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7月30日晚，在纳斯达克的一片哀鸿遍野中，“理想”汽车以11.5美元公开发行。
至此，除了蔚来，美国投资者开始一睹中国汽车业的“理想”。
事实上，自特斯拉对汽车乘用体验颠覆之后，中国新造车者们就被寄予厚望。在此前的募资中，中国造车新势力的“理想”备受国际投资者青睐，获得足额认购并提前结束。
消费者看到的，是越来越简洁的中控台；投资者看到的，是越来越高的单月产量……而在这背后，看不到的，是另一段汽车电子架构研发的向死而生。
01
不可承受之重
1994年，奥迪在日内瓦车展上正式发布首款大型豪华轿车——第一代奥迪A8。彼时，还没有被奉为“灯厂”的奥迪，造出来的豪华轿车上安装的车灯方方正正、进气格栅方方正正，和一个更加方方正正的全铝车身。
后来的八年里，奥迪一共卖出了10万辆A8轿车，这仅仅是中国人民熟知的“方头大奔”（奔驰S级W220）一年的销量。
当消费者被全铝车身、V8发动机吸引来的眼球移向中控时，他们重新想起了被桑塔纳支配的恐惧。
▼ 第一代奥迪A8内饰
数据来源：太平洋汽车网，国泰君安证券研究
大面积的木纹装饰是德国人面对豪华做出的最后妥协，奥迪的工程师试图通过数十个拇指大的按钮来标榜自己作为豪华车的功能丰富。
除此之外，车上有5个ECU，主要用于控制发动机。
简单来说，ECU就是车辆专用的电子控制器。每个车载功能对应一个或多个ECU，比如加热装置ECU、多媒体系统ECU等等。在汽车电子化的初期，只有少量ECU被应用于汽车，这些分散的ECU构成了车辆的电子电气架构。
▼ 大众品牌汽车整车ECU数量超过70个
来源：Kingslayer，国泰君安证券研究
奥迪深知第一代A8 没有真正打动对出行品质要求日益提高的富裕阶层。2002年，第二代奥迪A8来了。
▼ 第二代奥迪A8内饰
来源：太平洋汽车网，国泰君安证券研究
卫星导航、分区自动空调和一整套主动安全系统帮助A8成功跻身全球旗舰豪华车型行列，与奔驰宝马并称BBA，成为德系豪华乘用车代表。
但是奥迪汽车的电气工程团队，此刻却是鸭子划水。
第二代奥迪A8的娱乐系统，是后来沿用十余年的多媒体交互系统MMI：这辆旗舰轿车上的音响、影音播放、导航等一众娱乐系统，都可以通过中控的旋钮和手写板进行操作。即便到现在，车企开始将越来越大的屏幕搬进车内，MMI仍然是许多车主心中最方便的娱乐交互体验。
显然，这不是第一代A8车上5个ECU可以实现的。随着汽车功能的不断创新和升级，ECU数量急剧增多。越来越多的电子装置和线束给汽车装配带来不小困难。
事实上，此时一辆A8车内的ECU已经超过数百个。集中化电子电气架构成为为数不多的解决方案。
DCU域控制器（Domain Control Unit）的概念应运而生。
▼ DCU连接ECU将功能按照域进行划分
来源：2018年自动驾驶实现层级深度分析报告，国泰君安证券研究
在DCU模式下，汽车功能被划分不同领域，例如：动力总成、车辆安全、车身电子智能座舱和智能驾驶等，随后使用更强大的处理芯片控制域内功能对应的ECU。整个架构取代了原先的分布式架构，更加集中化。
▼ 部分车企将ECU进行域的划分
来源：Bosch，国泰君安证券研究
人们的需求远不止如此，除了让驾驶充满乐趣，人们当然还希望手中的方向盘更懂自己——这也是为什么自动驾驶从上世纪九十年代就成为科幻片中的情节标配。
在现实生活中，自动驾驶技术，即车辆按人的指令自动完成驾驶任务。这项技术需要通过摄像头、各种雷达设备、导航系统和各种传感器联动来感知周围环境。在此基础之上，为了使车辆按预定轨迹前进，还需要精准定位、车联网通信以及传感器的复杂运算相结合，而DCU已经不足以支持这一切。
MDC多域控制器（Multi Domain Controller）被创造，用于处理大量数据和进行复杂逻辑运算。MDC的逻辑是通过一块ECU来接入不同的传感器得到的数据，对其进行分析，最终发出控制的指令。与DCU不同的是，DCU是单一模块的域控制器，其对接的传感器是按照功能进行划分的，而MDC中一块ECU会接触不同功能的传感器。
