近日，黑芝麻智能聯合智猩猩策劃推出的「黑芝麻智能公開課跨域融合專場」順利完結。黑芝麻智能系統架構總監仲鳴著重講解了基于C1200家族芯片的安全智能底座實現，以及面向高、中、低配車型的安全智能底座參考方案。本文是黑芝麻智能仲鳴的主講實錄整理。
仲鳴：大家好，歡迎參加黑芝麻智能公開課。本次公開課的主題是《安全智能底座：智能汽車跨域融合安全新架構》。
我是來自黑芝麻智能的仲鳴，負責系統架構相關的工作，主要關注芯片的內部結構、系統級應用，以及量產項目的支持。今天我將給大家分享黑芝麻智能對全新電子電氣架構的一些構想，以及用于這個架構下的安全智能底座方案，和大家一起分享我們的思考以及成果。
首先，我會給大家介紹汽車智能化技術的演進和安全挑戰，圍繞汽車智能化行業的現狀，從頭分析行業目前遇到的痛點，并且從趨勢中發現其演進方向。然后，我們會從演進方向，思考如何解決前面提到的這些痛點，如何從這些痛點中總結出安全智能底座這個概念，為什么我們要提出這個概念，以及如何實現它，并提供參考設計來幫助大家解決這些問題。
基于這個概念，我會介紹黑芝麻智能使用C1200系列芯片構建安全智能底座的參考設計。同時也會詳細介紹參考設計里面的軟硬件結構，幫助大家理解安全智能底座到底是什么。
此外，我會通過對高、中、低配車型安全智能底座實施方案的分析，讓大家了解安全智能底座帶來的好處是什么。最后，會基于安全底座來探討未來電子電氣架構的發展方向。
汽車智能化技術的演進
智能化汽車的發展離不開數字化座艙和大模型的推動。
從數字化座艙開始，數字液晶儀表到更大的屏幕，再到語音識別、語音交互、駕駛員監控、艙內的交互，和以DeepSeek為代表的大語言模型及下一代視覺語言模型，這些算法給人們帶來了更好的座艙擬人化交流體驗，越來越多的車型需要借助ADAS控制器的算力，為座艙的交互提供更高的計算能力。
輔助駕駛在不斷的提升智能化水平的同時，對AI算力需求呈現著數量級的增長。從傳統CNN方案到BEV算法，再到現在的Transformer模型，結合語言模型、視覺語言模型和多模態大模型，實現端到端的輔助駕駛，并且衍生出像VLA的輔助駕駛大模型。隨著算力的不斷提升，世界模型也會在未來幾年內逐步進入端側的部署。
除了座艙和輔助駕駛，我們看到智能底盤也在不斷的變革。基于深度學習的預測控制、駕駛員偏好學習，和大數據的電池電量管理，同時結合視覺感知的一些魔毯功能，這些都在逐步的集成到智能底盤里去。使得座艙、輔助駕駛以及底盤多個模塊之間產生更多的耦合，每一個模塊都在快速的迭代發展。
從近幾年汽車電子電氣架構的演變過程來看，這是一個漸進式的變化，并不是一蹴而就的，從2015年開始的分布式的電子電氣架構，到2020年的域集中式，再到2025年的車輛集中式。
在最早2015年的分布式架構里，所有的控制器基本上都掛在大量的CAN總線矩陣里，它的帶寬很低，交互相對比較少，無法實現多種多樣的信息數據交互，基本上每個功能都是相對獨立的。
從2020年開始，各家的控制器開始逐步過渡到域控制器的概念，ADAS域控制器、座艙域控制器、車身域控制器，層出不窮。每個控制器里面都會包含SoC和MCU，并且連接這個域所需要的傳感器，在每個域內部形成了一個相對獨立的功能。各個域之間通過網關形成了一些新型的網絡，通過這樣的一個骨干網絡，以SOME/IP、DDS、讀IP等通信協議、通信中間件來實現數據的互通以及互操作。
近幾年開始，區域控制器的概念誕生。它將傳感器以物理位置的方式就近接入，連接到更寬或者更快的骨干網絡上，然后統一匯總到中央計算單元。這樣的話，中央計算單元就包含了輔助駕駛、智能座艙等功能，集中式的解決了散熱、通信等問題。同時，近距離的連接也帶來了更高的通信帶寬和更靈活的軟件方案，讓軟件定義汽車更容易實現。
