华为汽车系列之七:华为MDC计算平台通过高级别功能安全评估,有望明年量产【国信汽车 梁超团队】

（以下内容从国信证券《华为汽车系列之七:华为MDC计算平台通过高级别功能安全评估,有望明年量产【国信汽车 梁超团队】》研报附件原文摘录）
　　华为MDC计算平台通过高级别功能安全评估，有望明年量产 事项 1）华为发布智能驾驶计算平台MDC210和MDC610，覆盖L2-L4级别自动驾驶需求，有望明年量产：2020年9月，在华为智能汽车解决方案生态论坛上，华为智能汽车解决方案BU发布了两款MDC智能驾驶计算平台：MDC210和MDC610。前者算力达48tops，适用于L2+级别的自动驾驶，预计明年二季度量产；后者算力达160tops，适用于L3/L4级别的自动驾驶，预计明年四季度量产。 2）安全优先，华为MDC 610设计通过ASIL D级功能安全评估：2020年12月，全球知名的检测认证公司TüV南德意志集团，继9月30日完成设计审核后，正式向华为智能驾驶计算平台MDC 610签发了设计审核通过报告，确认当前产品系统设计满足ISO26262:2018 ASIL D级功能安全要求。作为首个通过TüV南德意志集团此类安全认证的智能驾驶平台产品，此次审核通过标志着华为MDC 610的研发工作取得重大进展，为正式量产铺平了道路。 国信汽车核心观点 本文是国信汽车华为系列之七，继3月华为汽车深度报告，4月充电模块发布跟踪点评，5月“5G汽车生态圈”跟踪点评、华为量产车型专题，6月华为《自动驾驶网络解决方案白皮书》解读，11月华为智能汽车解决方案品牌HI点评后的第七篇华为系列报告。本文主要从华为发布的MDC智能驾驶计算平台入手，在华为“云-管-端”的产品架构下，结合华为的智能座舱、智能驾驶、智能网联、智能电动、智能车云五大智能系统布局，分析和讨论了华为MDC智能驾驶计算平台的技术优越性以及在华为汽车产品体系内的重要地位。 硬件平台：MDC的硬件平台是基于华为自研CPU和AI处理器的异构计算平台，对接多类传感器、通信部件、车机信息娱乐系统（IVI）以及线控控制ECU。 平台软件：MDC平台软件为用户和开发者提供了各种配套的软件服务，主要包括车控OS、自适应软件平台层、应用层以及标准API。其中，MDC的自适应软件平台层遵循并兼容AUTOSAR标准。 工具链：由于自动驾驶研发的门槛较高，华为开发了功能完善且简单易用的工具链，降低设计开发流程的技术壁垒，为开发者提供个性化、标准化、多元化的开发工具集合。 安全平台：华为MDC平台从信息安全、功能安全与车规及流程管理三大维度入手，构建了立体式多层次安全防护体系，保证用户隐私数据安全与驾驶过程中的安全可靠。 我们推荐华为汽车业务有合作或潜在合作企业包括布局智能网联测试和大数据的示范区平台企业中国汽研、全球大中客龙头暨智慧出行整体解决方案提供商宇通客车、智能座舱和HUD优质自主企业华阳集团、新能源电池龙头宁德时代、高精度地图龙头四维图新（计算机覆盖）；建议关注电机电控及智能座舱产业链。 评论 智能化是汽车“新四化”的核心，MDC平台是汽车智能化的大脑 华为汽车业务在“云-管-端”的架构下，发力智能驾驶、智能网联、智能座舱、智能电动、智能车云五大模块，其中智能驾驶对应“端”。华为认为智能化是汽车工业“新四化”的核心，智能驾驶计算平台是产业发展的关键。 华为MDC智能驾驶计算平台包含硬件平台、平台软件、工具链、安全平台四大部分，搭载智能驾驶操作系统AOS、VOS以及MDC Core，兼容AUTOSAR，支持L2-L5级别自动驾驶的平滑演进，是实现智能驾驶全景感知、地图与传感器融合定位、决策、规划、控制等功能的汽车“大脑”，适用于乘用车、商用车与作业车等多种应用场景。 