算力大于5TOPS，通过外接摄像头、毫米波雷达、激光雷达等传感器，可以同时实现行车和泊车自动驾驶功能。（不含前视一体机）
01
基本架构
域控制器虽然比较复杂，但是其硬件最核心的主要是3个部分：计算、存储和通信。其基本架构如下所示：
图片参考：《高级别自动驾驶域控制器硬件通用设计规范（2023版）》，图片后处理：雪岭飞花
域控制器的主要性能和BOM成本，也基本上由计算、存储和通信这三部分决定。
细化一些的硬件架构示意图，如下所示：
图片来源：畅行智驾
1. 主要硬件模块
1）计算模块
域控制器经常被称为自动驾驶的“大脑”，“大脑”主要的职责就是计算，因此计算模块当然是域控制器中的最核心的部分，同时也是整个硬件中最贵的部分。
计算模块通常包含下面几种类型的计算单元：
AI处理器：运行深度学习算法，进行大模型的推理计算，实现环境感知和规划算法。这类处理器每家叫法略有不同，例如NPU、TPU、BPU等；
GPU或者FPGA：图像的色彩变换、图形矫正等处理；
DSP或者专用加速单元：专用的算法快速运算；
CPU：逻辑运算和决策控制，主要是高精度浮点数串行计算；
MCU：功能安全相关监控和诊断、车辆控制，具备较高的功能安全等级；
其中，前4个部分通常会被集成到1片SoC（System on Chip）中，使得资源利用更高，综合成本更低，有部分SoC甚至还集成了MCU。
根据不同的计算需求，一个域控制器中可能有多个SoC或者MCU，如下所示：
图片参考：《高级别自动驾驶域控制器硬件通用设计规范（2023版）》，图片后处理：雪岭飞花
2）通信模块
通信模块包括：域控制器对外通信，以及控制器内部的片间通信。
LVDS：摄像头、屏幕等；
Ethernet：激光雷达、区域控制器、T-Box等；
CAN：毫米波雷达、超声波雷达控制器、EPS、ESP、VCU等；
LIN：超声波雷达采用LIN总线就够了；
FlexRay：部分特定控制器；
RS232：导航定位等；
A2B：麦克风、音响、部分传感器等；
控制器内部的片间通信主要包括：SPI、I2C、PCIe、NVLink等。
3）存储模块
存储部分主要包括RAM、eMMC、Nor Flash、UFS等。
4）其他
除了上述三个核心模块之外，域控制器硬件还包括电源PMIC、信息安全芯片、阻容感被动器件、散热组件、外壳、接插件、PCB板等。
2. 域控制器的分类
根据所能实现功能的不同，域控制器的硬件构成差别巨大，其硬件成本可能从数千元到数万元不等。
小算力平台：算力为5-30TOPS，也被称为轻量级行泊一体域控制器，可实现基本的L2功能；
中算力平台：算力为30-200TOPS，可实现高速NOA；
大算力平台：算力在200TOPS以上，可实现城市NOA；
02
小算力平台
1. 主要特点
主要芯片：单TDA4VM、J3/A1000L+MCU、SD5223等；
算力：5-30TOPS；
支持传感器：5~6Camera，3~5Radar；
实现功能：基本L2行泊一体，例如TJA、HWA、APA等；
2. 主要方案
1）单TDA4VM
参考架构如下：
图片来源：https://www.superfae.cn/newsinfo/5296450.html
在国内10~20万价格区间具备行泊一体功能的车辆中，采用TDA4方案的车型占到了40%~50%。
采用该方案的厂家众多，包括福瑞泰克，德赛西威、智驾科技、知行科技、易航智能、东软睿驰、佑驾创新、大疆、百度、纽迈科技等等。
2）J3+MCU
J3内部没有锁步核，因此为了满足功能安全的要求，如果采用J3的话，一般需要外挂一个MCU。
参考架构如下：
图片来源：映驰科技
采用该方案的有佑驾创新（iPilot 2）、映驰科技、纵目科技（Amphiman3000）、四维图新（单J3+RH850）、禾多科技（HoloARK1.0 单J3版）等等。
3）单A1000L
宏景智驾的IDDC产品采用了A1000L方案。
4）行歌SD5223
寒武纪行歌SD5223是面向L2+自动驾驶市场的产品，最大算力超过16 TOPS，单颗SOC可以实现行泊一体的功能，实现自动驾驶系统向5-10万元的入门级车型覆盖。
03
中算力平台
1. 主要特点
主要芯片：方案比较多，例如TDA4VH、J3+TDA4VM+MCU、2*TDA4VM、2*J3+MCU、3*J3+MCU、2*J3+TDA4VM+MCU、Xavier+MCU、J5+MCU、A1000+MCU、Orin-N+MCU等等；
算力：30-200TOPS；
支持传感器：10~11Camera，3~5Radar；
实现功能：高级L2行泊一体，可以实现高速NOA，记忆行车，记忆泊车等；
2. 主要方案
1）单TDA4VH或TDA4VM Plus
算力为24~32TOPS，参考架构如下：
图片来源：https://www.superfae.cn/newsinfo/5296450.html
2）J3+TDA4VM+MCU
福瑞泰克ADC20参考架构如下：
图片来源：福瑞泰克
3）2*TDA4VM
TI官方的双TDA4架构方案：
图片来源：TI
使用该方案的有：百度ANP2.0、大疆（D80）、智驾科技、易航智能（雷诺江铃-羿 、上汽大通等量产使用）。
4）2*J3+MCU
宏景智驾为2021款理想One提供的域控采用该方案。
5）3*J3+MCU
地平线官方提供的参考设计如下：