▼ MDC连接传统意义下不同功能的传感器
来源：2018年自动驾驶实现层级深度分析报告，国泰君安证券研究
目前市场中大部分车企都已普遍使用MDC。2018年第四代奥迪A8成为第一款配置L3自动驾驶系统的汽车。它可以在堵车场景下（车速60km/h以下）自行控制车辆转向、加速和制动。L3自动驾驶指的是脱离手脚控制下的安全行驶，驾驶员只需在系统无法控制的情况下接管。它是当下车企研发所能达到的最高级别的自动驾驶。
02
从分散，向集成
麦肯锡在2018年发布的报告中，将汽车电子电气架构分为5个阶段。其中大部分汽车制造商处于由DCU 为主的第三代架构向MDC为主的第四代架构。
▼ 目前大部分厂商处于麦肯锡E/E架构中
第三代到第四代过渡的阶段
数据来源：麦肯锡《汽车软件与电子2030》，国泰君安证券研究
变革的前三个阶段分别对应ECU、DCU、MDC主导的三个阶段。目前大部分车企处于第三代E/E分布式体系并向第四代集中化体系迈步。
尽管通过奥迪A8的迭代我们可以看到车企未来的发展方向和他们为之付出的努力，然而佼佼者特斯拉已经位于E/E架构变革的第四代，并向第五代：大型智能终端不断探索。
▼ Model 3实现向多域控制器阶段的转变
数据来源：特斯拉中文网（冷酷的冬瓜），国泰君安证券研究
早在2014年，特斯拉就为所有出厂的Model S和后续车辆配置Autopilot自动驾驶功能（L2.5自动驾驶）。Model S和后续车型的推出给予了人们对未来智能化汽车的自由畅想。
没有了传统的仪表盘，没有了繁杂的按键，取而代之的是一块17英寸的豪华大屏幕，比常见的单人枕头还要长。只需要轻轻点击即可查看驾驶信息和使用各种功能。美国《消费者报告》称“驾驶这款汽车像使用iPad一样方便。”
这也为车内的电气架构提出了新的考验：从Model S的明显域划分概念，到Model 3真正实现多域控制，特斯拉电子电气架构实现了前所未有的高集成度。除此之外，Model 3还采取了诸多创新技术：
Model 3四大控制器：AICM（辅助驾驶及娱乐控制模块）、BCM RH（右车身控制器）、BCM LH（左车身控制器）以及BCM FH（前车身控制器）控制着整辆车几乎所有功能。
左、右、前车身控制器在印刷电路板上的元件铺贴密度非常高，一块印刷电路板上设计了多颗控制器；而在功能上除了核心控制器之外的的子控制器功能更加标准化，实现了软硬件分离，特斯拉自研的控制器比例超过50%；在形状上Model 3车身控制器的形状并不是传统的规则方形，而是根据控制器所需的高度和面积来决定形状。
▼ Model 3车身控制器的形状不规则
数据来源：特斯拉中文网（汽车小将），国泰君安证券研究
去保险丝化和去继电器化
除了电池内部控制器外，已经将继电器和可熔断保险全部换成了车身控制内集成的电子保险丝盒。采用电子保险丝盒可以更加可靠地控制每个控制器的供电，并对ECU的用电情况进行检测，在必要时对特定ECU进行供电或断电处理。
使用X86架构和自造Linux操作系统
辅助驾驶及娱乐控制模块（AICM）搭载了Intel公司的 Atom A3950 处理器，集成了NXP公司的QorIQ芯片，在性能上有着非常大的优势。
Atom A3950 使用的X86架构可以更好的处理复杂、庞大的指令。它的软件配套、开发工具的配套及兼容等工作已十分成熟。
QorIQ芯片负责车内子系统的通信互联和配置管理，实现边缘设备与云之间无缝且安全的数据流动。
Atom A3950 平台上运行的是特斯拉自己打造的车载Linux系统，使用的软件80%以上为特斯拉自己开发，保障了特斯拉在软件上绝对控制地位。
车载线束总长度降至1.5千米
一辆汽车的内部线束总长度可以超过数千米。线束长度其实是衡量这辆车电子化水平的指标。车辆电子化程度越高，一般意味着车内有更多的电子元件和更多的线束，相应整车重量也会增加。