進一步來看當前的演進過程，從域控制器過渡到中央計算單元，中央計算單元實際上是在物理上集中了各個重要的計算單元，包括智能網關、座艙域控、輔助駕駛域控以及部分區域控制器的中央計算部分。這種物理上的集中，最直接的影響是帶來通信距離的縮短，最直接的優化是通信帶寬的數量級提升。
從最早的CAN-FD和千兆以太網，升級到D2D、萬兆以太網、PCIe、CXL、UCIe等各種各樣的先進接口。 常見的PCIe帶寬可以達到4GB/s、8GB/s甚至更高，D2D接口可以帶來幾十個GB/s的通信帶寬。有了大帶寬的通信接口，我們就可以傳輸圖像、多種多樣的數據，并且可以達到實時。這其實就是集中式架構帶來的一個最直接的好處。
目前，在整個行業里通過一顆芯片去實現車輛集中式，其實是相當有挑戰的。因為車型里面有高、中、低配，它的各個功能模塊，所需要的計算單元是不一樣的，每個芯片公司所擅長的領域也不完全一樣。所以我們看到在集中式架構里，高端車型會維持多個芯片一個組合的形式。而在中端和低端的車型里面，我們看到也還是有機會通過一個芯片去實現的。
汽車智能化的發展挑戰與安全智能底座思考
看完了電子電氣架構的演進過程，我們再來對照下當前行業的發展情況。一個是智能化的加速，另一個是產業的加速。
智能化加速其實是整個汽車行業和消費類行業功能上的對標，汽車行業相比于消費類行業是有一定的性能差異和時間差異的。同樣性能的芯片，在汽車行業往往會比消費行業晚大概一年以上。不管是娛樂的平板，還是輔助駕駛的AI芯片，汽車車規的芯片應用往往晚于消費類的。消費類有相當多的一些功能或者說應用，相對會落后大概半年到一年的時間才能上車。
這里面有幾個原因，一個是車規工藝的時間點相對晚，另一個是汽車行業開發周期更長。目前最新的車規工藝剛剛升級到5nm，消費類的工藝已經達到3nm甚至更先進。而芯片流片產線要從5nm升級到3nm，還需要一定的時間去做車規認證。此外就是開發周期，汽車行業的開發周期明顯長于消費類，它的關聯件眾多，開發流程相對更復雜。在正規流程里，每個車型至少需要一年以上的開發周期，輔助駕駛的驗證周期也會有更長的時間。
在國內，大家可以看到車型不斷推陳出新，新的品牌層出不窮。每個車型的生命周期很短，它的各個模塊可能都需要重新開發，因為整個行業也在增加新的應用和新的功能。這些新應用和新功能對芯片的算力、加速器的種類也都有新的要求。這就導致每個車型都需要重復做開發，每個車型的開發費用相對收緊，導致重復造輪子的現象非常明顯。
所以，我們看到了行業發展存在的一些問題，包括實際應用中軟件虛擬化帶來的安全風險，域和域之間的隔離壁壘仍然較高，很難去做更深度的功能融合，導致一些軟硬件的重復開發。
比如我們看到有一些車，它的行車記錄儀攝像頭和前置攝像頭是獨立的兩個，其實它們完全可以復用同一個攝像頭去實現。此外，使用非車規的娛樂系統也帶來了非常多的安全性問題。所以我們需要一個安全底座，去保證所買到的這些量產車型在駕駛過程中足夠的安全。
在輔助駕駛方面，AI芯片型號也在不斷迭代，算力有幾百T、上千T的。另外，我們看到座艙系統的娛樂和游戲需求也在不斷提升，所以升級迭代的壓力將會持續多年。
基于前面的行業觀察，我們總結出以下幾個方向：
（1）高端和旗艦車型，它們追求的是更高的性能和功能，需要用行業最先進的制程和最復雜的封裝工藝，有可能會有更高的能耗。
（2）高性價比和入門車型，它們追求的是更高集成度，功能相對固定，所以功耗相對更低，需要的是更成熟的工藝，更高的集成度，而不是越來越多的功能。
這兩個方向本質上是背道而馳的，也對大家的開發和整個系統的定義帶來了非常大的困擾。我們如何去解決這樣的矛盾呢？
基于C1200家族的安全智能底座實現
這里我們提出了安全智能底座的概念。一個是面向高端旗艦款車型，一個是面向于入門的性價比車型。
采用C1236芯片作為安全智能底座，在高端車型里面配合平板化的影音娛樂系統，以及逐漸算力化的輔助駕駛芯片，可以將多個系統在中央計算單元中有機的結合在一起。