华为早在2014年就成立了“车联网实验室”，致力于汽车互联化、智能化、电动化和共享化的技术创新，延伸华为“端、管、云”的ICT能力，面向智能网联电动汽车的应用场景储备技术。2019年5月华为正式成立智能汽车解决方案BU，进一步明确了自身的定位和业务边界：华为不造车，聚焦ICT技术，提供智能网联汽车增量部件，帮助车企造好车。如今，华为MDC 610设计通过ASIL D级功能安全评估，将助力华为汽车智能驾驶业务进入快车道。 智能驾驶产业催生标准化计算平台，华为MDC平台优势突出 智能驾驶分为L0-L5共6个级别：智能驾驶的工作原理是通过激光雷达、毫米波雷达等感知层硬件来探测汽车周围的环境，获取数据后传输至决策层进行处理判断，最后由执行层硬件具体控制车辆的行驶活动。SAE将智能驾驶划分为L0-L5共6个级别，L0级别为无自动驾驶功能，L5级别为完全自动驾驶。 高级别智能驾驶对于“大脑”算力有较高要求：在智能驾驶系统的运作过程中，环境感知数据、高精地图定位数据、车联网通信数据等多种类数据需要一个强劲的“大脑”进行精确高效的分析处理，对海量数据进行快速且复杂的逻辑运算需要非常高的处理器算力。一般认为，L2级别智能驾驶需要的算力大约为10tops（1tops代表处理器每秒钟进行1万亿次，也就是10^12次操作），L3级别需要的算力大约为30-60tops，L4级别需要的算力则大于100tops。L5级别需要的算力目前还没有明确定义，可能在1000tops以上。巨大的算力要求对智能驾驶系统的芯片性能和算法逻辑都构成了挑战，目前主流的智能驾驶解决方案只能基本满足L3-L4级别的部分需求。 平台化与标准化是智能驾驶产业的发展趋势：作为汽车“大脑”的智能驾驶决策层硬件，研发设计、生产制造、验证测试的技术门槛高、开发周期长，而且汽车工业对产品性能、安全性及可靠性有极高要求。传统汽车企业往往缺乏处理器、操作系统等软硬件整合技术的研发积累，初创企业规模较小、资源有限也无法支撑底层技术的长期投入，智能驾驶计算平台的出现符合产业界的一致需求。此外，由于汽车工业体系复杂，产业链上下游的参与者数量众多，为提升产业链的研发效率，降低替换成本，促进产业链精细化的分工合作，平台化与标准化势在必行。目前智能驾驶产业的主流玩家，都是采用集中式计算平台的技术架构，硬件的物理尺寸和接口保持统一，平滑演进。 华为MDC平台性能卓越，优势突出：华为MDC（Mobile Data Center）智能驾驶计算平台坚持“平台+生态”战略，遵循平台化与标准化的原则，支持组件服务化、接口标准化、开发工具化，具有“全系、安全、协同、开放”的独特优势，为智能驾驶产业提供“高性能、高安全、高可靠、高能效、确定性低时延、开放生态”的“四高一低一开放“的优势平台，通过系列化硬件、平台软件、前向兼容使能智能驾驶进入快车道。 华为MDC拥有广泛密切的产业合作网络：华为MDC与产业界的50多家主机厂、Tier1、应用算法、传感器、执行器等客户及生态合作伙伴，在乘用车（L2+）、商用车（智能重卡、港口物流）、作业车（无人矿卡、无人配送）等领域，均已实现了基于华为MDC的可落地的智能驾驶解决方案。舍弗勒、希迪智驾、Momenta、禾多科技、元戎启行、新石器等都与华为建立了广泛深入的合作关系。 MDC硬件平台：自研芯片，异构计算，接口开放，标准统一 MDC硬件平台的物理结构：华为MDC硬件平台从物理结构来看，主要分为计算单元和安全MCU模块两部分，计算单元内部又包含CPU模块、图像处理模块、AI模块和数据交换模块。其中，数据交换模块主要负责其余各个模块之间的数据传输交互；图像处理模块可以把来自于激光雷达等感知层硬件的原始数据转换成YUV/RGB格式；AI处理模块负责AI运算，主要是CNN运算和感知层硬件的AI处理；CPU模块负责整型计算，部署定位、规控、融合等应用软件的算法。 