车企数字化转型-深入剖析软件定义汽车︱汽车软件开发-夜雨聆风

车企数字化转型-深入剖析软件定义汽车︱汽车软件开发

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本文目录

创新思维之车企数字化转型 – 正确理解软件定义汽车（一）

创新思维之车企数字化转型 – 正确理解软件定义汽车（二）

创新思维之车企数字化转型 – 正确理解软件定义汽车（三）

一、创新思维之车企数字化转型 – 正确理解软件定义汽车（一）

软件定义汽车成了一个非常火的词，火到似乎软件就是汽车未来的唯一发展方向。于是乎，资本开始追捧；车企开始大肆招聘软件开发人员；而汽车软件开发人员也开始待价而沽，年薪从十几万元开始飞涨至百万。围城外的从业人员蜂拥而至，围城内的也在转型内卷。这时候，你对汽车软件稍有不同的意见，感觉就会被拍死在沙滩上。

俗话说，“缺啥补啥”，作为传统的主机厂，软件不是他的强项。所以，完全可以理解他对软件定义汽车的渴望。但是“尘归尘，土归土”，我还是想给过热的软件定义汽车泼一瓢冷水，让事物回归它的理性发展轨道。同时，也防止望文生义，认为软件就是汽车的一切，把硬件打入地狱。

软件定义汽车的说法起源自哪里呢？

百度百科显示，软件定义汽车，Software Defined Vehicles（SDV），最初是由百度高级副总裁、自动驾驶事业部总经理王劲在2016年提出的概念。“其核心思想是，决定未来汽车的是以人工智能为核心的软件技术，而不再是汽车的马力大小，是否真皮沙发座椅，机械性能好坏。（图一）”。看到这个解读，我不得不感慨，一辆不考虑机械性能好坏的汽车还是车吗？有人敢买吗？对笔者而言，如果造车而不考虑机械性能的好坏，哪怕堆砌再好的软件，我绝不会购买，毕竟，我也怕死啊！或许，这种演讲只是为了一个噱头，但或多或少，他误导了一波人。于是，赶紧查找外文资料。看看软件定义汽车到底出自哪里。这一查，吓了一大跳，软件定义汽车的渊源居然这么久。

图一

早在2000年的时候，ICT行业已经走在了技术前列，提出了软件定义无线电 Software-defined Radio (SDR)、软件定义网络Software-definedNetwork（SDN）等概念。虽然软件在其中扮演了重要的角色，但感觉网络还是软硬一体的完美结合。那么，汽车行业是从哪里开始提出这个概念了呢？

最早的出处或许已经无从考证了，但现有的资料显示，通用汽车在2002年内部已经成立“Software Defined Vehicle”团队专注于汽车软件。早在2007年2月份的IEEE会议论文集中（Software Engineering for Automotive Systems conference），一篇“Engineering Automotive Software”的论文提出了 “beginningan era of the Software Defined Vehicle” 的概念（感兴趣的读者可以查阅：Engineering Automotive Software.pdf(tum.de)）。除了SDV外， “软件定义汽车” 的另一种翻译，即”Software Define Car (SDC)”，笔者是在Linaro网站发表于2010年的一篇白皮书中看到。

虽然 “软件定义汽车 (SDV)” 的概念较早被提出，但是在之后的一段时间内，并没有什么热度。尽管各大汽车行业的主机厂和Tier1已经意识到这种趋势，开始对整车的电子电气架构，包括车内基于信号的通信网络进行改造，升级转型（不可否认的是，这种转型还来自其他，例如，市场压力，成本压力，节能减排，法令法规等方面的推动。）。但软件定义汽车基本在不温不火中前行。直到2014年，特斯拉发布了他的新款Model S，并将其AutoPilot软件（严格意义讲属于Semi Autonomous，半自动驾驶）部署，其新颖的电子电气架构，人性化的座舱系统，性感的人机交互方式，引起业界广泛关注。软件定义汽车开始预热。

时光流转到2019年，大众集团的CEO，HerbertDiess，宣布大众集团将成为“software driven car company”，于是开启了汽车行业向软件转型的潮流。软件定义汽车开始了新一波的热度。有意思的是，迪斯用到的词是“Driven” 而不是“Defined”。其实，一字之差，其侧重点还是不完全一样的。“Driven”，从某种意义上讲，是定义软件为汽车的新的增长引擎，但是并没有否决汽车机械及硬件的工程之美。