對于入門款車型，我們可以采用C1296或C1236芯片，以最高的集成度、最高的性價比，來實現入門款車型的所有功能，包括儀表、入門級的座艙娛樂系統、行車輔助駕駛和泊車輔助駕駛。
我們基于C1200家族芯片提出了安全智能底座的概念，采用C1236和C1296兩款芯片來實現安全智能底座，為整車提供數據交換、儀表控制、熱管理、基礎L2輔助駕駛等功能。后續我會給大家展開講解方案的細節。
在今年4月底的上海車展上，黑芝麻智能和英特爾聯合發布了下一代智能艙駕融合平臺，也就是安全智能底座的參考設計方案。
在現場，我們展示了一個安全智能底座的參考設計。在這個平臺里，C1236作為安全智能底座發揮了重要作用。在現場演示中一共有五塊屏幕，分別是儀表、DMS/OMS、BEV感知用于輔助駕駛、中控娛樂屏和3D的AVM顯示屏。這些屏幕都由一個中央計算單元來獨立驅動，其中黑芝麻智能負責安全顯示和輔助駕駛部分，英特爾負責高端的影音娛樂部分。
我們可以看一下上面的系統框圖。這個系統里包含了三個主要的芯片，一個是英特爾最新的車規座艙芯片，一個是黑芝麻的A2000，還有一個是C1236芯片。英特爾的芯片主要負責影音娛樂，A2000負責輔助駕駛，C1236負責安全智能底座。
整個方案會有多個屏幕，娛樂相關的屏幕都連接在英特爾的芯片上，和安全相關的儀表屏連接在C1236芯片上，同時C1236芯片還有剩余的資源去連接一些CMS，也就是流媒體后視鏡的屏幕。這樣劃分主要是讓安全模塊運行在C1236上，讓需要高性能但和駕駛安全無關的娛樂屏幕連接在英特爾的處理器上。
從這個框圖里，我們可以看到攝像頭和其他傳感器的連接。我們有很多攝像頭，一部分連接在A2000上用于輔助駕駛，還有一些連接在C1236上，比如用于AVM之類的一些攝像頭。另外，激光雷達的以太網預留、毫米波雷達、超聲波雷達，都可以接入到C1236上。
從這個架構里我們還可以看到，攝像頭的數據其實是被冗余分發的，這樣可以確保在A2000輔助駕駛過程中，C1236也可以作為一個冗余的安全底座，去進行基礎的L2功能。比如車身的剎車、油門、轉向等信號，以及通信都是連接在C1236上，實現了安全底座的功能。
上面提到了黑芝麻智能的兩款芯片，接下來我們具體講一下黑芝麻智能現有的幾個產品。黑芝麻智能產品線主要分為華山和武當兩個系列。
華山系列是面向于高性能高性價比的輔助駕駛芯片，A1000是目前正在量產的芯片，A2000是面向更高階輔助駕駛應用的芯片。武當系列是面向跨域計算的芯片，可以支持多個域的不同數據類型和功能部署。今天我們將會具體講解C1200系列和A2000系列。
華山系列是面向于高性能高性價比的輔助駕駛芯片，A1000是目前正在量產的芯片，A2000是面向更高階輔助駕駛應用的芯片。武當系列是面向跨域計算的芯片，可以支持多個域的不同數據類型和功能部署。今天我們將會具體講解C1200系列和A2000系列。
A2000其實是一個家族，也是黑芝麻智能目前最新一代的輔助駕駛芯片。它使用了最新一代的NPU架構，支持冗余校驗的更高安全等級，也支持原生的Transformer加速。NPU內部我們采用了三層架構設計，新的存算架構設計帶來了性能、帶寬和成本的均衡。
A2000可以用于從輔助駕駛到Robotaxi的整個輔助駕駛應用中。A2000內部包含了CPU、DSP、GPU、NPU、MCU、ISP/CV加速等各種各樣的加速器，能夠滿足輔助駕駛圖像處理過程中所需要的各種加速需求。
A2000中的新一代ISP由黑芝麻智能自研，能夠支持四幀曝光和高達150dB的寬動態。同時，A2000也使用了自研的高性能的RISC-V調度核心。
A2000芯片家族也支持單芯片的數據閉環，實現數據的脫敏、編碼和回傳，并且支持更先進的靈活擴展能力，支持多芯片的算力擴展。