MDC平台的异构算力基于华为自研芯片：智能驾驶涉及到感知、融合、定位、决策、规划、控制等多个环节，不同环节所需的算力类型也不同。比如，激光雷达的点云数据处理需要大量CPU算力，摄像头数据则更需要AI算力才能快速处理，决策、定位、规划等逻辑处理环节又需要CPU算力。智能驾驶计算平台需要多样化的异构算力，华为MDC硬件平台的异构算力主要基于自研芯片。以MDC 300F为例，该平台包含两个华为自研的核心芯片，分别是基于ARM架构的CPU处理器鲲鹏920s与基于达芬奇架构的AI处理器昇腾310。 MDC平台的数据输入方式：智能驾驶感知层硬件主要有摄像头、GPS、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达。摄像头是通过GMSL接口接入MDC平台，因为摄像头数据一般是原始图像数据，需要经过ISP的处理之后才能给自动驾驶算法使用；组合定位通过CAN/UART（串口）接入，毫米波雷达和超声波雷达通过CAN接入，因为这类数据需要在MCU子系统中封装成SOME/IP信息发布到CPU中，由CPU中的决策规划、感知识别等算法进行部署处理；激光雷达是通过ETH（以太网）接入，直通CPU子系统，因为激光雷达的数据量比较大，并且业务应用可以直接获取到激光雷达的裸数据，所以不需要封装成SOME/IP信息，直接用socket处理即可。 MDC平台的数据输出方式：HMI（人机交互系统）通过FPD-LINK接口从MDC智能驾驶计算平台读取数据，环视摄像头数据传入MDC后通过拼接可以形成环视图，处理完成后可以把一个环视的显示通过FPD-LINK输出到HMI显示给用户。T-box通过ETH（以太网接口）接收数据。CAN接口可以对接底盘的一些ECU，包括转向、刹车和动力的ECU，直接控制汽车行驶。 MDC平台软件：兼容AUTOSAR，支持多场景应用开发 车控OS安全架构领先，覆盖应用全面：华为MDC软件平台主要包括车控OS、自适应软件服务和自适应软件组件。车控OS主要有AOS、VOS以及MDC Core。AOS与VOS基于通过CC EAL5+安全认证的商用OS内核，符合ASIL D的功能安全架构和安全机制要求，采用用户态分布式实时通信架构，保证上层应用的确定性低时延，兼容主流POSIX标准接口和主流基础库。MDC Core对外开放，提供Classic AUTOSAR与Adaptive AUTOSAR、功能安全、网络安全以及OTA升级等100多个API服务，覆盖了上层智能驾驶应用的开发、调测、部署、运营等全生命周期的核心流程，支持主流的AI框架及1000多个AI算子，同时还对外提供功能软件框架及规范，定义了智能驾驶基本算法组件之间的开发接口，提升了应用场景与算法组件的研发效率与组和灵活性。 基础软件与应用软件解耦，开发效率提升：自适应软件服务是供上层智能驾驶应用程序调用的服务接口。自适应软件组件则是华为自研的软件中间件，与AUTOSAR兼容，主要功能是实现应用层软件与基础软件的解耦。严格来说，AUTOSAR也是一种中间件，作用是连接操作系统和应用程序，将不同操作系统提供应用的接口标准化、协议统一化，屏蔽具体的操作细节，使应用的开发运行与操作系统无关，减轻应用开发者的负担，提升开发效率。 MDC工具链：集成三大工具，安全可信，高效便捷 华为MDC计算平台的工具链基于Adaptive AUTOSAR架构搭建，集合Mind Studio（AI开发工具），MDC Manifest Configurator（配置工具）和MDC Development Studio（应用开发IDE）三大工具，可提供安全可信、高效便捷、灵活开放的自动驾驶应用开发工具环境。 