在2020年8月14日下午举办的“中国汽车论坛”分论坛上，当时的华为智能汽车解决方案社事业部， CTO蔡建永在题为《华为计算与通信架构使能软件定义汽车》演讲提到：“软件定义汽车即软件将深度参与到汽车的定义、开发、验证、销售、服务等过程中，并不断改变和优化各个过程，实现体验持续优化、过程持续优化、价值持续创造”。这个提法，与百度的讲法高低立现，更严谨，充分体现了对传统汽车工业的敬畏。

图二

软件与硬件应该是汽车不可分离的一个有机整体。硬件是汽车的“骨骼肌肉”，而软件就是汽车的“思想灵魂”。没有骨骼的灵魂是孤魂野鬼，没有灵魂的肉体是行尸走肉。这个，从中汽研关于汽车行业数字化转型，对汽车软件和硬件也做了很好的明示解读（见图二）。硬件虽然不能迭代，但硬件为软件升级迭代奠定了坚实的基础。如果硬件不支持，再好的软件，也无从OTA升级迭代。我相信上汽荣威的车主对此应该深有体会。因为车辆出厂的信息娱乐系统硬件性能太低（关键是便宜），使用2~3年的汽车OTA，基本与自家车辆无缘了，升级后各种卡顿。说好的终生免费升级，变成了一纸空文。

软件定义汽车为什么会如此火爆？

笔者有幸见证了通信行业的兴衰沉浮，从当年的摩托罗拉模拟手机大哥大（那种在港台片经常出现的，如同大块砖头的手持机）到后期的智能手机，经过20多年发展的手机产业链，硬件体系随着处理器性能持续提升、摄像头像素及摄像头个数持续增加、屏幕材质与大小不断升级，但目前看下来，其产业增速逐步趋缓，硬件盈利模式逐渐固化。但是，随着苹果和安卓的应用市场（APP Store 和 Android Market）横空出世，手机行业定义了新的商业模式-软件附加值及软件生态。各大手机厂商例如小米，OPPO，ViVo，三星，苹果等，一边研究新的硬件及基础材料，确保必要的硬件利润率，另一边开始加大手机生态，将手机定位于功能载体，通过预置手机APP，扩大生态，让软件与服务成为手机产业链盈利模式的重要来源。

对标至汽车，偏向制造业模式的传统车企具有较固定的盈利模式。如同当年的功能手机向智能手机转型一样，长远来看，技术上，随着5G，甚至6G的通信技术发展，以太网协议在汽车内的落地并开始替换CAN/LIN的总线架构；市场上，消费者对汽车智能化的诉求推动，汽车电子电气化架构必然做出转型。随着产业的发展，大部分汽车硬件终将会进入产业稳态阶段，形成硬件接口及基本配置的标准化，维持较稳定的利润率水平；软件由于迭代周期快且每家主机厂的功能定义，场景实现不一样，将形成汽车的差异化竞争点，赋予汽车新盈利模式。

据麦肯锡预计，纯电动车型中，软件单车价值量将由2025年的 0.23 万美元增长7倍至2030年的 1.82 万美元。同期 ECU/DCU、传感器、动力系统（除电池）及其他电子器件增速分别为 37%、 27%、-7%、5%。市场趋势的研判，也反映了汽车当前交付模式下的困惑（见图三所示）。

图三

实践中，特斯拉已构筑初阶车企软件盈利模式。硅谷出身的特斯拉已证实一条软件大规模变现的可行性路径，分为 FSD 付费、软件应用商城及订阅服务三种模式（见图四）。这三种模式包括（当然，这三种软件收费模式能否在国内实践成功，还有待于进一步的观察。）

（1）FSD 付费模式：特斯拉车型在售出后，标配Autopilot 辅助驾驶功能，而实现自动泊车、智能召唤的FSD全自动驾驶功能却需要付费使用。FSD 单价并未固定，过去一年内，特斯拉FSD售价经过三次提价（国外8000美元，国内6.4万元），成为特斯拉利润的重要来源。以 2020年50万辆的交付量计算，FSD加装率为25% ~ 30%（我们按25%计算），6500美元的ASP，软件收入近8.1亿美元。更关键的是，软件的毛利率高达80%，这个远远超过硬件的毛利率。

（2）软件应用商城：类似手机应用商城，可即时购买性能升级软件包（包括辅助驾驶功能、FSD 及各类性能升级包），通过OTA进行升级。

（3）订阅服务：2019Q4推出定价9.9美元/月的车联网高级连接服务，包括流媒体、卡拉 OK、影院模式等功能。2020Q2，特斯拉宣布计划在年底推出定价100美元/月的 FSD套件订阅服务，为FSD的使用提供另一选择。同时，特斯拉在利用车主的驾驶行为数据，销售UBI保险业务。这些基于软件的创新，确实开创了巨大的想象空间。