C1296是用于跨域融合的SOC，它可以用于電子后視鏡系統、整車數據計算、自動泊車系統、輔助駕駛系統、安全信息系統（像儀表、CMS等功能）、智能大燈、艙內感知系統以及必不可少的信息娛樂系統，這是一顆資源非常豐富的芯片。
前面講到了安全智能底座的解決方案，接下來我們更具體的看一下參考方案里的軟件結構。
從上圖可以看到，我們抽象出三個芯片的框圖，分別是C1236、英特爾座艙域控制器和A2000，這里我們重點看一下作為安全智能底座的C1236。
在C1236里有多個區域，從右邊開始是Main MPU，也就是大家所熟知的SOC區域，它有8個A78核心，可以運行像linux或QNX以及Hypervisor這樣的高層操作系統。在此之上可以使用AP Autosar、DDS等通信中間件和整個汽車行業常見的中間件，去運行感知、儀表、車輛管理等一些A核上的應用。
Main MPU左邊是Realtime MCU，這部分是大量的Arm R5F核心，用來運行CP Autosar。在此基礎之上，可以實現車輛通信、車身控制以及車輛管理等在傳統MCU上實現的一些功能。
因為芯片內有非常多R5的核心，所以我們可以將很多區域控制器中的計算任務上浮到中央計算單元，由Switch MCU和Realtime MCU來實現。這里我們還會包含一個Safety MCU去監控安全智能底座的安全狀態，包括溫度、總線狀態、工作狀態等。C1236里面還有一個Security MCU作為整個芯片的信息安全中心，進行密鑰的管理以及加解密的加速。
C1236和A2000以及英特爾座艙域控制器之間通過PCIe和以太網進行互聯，能夠提供大于4GB/s的通信帶寬。
除此之外，為了攝像頭的冗余分發，我們在解串器端也做了一個冗余機制，讓攝像頭的數據既能夠給到輔助駕駛系統，也可以給到C1236的安全智能底座，從而確保不管是面向高配車型還是低配車型，或者是L3級的冗余備份，都增加了一些物理的通路。在A2000和英特爾的控制器里，我們都實現了萬兆以太網和PCIe的驅動，并且在這些驅動之上實現了零拷貝的DMA buff機制，實現更高效的數據傳輸。
基于PCIe我們還實現了使用VirtlIO的Camera驅動方案。基于這個VirtlIO的方案，應用層可以更加通用的使用V4L2的接口去調用攝像頭，簡化了應用層的復雜程度。然后，使用Protobuf在以太網和PCIe的基礎之上去傳遞更多的數據。這樣，不管車身的超聲波雷達、毫米波雷達，還是車身的一些運行狀態，都可以在多個處理器之間進行發布訂閱，實現信息的共享，使得多個域之間的互操作性得到非常大的提升。
在ADAS控制器和英特爾控制器之間，我們也預留了PCIe的通路，確保ADAS系統和影音娛樂系統之間能夠有更多的交互。此外，也能夠將影音娛樂相關的一些無法完成的大模型計算卸載到ADAS控制器上，充分共享ADAS剩余的算力。
作為整個方案的安全底座，安全機制其實是C1200系列的核心價值。C1200芯片里面劃分了很多個區域，分別是Main MPU、Isolated MPU、Switch、Realtime、Safety和Security。各個區域之間我們都采用了非常全面的隔離技術，包括軟件隔離和硬件隔離，接下來我們重點看下硬件隔離機制。
通過上圖，可以看到在左側Realtime MCU和右側SOC之間，我們采用了電源隔離，確保了兩個域之間不會受到任何電源的影響。同時，在右側的SOC部分，也有FFI，也就是Freedom from Interference，互不干擾的硬件防火墻機制。通過增加這些安全機制，可以確保每一個域之間相互可操作，但是相互也是硬件隔離的，這樣帶來軟件和硬件的節省。
除了在硬件上加入非常多的創新性設計，在軟件和開發流程上我們也嚴格按照車規流程進行開發。黑芝麻智能也是首家集齊了功能安全專家認證、功能安全流程認證等一系列軟件和硬件認證流程的輔助駕駛芯片公司。
