近日，黑芝麻智能联合智猩猩策划推出的「黑芝麻智能公开课跨域融合专场」顺利完结。黑芝麻智能系统架构总监仲鸣着重讲解了基于C1200家族芯片的安全智能底座实现，以及面向高、中、低配车型的安全智能底座参考方案。本文是黑芝麻智能仲鸣的主讲实录整理。
仲鸣：大家好，欢迎参加黑芝麻智能公开课。本次公开课的主题是《安全智能底座：智能汽车跨域融合安全新架构》。
我是来自黑芝麻智能的仲鸣，负责系统架构相关的工作，主要关注芯片的内部结构、系统级应用，以及量产项目的支持。今天我将给大家分享黑芝麻智能对全新电子电气架构的一些构想，以及用于这个架构下的安全智能底座方案，和大家一起分享我们的思考以及成果。
首先，我会给大家介绍汽车智能化技术的演进和安全挑战，围绕汽车智能化行业的现状，从头分析行业目前遇到的痛点，并且从趋势中发现其演进方向。然后，我们会从演进方向，思考如何解决前面提到的这些痛点，如何从这些痛点中总结出安全智能底座这个概念，为什么我们要提出这个概念，以及如何实现它，并提供参考设计来帮助大家解决这些问题。
基于这个概念，我会介绍黑芝麻智能使用C1200系列芯片构建安全智能底座的参考设计。同时也会详细介绍参考设计里面的软硬件结构，帮助大家理解安全智能底座到底是什么。
此外，我会通过对高、中、低配车型安全智能底座实施方案的分析，让大家了解安全智能底座带来的好处是什么。最后，会基于安全底座来探讨未来电子电气架构的发展方向。
汽车智能化技术的演进
智能化汽车的发展离不开数字化座舱和大模型的推动。
从数字化座舱开始，数字液晶仪表到更大的屏幕，再到语音识别、语音交互、驾驶员监控、舱内的交互，和以DeepSeek为代表的大语言模型及下一代视觉语言模型，这些算法给人们带来了更好的座舱拟人化交流体验，越来越多的车型需要借助ADAS控制器的算力，为座舱的交互提供更高的计算能力。
辅助驾驶在不断的提升智能化水平的同时，对AI算力需求呈现着数量级的增长。从传统CNN方案到BEV算法，再到现在的Transformer模型，结合语言模型、视觉语言模型和多模态大模型，实现端到端的辅助驾驶，并且衍生出像VLA的辅助驾驶大模型。随着算力的不断提升，世界模型也会在未来几年内逐步进入端侧的部署。
除了座舱和辅助驾驶，我们看到智能底盘也在不断的变革。基于深度学习的预测控制、驾驶员偏好学习，和大数据的电池电量管理，同时结合视觉感知的一些魔毯功能，这些都在逐步的集成到智能底盘里去。使得座舱、辅助驾驶以及底盘多个模块之间产生更多的耦合，每一个模块都在快速的迭代发展。
从近几年汽车电子电气架构的演变过程来看，这是一个渐进式的变化，并不是一蹴而就的，从2015年开始的分布式的电子电气架构，到2020年的域集中式，再到2025年的车辆集中式。
在最早2015年的分布式架构里，所有的控制器基本上都挂在大量的CAN总线矩阵里，它的带宽很低，交互相对比较少，无法实现多种多样的信息数据交互，基本上每个功能都是相对独立的。
从2020年开始，各家的控制器开始逐步过渡到域控制器的概念，ADAS域控制器、座舱域控制器、车身域控制器，层出不穷。每个控制器里面都会包含SoC和MCU，并且连接这个域所需要的传感器，在每个域内部形成了一个相对独立的功能。各个域之间通过网关形成了一些新型的网络，通过这样的一个骨干网络，以SOME/IP、DDS、读IP等通信协议、通信中间件来实现数据的互通以及互操作。
近几年开始，区域控制器的概念诞生。它将传感器以物理位置的方式就近接入，连接到更宽或者更快的骨干网络上，然后统一汇总到中央计算单元。这样的话，中央计算单元就包含了辅助驾驶、智能座舱等功能，集中式的解决了散热、通信等问题。同时，近距离的连接也带来了更高的通信带宽和更灵活的软件方案，让软件定义汽车更容易实现。