Mind Studio主要支持AI模型转换、算子开发、调试调优、仿真运行以及拖拽式的应用开发。AI模型的转换功能支持将tensorflow或者caffe的模型转换为昇腾310芯片所支持的格式，使基于tensorflow或者caffe训练完毕的AI模型可以通过Mind Studio导入并转换。在Mind Studio上完成模型转换以及应用开发后，AI应用的动态链接库会自动生成，并可以导入集成开发环境MDC Development Studio中供开发者调用。 MDC Manifest Configurator是一种基于AUTOSAR规范的ARXML配置工具，提供模块化配置、模型关系图形化、拖拽式配置以及配置项校验等功能。如果已经有了Adaptive AUTOSAR平台的配置文件或者是诊断设计文件，可直接导入到配置工具中使用。 MDC Development Studio是一种集成开发环境，具备类似普通C++ IDE的代码编辑、编译、工程管理、调试运行、远程部署、性能分析等功能。除此之外MDS还提供了兼容Adaptive AUTOSAR平台的代码自动生成功能。在MDS中导入已配置完成的配置文件，然后进行代码自动生成和业务代码开发，对应用代码进行编译，最终可以生成可执行文件，通过MDS的界面对可执行程序进行运行远程调试，直接将应用程序拷贝到MDC智能驾驶平台上运行。 MDC安全平台：三大维度，多个层次，满足车规级安全标准 安全是智能驾驶的基本要求。华为MDC平台从信息安全、功能安全与车规及流程管理三大维度，构建立体式多层次安全防护体系，保护用户隐私数据安全，保障驾驶过程安全可靠。在组织内部，华为持续强化安全意识，并将安全植入分析、设计、诊断等流程的不同环节落实，实现从系统、硬件、软件、集成验证等多个层次的安全能力，满足业界通用的汽车安全认证标准。 信息安全：通过STRIDE信息安全威胁方法论，全面分析信息安全威胁，识别关键资产、识别风险并定义风险级别，从物理安全、网络安全、主机安全、应用安全、数据安全等5大维度构建8大安全框架，从传感器接入面威胁、智能驾驶应用软件面威胁、车载网络面威胁、调测面威胁、云端威胁、运维面威胁等六大方面，进行全面的安全威胁分析与技术实施方案应对。 功能安全：遵循ISO26262标准，确保正确的计算、执行和调度（ASILD)，确保正确的传感器接入(ASILB)，确保正确的内部通信（ASILD)，确保正确的存储（ASILD)等，支撑智能驾驶应用达到Fail-Operational的安全能力。通过架构级冗余、分层故障监控、应用分域限离、故障分级处理等多层安全防线设计，打造端到端的功能安全体系。华为MDC平台预留支持SOTIF（预期功能安全）的能力，以满足未来智能驾驶应用更高的功能安全要求。 车规级流程管理：在研发与生产制造等过程中，遵循整体质量体系IATF16949、软件质量体系ASPICE、可靠性测试指标AEC-Q100、信息安全体系CCEAL及功能安全体系ISO26262等国际通用标准，逐步达到系统级ASILD的最高安全等级要求，在流程、文化、认证上植入安全意识与安全动作，将安全任务分解到分析、设计、诊断等不同环节，实现从系统、硬件、软件、集成验证等多个层次的安全能力，满足车规级安全要求。 华为MDC平台优势总结 总体来说，华为MDC平台具备技术领先、安全可靠、高效易用、标准化等特点，满足车载智能计算基础平台参考架构设计，遵从自动驾驶的测试要求与规范，将大大加速高级别智能驾驶的功能验证与规模化商用进程。 华为汽车“端-管-云”五大业务合作方和潜在产业链梳理 从“端-管-云”体系来看，云：智能车云，管：智能网联，端则从最初的车机扩展到了智能驾驶、智能座舱、智能电动三大终端，形成智能驾驶、智能座舱、智能网联、智能电动、智能车云五大业务。