图四

展望未来，汽车软件还将改变现有的汽车供应链。传统的Tier1，Tier2的供应关系将会打破；整车厂会逐步掌控自身的系统及软件研发，并很可能制定自身的软件框架标准，并出现能满足要求的专业软件产品Tier1；随着汽车智能化的发展，也将会出现新的汽车生态，形成更多的第三方合作伙伴而不是单纯的客户-供应商之间的关系（见图五）。这些改变，对传统的汽车供应链造成巨大的影响，同时，也对目前主机厂的管理体系、业务流程和组织人才提出了重大挑战。例如，未来的供应商管理如何应对? 软件供应商如何管？三方生态合作伙伴如何管？组织有相应的人才吗？

图五

不可否认的是，作为汽车整体不可分割的硬件，它也会同步发展，新的工艺与材料的引进，环保意识的增强，碳达峰与碳中和的目标驱动，新的汽车机械结构，动力系统，底盘系统也会层出不穷。同时，为了支持软件的OTA，传统以低价消减硬件成本的采购策略也将会发生改变 – 从一次性的成本考核转变为汽车全生命周期的成本考核。汽车硬件性能将会被预留，芯片性能也会被预置。

据麦肯锡，2020-2030年汽车软件和E / E架构市场预计复合年增长7％，从目前2380亿美元增长至2030 年的4690亿美元（见图六）。尽管销售收入的大头还在硬件相关领域，例如ECU电子电气改造，动力系统转型。但从年复合年增长率来看，软件（包括应用软件，中间件及操作系统）及软件相关的集成验证测试工作，占据了快速增长的通道。

图六

软件销售作为汽车行业的新的商业模式，在汽车的发展历史中将成为浓重的一笔。如果看第一个将汽车软件作为汽车销售业务增长点的践行者，特斯拉，尽管其软件销售收入在2021年占比只有6%。但我们清晰地看到了它的增长潜力。即使不计入为适应软件功能需求，带来的硬件收入增长，单纯的软件收入也以每年大约25%的增长率在迅猛发展。至2025年，软件收入将达到整车收入的14%。在不久的将来，人们在讨论汽车的性价比时，也慢慢会从对发动机，变速箱和动力系统的关注，逐步转移。可能会如同今天的手机行业，大家会讲芯片是谁家的？算力如何？性价比如何？有哪些特色功能？而传统的动力总成，底盘，车身等，会逐步变为缺省配置，不再是聚光灯下的焦点。

二、创新思维之车企数字化转型 – 正确理解软件定义汽车（二）

为什么要澄清软件定义汽车的一些误解呢？

不可否认的是，随着汽车电动化的发展，中国国内的汽车工业在电动化和智能化方面有了长足的发展，甚至可以说屹立于世界汽车之林。从传统汽车以硬件为主的架构，到汽车联网，再到我们今天耳熟能详的智能汽车，最后到未来的自动驾驶或者所谓的汽车机器人，软件扮演的角色越来越重要。而中国互联网的发展，为软件发展奠定了坚实的基础，也助力了车联网及汽车智能化的迅猛发展。

但是，我们也必须清醒的认识到，支撑汽车智能化及车作为交通工具的本质属性的汽车“硬骨骼”，我们还有很长的路要走，“弯道超车”还无从谈起。如果人们将眼光只聚焦在软件，那么很容易忽视支撑汽车软件的硬骨骼的发展，变成如图七所示的重软轻硬，失去了汽车的本质属性。

图七

汽车复杂的运作需要软硬件结合进行。无论是驾驶舱对汽车电子功能的调用，抑或汽车与驾驶员和环境的互动，均可抽象化为软硬件密切配合的模型，即驾驶员的需求与汽车功能反应之间存在着复杂的控制链条：驾驶员通过机械硬件或虚拟按钮输入期望（例如通过车载按钮、踏板等输入型机械硬件给出期望）→驾驶员动作转换为电子信号传入电控单元→执行器控制控制对象达到驾驶员的需求→传感器向电控系统持续反馈控制达成的具体情况，软件逻辑持续运算向执行器发出指令，最终达成驾驶员的期望要求。如图八所示的ECU简单执行逻辑，软件运行在CPU中，控制驱动电路/执行器执行相应的动作。可以说，没有硬件的支撑，车将不车。