进一步来看当前的演进过程，从域控制器过渡到中央计算单元，中央计算单元实际上是在物理上集中了各个重要的计算单元，包括智能网关、座舱域控、辅助驾驶域控以及部分区域控制器的中央计算部分。这种物理上的集中，最直接的影响是带来通信距离的缩短，最直接的优化是通信带宽的数量级提升。
从最早的CAN-FD和千兆以太网，升级到D2D、万兆以太网、PCIe、CXL、UCIe等各种各样的先进接口。 常见的PCIe带宽可以达到4GB/s、8GB/s甚至更高，D2D接口可以带来几十个GB/s的通信带宽。有了大带宽的通信接口，我们就可以传输图像、多种多样的数据，并且可以达到实时。这其实就是集中式架构带来的一个最直接的好处。
目前，在整个行业里通过一颗芯片去实现车辆集中式，其实是相当有挑战的。因为车型里面有高、中、低配，它的各个功能模块，所需要的计算单元是不一样的，每个芯片公司所擅长的领域也不完全一样。所以我们看到在集中式架构里，高端车型会维持多个芯片一个组合的形式。而在中端和低端的车型里面，我们看到也还是有机会通过一个芯片去实现的。
汽车智能化的发展挑战与安全智能底座思考
看完了电子电气架构的演进过程，我们再来对照下当前行业的发展情况。一个是智能化的加速，另一个是产业的加速。
智能化加速其实是整个汽车行业和消费类行业功能上的对标，汽车行业相比于消费类行业是有一定的性能差异和时间差异的。同样性能的芯片，在汽车行业往往会比消费行业晚大概一年以上。不管是娱乐的平板，还是辅助驾驶的AI芯片，汽车车规的芯片应用往往晚于消费类的。消费类有相当多的一些功能或者说应用，相对会落后大概半年到一年的时间才能上车。
这里面有几个原因，一个是车规工艺的时间点相对晚，另一个是汽车行业开发周期更长。目前最新的车规工艺刚刚升级到5nm，消费类的工艺已经达到3nm甚至更先进。而芯片流片产线要从5nm升级到3nm，还需要一定的时间去做车规认证。此外就是开发周期，汽车行业的开发周期明显长于消费类，它的关联件众多，开发流程相对更复杂。在正规流程里，每个车型至少需要一年以上的开发周期，辅助驾驶的验证周期也会有更长的时间。
在国内，大家可以看到车型不断推陈出新，新的品牌层出不穷。每个车型的生命周期很短，它的各个模块可能都需要重新开发，因为整个行业也在增加新的应用和新的功能。这些新应用和新功能对芯片的算力、加速器的种类也都有新的要求。这就导致每个车型都需要重复做开发，每个车型的开发费用相对收紧，导致重复造轮子的现象非常明显。
所以，我们看到了行业发展存在的一些问题，包括实际应用中软件虚拟化带来的安全风险，域和域之间的隔离壁垒仍然较高，很难去做更深度的功能融合，导致一些软硬件的重复开发。
比如我们看到有一些车，它的行车记录仪摄像头和前置摄像头是独立的两个，其实它们完全可以复用同一个摄像头去实现。此外，使用非车规的娱乐系统也带来了非常多的安全性问题。所以我们需要一个安全底座，去保证所买到的这些量产车型在驾驶过程中足够的安全。
在辅助驾驶方面，AI芯片型号也在不断迭代，算力有几百T、上千T的。另外，我们看到座舱系统的娱乐和游戏需求也在不断提升，所以升级迭代的压力将会持续多年。
基于前面的行业观察，我们总结出以下几个方向：
（1）高端和旗舰车型，它们追求的是更高的性能和功能，需要用行业最先进的制程和最复杂的封装工艺，有可能会有更高的能耗。
（2）高性价比和入门车型，它们追求的是更高集成度，功能相对固定，所以功耗相对更低，需要的是更成熟的工艺，更高的集成度，而不是越来越多的功能。
这两个方向本质上是背道而驰的，也对大家的开发和整个系统的定义带来了非常大的困扰。我们如何去解决这样的矛盾呢？
基于C1200家族的安全智能底座实现
这里我们提出了安全智能底座的概念。一个是面向高端旗舰款车型，一个是面向于入门的性价比车型。
采用C1236芯片作为安全智能底座，在高端车型里面配合平板化的影音娱乐系统，以及逐渐算力化的辅助驾驶芯片，可以将多个系统在中央计算单元中有机的结合在一起。