聚焦核心部件，利用自身技术优势，积极探索和汽车领域产业链伙伴的合作，推到智能驾驶进入快车道。零部件合作方面，华为在智能电动、智能驾驶、智能座舱三“端”分别与宁德时代、华阳集团、富临精工、四维图新和航盛电子进行合作；“云”合作方面，华为OceanConnect车联云服务平台目前已经在标致雪铁龙（PSA）新车型DS7 Crossback上进行落地应用；“端”合作方面，华为和运营商中国移动、车联网企业博泰集团、启明信息展开合作。 华为“管-云”合作方。在管（智能网联）和云（智能车云）方面，华为和通信设备商、通信运营商、汽车测试评价、大数据和云平台企业都进行了相关合作。 华为“端”合作方。华为在智能电动方面和电池企业宁德时代、富临精工（新能源电驱动总成领域的车载减速器），整车企业小康股份（金康新能源）进行合作，智能驾驶方面和图商四维图新，零部件祥鑫科技进行合作，智能座舱方面和上海博泰、航盛电子进行合作。 总结来看，华为汽车业务在“端-管-云”五大业务板块和产业链上下游均建立了一定的合作关系，2020年初，华为MDC智能驾驶计算平台获得车规级认证，后续量产可期。除以下梳理的合作企业以外，我们建议关注电机电控以及智能座舱产业链相关企业，后续有望新增进入华为合作体系及产业链配套体系。 我们认为，华为入局对国内智能汽车生态整体利好，有望发挥现有手机电子算法优势，结合资金、人才优势，将原来掌握在国际巨头谷歌、英伟达、Velodyne等手中的智能汽车关键要素国产化，同时带动产业链上游硬件企业、产业链软件合作企业的蓬勃发展。 投资建议 标的推荐—— 华为汽车业务有或潜在合作企业：布局智能网联测试和大数据的示范区平台企业中国汽研、全球大中客龙头暨智慧出行整体解决方案提供商宇通客车、智能座舱和HUD优质自主企业华阳集团、新能源电池龙头宁德时代、高精度地图龙头四维图新（计算机覆盖）；建议关注电机电控及智能座舱产业链。 风险提示 汽车行业景气度下行，华为智能汽车业务推进不及预期。 一张图看懂国信汽车研究框架 国信汽车基于中国汽车行业所处发展阶段（成长向成熟过渡期），自上而下进行细分赛道深度研究。 回顾经典 存量与增量：汽车行业空间与机会 增量主线 整车-模块化平台 上汽集团 长城汽车 长安汽车 零部件-收入视角 车灯专题1 车灯专题2 星宇深度1 星宇深度2 星宇深度3 科博达深度1 优质个股 华域汽车深度1 华域汽车深度2 福耀玻璃 宇通客车 转型升级 新能源系列 产业链全梳理 三维看电池 电机电控 湿法隔膜 锂电产业链 特斯拉系列 产业链全梳理 智能网联系列 华为汽车 ADAS+V2X 共享出行 存量主线 玲珑轮胎深度 五洋停车深度 骆驼股份深度 安车检测深度 往期华为深度 超超看车 《华为汽车系列之六：首发智能汽车解决方案品牌HI，传统汽车商业模式迎变革》——2020-11-01 《华为汽车系列之五：发布《自动驾驶网络解决方案白皮书》，助力智能网联升级》——2020-06-02 《华为汽车系列之四：华为汽车产品有序落地，5G芯片、智能电动、智能座舱先行》——2020-05-27 《华为汽车系列之三：华为携手18家车企共建“5G汽车生态圈”，看好华为汽车产业链》——2020-05-11 《华为汽车系列之二：HUAWEI HiCharger发布，华为汽车产业链稳健发展》——2020-04-27 《汽车前瞻研究系列五 | 华为汽车业务现状、竞争格局和产业链机遇》——2020-03-11 分析师承诺 作者保证报告所采用的数据均来自合规渠道，分析逻辑基于本人的职业理解，通过合理判断并得出结论，力求客观、公正，结论不受任何第三方的授意、影响，特此声明。 风险提示 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