面向高、中、低車型的安全智能底座參考方案
有了前面所講的C1200芯片和安全智能底座的參考設計，我們可以針對高中低配的車型，進行具體的架構優化。
我們先從高配車型開始。通常高配車型會配備一個高配的座艙控制器，負責儀表、娛樂和艙內的互動；一個高級輔助駕駛控制器實現高級別的輔助駕駛；一個具備千兆以太網交換能力的網關，以及功能相對豐富的車輛左域、右域和后域控制器。
各個控制器之間通過CAN-FD進行互聯，少量控制器之間使用千兆以太網，部分圖像數據用LVDS的方式進行傳輸。
每個控制器的供應商相對獨立的完成各自的功能，相對的互動比較少。每次車型的改款和升級，都需要每一個控制器從零開始更換系統方案。從零開發造成了比較多的資源浪費，高配的座艙以后可能也無法用風冷去滿足了，有可能需要水冷，這樣整個系統的成本也在增加。
采用了安全智能底座方案以后，影音娛樂和輔助駕駛兩部分將會有機的融合在一起，使用PCIe或者萬兆以太網進行短距離互聯。
使用新的方案，C1236將會集成儀表+L2冗余備份，以及部分區域的計算上浮功能，甚至還會有CMS、電子后視鏡的一些功能。區域控制器的一些計算功能將會上浮，各個區域控制器可以降本到一個區域執行器的角度，將各個區域的傳感器數據進行收集上傳。
C1236的功能會和低配平臺進行平臺化共用，高配的影音娛樂和輔助駕駛可以靈活的迭代升級，這是對高配方案的優化。
中配方案的整體配置相比高配，會降配一些。它的輔助駕駛有可能會更換為行泊一體，或者是前視一體機+泊車控制器的方案，這樣整個系統的線束會更多，互操作能力會更少。
重復的開發在這里也同樣明顯。我們經常遇到行車記錄儀和前視鏡頭是獨立的兩個，帶來硬件資源的浪費。如果使用新方案，同時追求更高的性能，可以采用獨立的影音娛樂系統，C1236負責集成儀表、輔助駕駛和區域控制功能。
可以看到現在的低配方案基本上也都集成了低配的座艙和低配的前視一體機，當然網關功能仍然必不可少，通過CAN總線進行互聯互通。
在低配方案里，我們可以采用C1236去cover前面所描述的這些功能。比如低配的座艙、數字液晶儀表，單前視的L2級輔助駕駛，這些都可以實現。
從這里可以看到，C1236作為安全智能底座，提供了安全的計算能力、通信能力和L2級輔助駕駛能力，以及一部分GPU的能力，至少可以完成像數字液晶儀表、CMS等功能，在中配和高配中間，可以共用開發成果。
總結一下前面的方案，安全智能底座對于傳統方案的改造，如上圖右側所示。
對于高配車型，影音娛樂系統可以靈活的選配，不管是選非車規還是車規、新出的平臺或者舊的平臺，對實現多屏互動、3A游戲，以及實現DeepSeek的駕駛體驗的提升，都是非常有幫助的。輔助駕駛部分可以幫助大家快速迭代新的功能，應用新的平臺實現L2到L3的輔助駕駛，緊跟行業主流。
對于入門款車型，安全智能底座可以一套硬件覆蓋各個配置。內部有MCU的核心實現網關、車控，有CPU和GPU通過硬件隔離，來實現安全、顯示、儀表和CMS。內置的神經網絡加速器，可以實現L2/L2+輔助駕駛。
不管低配還是高配，C1200系列在整個方案里面完全可復用。對于車企和Tier 1，可以大幅節約軟件開發成本，包括外部軟件的采購成本以及硬件成本。
從安全智能底座的參考設計來回顧電子電氣架構的發展過程，在計算單元越來越集中的過程中，一定會出現中央計算單元的底座，作為數據交換和安全的兜底，它將成為高、中、低配車型長壽命周期平臺必備的功能集成，使得跨代、跨車型的快速適配成為可能。同時，可以向上解耦芯片選型的需求，靈活的組合影音娛樂、座艙、輔助駕駛這些芯片的選擇，這也是黑芝麻智能在安全智能底座參考方案思路上的主要優勢。
黑芝麻智能堅持以技術創新為核心，圍繞車規級AI芯片，打造全棧開放的解決方案，來賦能客戶的創新。立足汽車行業，面向更多的應用，幫助大家追趕整個行業的主流，節約硬件和軟件開發成本。