对于入门款车型，我们可以采用C1296或C1236芯片，以最高的集成度、最高的性价比，来实现入门款车型的所有功能，包括仪表、入门级的座舱娱乐系统、行车辅助驾驶和泊车辅助驾驶。
我们基于C1200家族芯片提出了安全智能底座的概念，采用C1236和C1296两款芯片来实现安全智能底座，为整车提供数据交换、仪表控制、热管理、基础L2辅助驾驶等功能。后续我会给大家展开讲解方案的细节。
在今年4月底的上海车展上，黑芝麻智能和英特尔联合发布了下一代智能舱驾融合平台，也就是安全智能底座的参考设计方案。
在现场，我们展示了一个安全智能底座的参考设计。在这个平台里，C1236作为安全智能底座发挥了重要作用。在现场演示中一共有五块屏幕，分别是仪表、DMS/OMS、BEV感知用于辅助驾驶、中控娱乐屏和3D的AVM显示屏。这些屏幕都由一个中央计算单元来独立驱动，其中黑芝麻智能负责安全显示和辅助驾驶部分，英特尔负责高端的影音娱乐部分。
我们可以看一下上面的系统框图。这个系统里包含了三个主要的芯片，一个是英特尔最新的车规座舱芯片，一个是黑芝麻的A2000，还有一个是C1236芯片。英特尔的芯片主要负责影音娱乐，A2000负责辅助驾驶，C1236负责安全智能底座。
整个方案会有多个屏幕，娱乐相关的屏幕都连接在英特尔的芯片上，和安全相关的仪表屏连接在C1236芯片上，同时C1236芯片还有剩余的资源去连接一些CMS，也就是流媒体后视镜的屏幕。这样划分主要是让安全模块运行在C1236上，让需要高性能但和驾驶安全无关的娱乐屏幕连接在英特尔的处理器上。
从这个框图里，我们可以看到摄像头和其他传感器的连接。我们有很多摄像头，一部分连接在A2000上用于辅助驾驶，还有一些连接在C1236上，比如用于AVM之类的一些摄像头。另外，激光雷达的以太网预留、毫米波雷达、超声波雷达，都可以接入到C1236上。
从这个架构里我们还可以看到，摄像头的数据其实是被冗余分发的，这样可以确保在A2000辅助驾驶过程中，C1236也可以作为一个冗余的安全底座，去进行基础的L2功能。比如车身的刹车、油门、转向等信号，以及通信都是连接在C1236上，实现了安全底座的功能。
上面提到了黑芝麻智能的两款芯片，接下来我们具体讲一下黑芝麻智能现有的几个产品。黑芝麻智能产品线主要分为华山和武当两个系列。
华山系列是面向于高性能高性价比的辅助驾驶芯片，A1000是目前正在量产的芯片，A2000是面向更高阶辅助驾驶应用的芯片。武当系列是面向跨域计算的芯片，可以支持多个域的不同数据类型和功能部署。今天我们将会具体讲解C1200系列和A2000系列。
华山系列是面向于高性能高性价比的辅助驾驶芯片，A1000是目前正在量产的芯片，A2000是面向更高阶辅助驾驶应用的芯片。武当系列是面向跨域计算的芯片，可以支持多个域的不同数据类型和功能部署。今天我们将会具体讲解C1200系列和A2000系列。
A2000其实是一个家族，也是黑芝麻智能目前最新一代的辅助驾驶芯片。它使用了最新一代的NPU架构，支持冗余校验的更高安全等级，也支持原生的Transformer加速。NPU内部我们采用了三层架构设计，新的存算架构设计带来了性能、带宽和成本的均衡。
A2000可以用于从辅助驾驶到Robotaxi的整个辅助驾驶应用中。A2000内部包含了CPU、DSP、GPU、NPU、MCU、ISP/CV加速等各种各样的加速器，能够满足辅助驾驶图像处理过程中所需要的各种加速需求。
A2000中的新一代ISP由黑芝麻智能自研，能够支持四帧曝光和高达150dB的宽动态。同时，A2000也使用了自研的高性能的RISC-V调度核心。
A2000芯片家族也支持单芯片的数据闭环，实现数据的脱敏、编码和回传，并且支持更先进的灵活扩展能力，支持多芯片的算力扩展。