特斯拉成功的做到了在有限的车内空间和车载重量范围内，使用更少的线束完成尽可能多的元件连接。Model 3 的车载线束总长度与先前车型相比，从3千米降至1.5千米，极大减轻了整车重量。
传统车企一开始对特斯拉的嘲笑、不屑和观望，到头来都变成了在 Model 3 面前的手忙脚乱。
乘用车行业面对的是消费者对于驾乘体验、操控乐趣、道路安全全方位的无限需求，惟有加快研发速度，抢占高进入壁垒的市场份额并以此获得先发优势，才能保持现有的竞争格局。
03
决战云端
预计2020-2030年软件与电子电气架构市场规模复合增速为7%，动力系统2020-2030年市场规模复合增速为15%。
▼ 汽车软件与E/E架构市场
数据来源：麦肯锡《汽车软件与电子2030》，国泰君安证券研究
E/E架构变革的进程与车载以太网的发展息息相关。以太网为汽车信号传输的高速率和高带宽提供保障。
以太网听上去与互联网相似，但它其实是一种计算机局域网技术，通常设备间以线缆相连接构成封闭的内部网络。而互联网则是计算机网络的总称，是一个世界范围的广域网。
以太网为交换机式（Switched Network）通信方式，网络中存在终端节点和交换机节点，所有终端节点都需要经过交换机节点的转发才能进行通讯。终端节点有且只有一个以太网端口，而一个交换机节点有多个以太网端口。以太网能够提供更高的带宽和交换网络，具有非常强大的通信能力。以太网以一对一或一对多两种方式进行通信，一对一的方式中发送节点的报文中涵盖自己和一个接收节点的地址；一对多的方式中发送节点的报文中涵盖自己和多个接收节点的地址。二者都不影响其他节点的通信。
▼ 以太网以交换机式通信方式进行信息收发
数据来源：车载网络杂谈，国泰君安证券研究
可以预见的是，随着更复杂的车载功能上线，一方面，对以太网端口数量的需求会越来越大；另一方面，为了实现车内体验VR，看电影等对设备要求更高的视听娱乐活动，对大带宽的需求也会十分迫切。
▼ 随着车载功能的增加以太网端口数量也在快速增长
数据来源：微信公众号 筋斗云与自动驾驶，国泰君安证券研究
软件开发与热更新是E/E架构变革的另一个重要因素。
面向服务的软件架构SOA（Service Oriented Architecture）将成为未来汽车领域“软件定义汽车”的技术基础。软件定义汽车代表了软件带动汽车技术革新和促进汽车产品差异化的趋势，是汽车智能化与信息化的基础。
SOA架构下，应用程序的组件和功能没有被强制绑定，应用程序的不同组件和功能于结构的联系并不紧密。好处在于应用程序服务的内部结构和实现逐渐改变时，软件架构不会受到过大的影响。
▼ SOA一定程度上实现
软件和硬件的分离
数据来源：联合电子，国泰君安证券研究
热更新技术保证软件开发后的即时更新与应用。热更新，即车辆软件系统的即时更新。厂商远程对车辆进行软件的升级和更新，如同手机升级系统一样方便快捷。
04
E/E变革背后的组件市场机会
在一辆2019年出厂的传统燃油车上，汽车电子产品的成本约为3145美元。到了2025年，这一数字预计将上升至7030美元。汽车电子器件占全部物料零件成本比例也将从16%提升至35%。
增加的部分中，925美元属于自动驾驶，主要器件为传感器；725美元属于数字化，主要器件为汽车电子架构；另外的2235美元属于电气化，主要器件为电驱、车载充电器、转换器和动力系统逆变器。
▼ 汽车电子器件BOM成本占比
由16%提升至35%
数据来源：罗兰贝格，国泰君安证券研究
5G商用脚步渐近，整车制造企业、互联网巨头、电信硬件制造商、传统汽车零部件制造商正在使出浑身解数，意图凭借自主研发芯片和系统打造应用生态。
电子电气架构的变革将同步影响组件市场。DCU、ECU、传感器及其他电子器件市场将进一步发展为更加成熟和独立的市场。
汽车软件和E/E架构组件市场正处于快速扩张阶段。2020年，软件与E/E架构组件市场规模达2380亿美元，其中ECU/DCU市场规模达920亿美元，占比接近40%。
▼ 软件与电子电气架构
市场规模呈上升趋势
数据来源：麦肯锡《汽车软件与电子2030》，国泰君安证券研究
05
结 语