图片来源：https://blog.csdn.net/Allen_Spring/article/details/129100189
图片来源：https://blog.csdn.net/Allen_Spring/article/details/129100189
图片来源：https://blog.csdn.net/Allen_Spring/article/details/129100189
图片来源：https://blog.csdn.net/Allen_Spring/article/details/129100189
6）2*J3+TDA4+MCU
禾多科技HoloArk 1.0的高配版采用该方案（2*J3+TDA4+TC397）。
图片来源：https://zhuanlan.zhihu.com/p/626178389
7）8650+MCU
图片来源：畅行智驾
8）Xavier + MCU
德赛西威IPU3.0采用该方案。
9）J5 + MCU
地平线官方有参考设计支持，J5一般搭配使用S32G、TDA4等。
使用该方案的厂商有：禾多（HoloArk 2.0）、大陆、纵目科技（Ampheman 8000）、映驰、东软睿驰、佑驾创新等。
10）A1000+MCU
使用该方案的有吉咖智能、德赛西威（ICP Aurora）、清智科技等。
黑芝麻官宣在红旗EQM和江淮思皓品牌中量产该方案。
11）Orin-N+MCU
Orin-N为Orin-X的低配版本。
04
大算力平台
1. 主要特点
主要芯片：多个A1000/A1000Pro/A2000、J5以及Orin-X，配合MCU；
算力：>200TOPS；
支持传感器：10~13Camera，1~5Radar，以及1~3Lidar；
实现功能：L2~L3行泊一体，可以实现城市NOA，AVP等；
2. 主要方案
1）2*A1000 + MCU
黑芝麻提供的双A1000参考设计：
图片来源：https://zhuanlan.zhihu.com/p/626178389
江汽集团、吉利等车企部分行泊一体车型使用该方案。
2）2*J5+MCU
有部分厂家的参考设计如下：
采用该方案的厂家有：采埃孚、东软睿驰、佑驾创新、易航智能等。
理想L8和比亚迪部分车型上使用该方案。
3）Orin-X + MCU
参考架构如下：
图片来源：英伟达
创时iECU采用该设计方案，在智己汽车上量产。
4）2*Orin-X + MCU
德赛西威IPU04采用该方案，在理想L9上量产。
图片来源：德赛西威
博世新一代高阶域控也采用了双Orin方案。
5）4*Orin-X+MCU
蔚来“Adam”计算平台采用4颗Orin。
图片来源：蔚来
6）2*J5+V3U+TC397
该方案的参考架构如下：
7）2*SA8650+S32G274
该方案的参考架构如下：
更换8620+TC377可构成中算力平台
该方案的参考架构如下：
05
舱驾融合平台
除了上述三种不同算力的自动驾驶域控制器之外，最近业内也在讨论舱驾融合，因此，出现了许多舱驾融合域控制器方案，本小节做一下简要介绍。
1. 主要特点
舱驾一体，是指在一个高性能计算单元内，实现座舱域与智驾域的融合，可同时支持智舱和智驾功能。
降低成本：物料方面，相比于多SoC方案，单芯片集成度更高、使用物料更少，且共用一套散热系统带来散热成本下降；
降低通讯延时，优化功能体验：使舱和驾之间数据传输从板间通讯变为片内通讯并共享内存；
优化算力利用率：当前芯片还未做到完全的算力动态分配，但未来会从静态配置的算力迭代至动态分布的算力；
应用层面创新空间更大：舱驾融合后，有助于工程师在整体维度进行功能开发，相互调度各自服务或资源，从而融合出更有创新性的应用；
舱驾融合域控制器的参考架构如下：
图片来源：畅行智驾
2. 主要方案
业内不少厂家提出了各自的舱驾一体方案，有些方案还在论证阶段，仅供大家参考。
1）J5+8295+TC397
2）Orin-X+8295+TC397
3）Thor+S32G+TC397
4）Orin-X/J5+8295+S32G
5）Orin-X+8295+2*TC397
6）8775方案
高通的舱驾融合方案，采用8775或者8x9x系列SoC实现。
7）8295+S32G
该方案主要是零跑在使用。
图片来源：零跑汽车
06
结语
自动驾驶域控制器的硬件架构方案多种多样，具体如何选择，需要依据自动驾驶功能需求和成本空间，以及自身研发团队和合作伙伴的擅长领域，做灵活的选择。
“雪岭 · 自动驾驶”系列文章
（本篇）第三篇：《雪岭 · 自动驾驶(3/10)：控制系统-硬件（上）》
（后续）第四篇：《雪岭 · 自动驾驶(4/10)：控制系统-硬件（中）》
本文内容仅代表个人观点，和真实情况有可能有偏差，仅供参考。如需要相关内容更详细的技术信息，欢迎添加“雪岭飞花”微信（maxhnnl）进一步交流，感谢。
参考资料：
木城，全网最全：自动驾驶域控制器的来龙去脉2023，https://zhuanlan.zhihu.com/p/626178389
《高级别自动驾驶域控制器硬件通用设计规范（2023版）》
https://blog.csdn.net/Allen_Spring/article/details/129100189
我是雪岭飞花，汽车行业24年开发经验，自动驾驶行业发展的见证者和参与者，自动驾驶感知和控制系统资深专家。
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