C1296是用于跨域融合的SOC，它可以用于电子后视镜系统、整车数据计算、自动泊车系统、辅助驾驶系统、安全信息系统（像仪表、CMS等功能）、智能大灯、舱内感知系统以及必不可少的信息娱乐系统，这是一颗资源非常丰富的芯片。
前面讲到了安全智能底座的解决方案，接下来我们更具体的看一下参考方案里的软件结构。
从上图可以看到，我们抽象出三个芯片的框图，分别是C1236、英特尔座舱域控制器和A2000，这里我们重点看一下作为安全智能底座的C1236。
在C1236里有多个区域，从右边开始是Main MPU，也就是大家所熟知的SOC区域，它有8个A78核心，可以运行像linux或QNX以及Hypervisor这样的高层操作系统。在此之上可以使用AP Autosar、DDS等通信中间件和整个汽车行业常见的中间件，去运行感知、仪表、车辆管理等一些A核上的应用。
Main MPU左边是Realtime MCU，这部分是大量的Arm R5F核心，用来运行CP Autosar。在此基础之上，可以实现车辆通信、车身控制以及车辆管理等在传统MCU上实现的一些功能。
因为芯片内有非常多R5的核心，所以我们可以将很多区域控制器中的计算任务上浮到中央计算单元，由Switch MCU和Realtime MCU来实现。这里我们还会包含一个Safety MCU去监控安全智能底座的安全状态，包括温度、总线状态、工作状态等。C1236里面还有一个Security MCU作为整个芯片的信息安全中心，进行密钥的管理以及加解密的加速。
C1236和A2000以及英特尔座舱域控制器之间通过PCIe和以太网进行互联，能够提供大于4GB/s的通信带宽。
除此之外，为了摄像头的冗余分发，我们在解串器端也做了一个冗余机制，让摄像头的数据既能够给到辅助驾驶系统，也可以给到C1236的安全智能底座，从而确保不管是面向高配车型还是低配车型，或者是L3级的冗余备份，都增加了一些物理的通路。在A2000和英特尔的控制器里，我们都实现了万兆以太网和PCIe的驱动，并且在这些驱动之上实现了零拷贝的DMA buff机制，实现更高效的数据传输。
基于PCIe我们还实现了使用VirtlIO的Camera驱动方案。基于这个VirtlIO的方案，应用层可以更加通用的使用V4L2的接口去调用摄像头，简化了应用层的复杂程度。然后，使用Protobuf在以太网和PCIe的基础之上去传递更多的数据。这样，不管车身的超声波雷达、毫米波雷达，还是车身的一些运行状态，都可以在多个处理器之间进行发布订阅，实现信息的共享，使得多个域之间的互操作性得到非常大的提升。
在ADAS控制器和英特尔控制器之间，我们也预留了PCIe的通路，确保ADAS系统和影音娱乐系统之间能够有更多的交互。此外，也能够将影音娱乐相关的一些无法完成的大模型计算卸载到ADAS控制器上，充分共享ADAS剩余的算力。
作为整个方案的安全底座，安全机制其实是C1200系列的核心价值。C1200芯片里面划分了很多个区域，分别是Main MPU、Isolated MPU、Switch、Realtime、Safety和Security。各个区域之间我们都采用了非常全面的隔离技术，包括软件隔离和硬件隔离，接下来我们重点看下硬件隔离机制。
通过上图，可以看到在左侧Realtime MCU和右侧SOC之间，我们采用了电源隔离，确保了两个域之间不会受到任何电源的影响。同时，在右侧的SOC部分，也有FFI，也就是Freedom from Interference，互不干扰的硬件防火墙机制。通过增加这些安全机制，可以确保每一个域之间相互可操作，但是相互也是硬件隔离的，这样带来软件和硬件的节省。
除了在硬件上加入非常多的创新性设计，在软件和开发流程上我们也严格按照车规流程进行开发。黑芝麻智能也是首家集齐了功能安全专家认证、功能安全流程认证等一系列软件和硬件认证流程的辅助驾驶芯片公司。
面向高、中、低车型的安全智能底座参考方案
有了前面所讲的C1200芯片和安全智能底座的参考设计，我们可以针对高中低配的车型，进行具体的架构优化。
我们先从高配车型开始。通常高配车型会配备一个高配的座舱控制器，负责仪表、娱乐和舱内的互动；一个高级辅助驾驶控制器实现高级别的辅助驾驶；一个具备千兆以太网交换能力的网关，以及功能相对丰富的车辆左域、右域和后域控制器。
各个控制器之间通过CAN-FD进行互联，少量控制器之间使用千兆以太网，部分图像数据用LVDS的方式进行传输。
每个控制器的供应商相对独立的完成各自的功能，相对的互动比较少。每次车型的改款和升级，都需要每一个控制器从零开始更换系统方案。从零开发造成了比较多的资源浪费，高配的座舱以后可能也无法用风冷去满足了，有可能需要水冷，这样整个系统的成本也在增加。
采用了安全智能底座方案以后，影音娱乐和辅助驾驶两部分将会有机的融合在一起，使用PCIe或者万兆以太网进行短距离互联。
使用新的方案，C1236将会集成仪表+L2冗余备份，以及部分区域的计算上浮功能，甚至还会有CMS、电子后视镜的一些功能。区域控制器的一些计算功能将会上浮，各个区域控制器可以降本到一个区域执行器的角度，将各个区域的传感器数据进行收集上传。
C1236的功能会和低配平台进行平台化共用，高配的影音娱乐和辅助驾驶可以灵活的迭代升级，这是对高配方案的优化。
中配方案的整体配置相比高配，会降配一些。它的辅助驾驶有可能会更换为行泊一体，或者是前视一体机+泊车控制器的方案，这样整个系统的线束会更多，互操作能力会更少。
重复的开发在这里也同样明显。我们经常遇到行车记录仪和前视镜头是独立的两个，带来硬件资源的浪费。如果使用新方案，同时追求更高的性能，可以采用独立的影音娱乐系统，C1236负责集成仪表、辅助驾驶和区域控制功能。
可以看到现在的低配方案基本上也都集成了低配的座舱和低配的前视一体机，当然网关功能仍然必不可少，通过CAN总线进行互联互通。
在低配方案里，我们可以采用C1236去cover前面所描述的这些功能。比如低配的座舱、数字液晶仪表，单前视的L2级辅助驾驶，这些都可以实现。
从这里可以看到，C1236作为安全智能底座，提供了安全的计算能力、通信能力和L2级辅助驾驶能力，以及一部分GPU的能力，至少可以完成像数字液晶仪表、CMS等功能，在中配和高配中间，可以共用开发成果。
总结一下前面的方案，安全智能底座对于传统方案的改造，如上图右侧所示。
对于高配车型，影音娱乐系统可以灵活的选配，不管是选非车规还是车规、新出的平台或者旧的平台，对实现多屏互动、3A游戏，以及实现DeepSeek的驾驶体验的提升，都是非常有帮助的。辅助驾驶部分可以帮助大家快速迭代新的功能，应用新的平台实现L2到L3的辅助驾驶，紧跟行业主流。
对于入门款车型，安全智能底座可以一套硬件覆盖各个配置。内部有MCU的核心实现网关、车控，有CPU和GPU通过硬件隔离，来实现安全、显示、仪表和CMS。内置的神经网络加速器，可以实现L2/L2+辅助驾驶。
不管低配还是高配，C1200系列在整个方案里面完全可复用。对于车企和Tier 1，可以大幅节约软件开发成本，包括外部软件的采购成本以及硬件成本。
从安全智能底座的参考设计来回顾电子电气架构的发展过程，在计算单元越来越集中的过程中，一定会出现中央计算单元的底座，作为数据交换和安全的兜底，它将成为高、中、低配车型长寿命周期平台必备的功能集成，使得跨代、跨车型的快速适配成为可能。同时，可以向上解耦芯片选型的需求，灵活的组合影音娱乐、座舱、辅助驾驶这些芯片的选择，这也是黑芝麻智能在安全智能底座参考方案思路上的主要优势。
黑芝麻智能坚持以技术创新为核心，围绕车规级AI芯片，打造全栈开放的解决方案，来赋能客户的创新。立足汽车行业，面向更多的应用，帮助大家追赶整个行业的主流，节约硬件和软件开发成本。