图八

不“闭门自大”，不“妄自菲薄”。对实现软件定义汽车不可或缺的三部分，整车电子电气架构，操作系统和基础系统软件，看看目前我国的汽车产业链状况。

首先，我们要看的是汽车的硬件，整车的电子电气架构及其中的电控单元，汽车智能化使用的各种感知模块，域控制器等。

整车电子电气架构

整车电子电气构架为硬件基础。汽车电子电气架构（Electronic and Electrical Architecture，文中简称EEA）最初由德尔福公司提出，后来，博世公司提出了经典的五域分类。拆分整车为动力域（安全）、底盘域（车辆运动）、座舱域/智能信息（娱乐信息）、自动驾驶域（辅助驾驶）和车身域（车身电子）5个子系统。而大众MEB平台则把整车分为三个域：自动驾驶域，车身控制域和智能座舱域，国内华为对此有类似的划分，笔者个人也更赞同大众的划分方法，毕竟自动驾驶域应该包括动力系统和底盘系统。EEA把汽车中的各类传感器、ECU（电子控制单元）、线束通信拓扑和电子电气分配系统完美地整合在一起，完成运算、动力和能量的分配，实现整车的各项智能化功能。

博世将汽车电子电气架构演进划分为三个大阶段（见图九）：传统分布式电子电气架构，域控制器电子电气架构，集中式电子电气架构。

传统分布式的电子电气架构：主要用在L0-L2级别车型。此时车辆主要由硬件定义，采用分布式的控制单元，专用传感器、专用ECU及算法，资源协同性不高，有一定程度的浪费。产业链分工上，车型架构由整车厂定义，实现核心功能的ECU及其软件开发由Tier 1完成。
域控制器电子电气架构：从L3级别开始，通过域控制器的整合，分散的车辆硬件之间可以实现信息互联互通和资源共享，软件可升级，硬件和传感器可以更换和进行功能扩展。属于过渡形态，ECU仍承担大部分功能实现，整车厂将参与部分域控制器的开发。有实力的整车厂，甚至掌控某些关键域控制器的开发，相应的ECU软件架构也开始改造，形成SOA的软件架构模式。
集中式电子电气架构：以特斯拉Model 3领衔开发的集中式电子电气架构。此时集成化趋势将改造全部的ECU，实现软硬分离，功能隔离。主机厂将逐渐主导原本属于Tier 1参与的开发，其目标是设计简单的软件插件和实现物理层变化的本地化。

图九

从整车的电子电气架构可以看出，最核心的硬件是各种ECU和域控制器。而ECU和域控制器的核心是各种微处理器包括MCU、MPU、GPU、NPU，DSP，SOC和逻辑IC等，即我们通常所说的芯片。芯片的产业链，通常包括晶圆制造，芯片设计/制造，封测等环节。在产业链的各个阶段，如图十所示的芯片产业的上游，从制造芯片的原材料，芯片的制造设备（例如，大家耳熟能详的，来自荷兰的ASML），到晶圆制造，再到芯片设计，制造，封装测试，国内的企业鲜有亮点，基本处于被卡脖子的状态。

图十

技术的垄断，也反映在芯片产业的中游产品上。让我们分别了解一下目前各种芯片产品的现状：

MCU：见图十一的2020年的市场份额，MCU芯片基本被NXP，ST，TI，Renesas, Microchip 等公司垄断。相信很多汽车行业的同事们，在2021年都深深感受到了汽车芯片涨价的恐怖及被卡脖子的恐慌。

图十一

GPU/FPGA/ASIC芯片以及支持芯片设计的工业软件：基本延续了同芯片产业上游类似的故事（见图十二）。市场份额被国际大厂或者台湾企业牢牢把控。幸运的是，国产华为海思，寒武纪，地平线，百度在崛起。希望在芯片的硬件领域我们能有所建树。而支持芯片电路设计等的工业软件，如Cadence等，很不幸的是，完全被国外厂商垄断。

图十二

自动驾驶/智能汽车AI芯片：AI芯片是自动驾驶的大脑，也是在汽车电子电气架构演化中，扮演重要角色的各种域控制器的核心处理芯片（注：AI芯片的目的是高效执行AI算法，又称为AI加速器，又衍生出一堆名字，如神经网络处理器NPU，谷歌的张量处理器TPU，AMD的加速处理器APU，叫法不同，性质类似）。在AI芯片全球排名榜上，国内公司只有华为进入前十名（见图十三）。好在国内的地平线和寒武纪芯片出现在榜单的24名和22名，为我们挽回一点儿面子。但如果看汽车AI芯片，其头部市场基本被英伟达，英特尔和高通盘踞，特别是英伟达，更是一骑当先。

图十三

自动驾驶感知使用的激光雷达，超声波雷达和毫米波雷达：作为自动驾驶重要感知手段之一，雷达扮演了重要的角色。从图十四的产业图谱可以了解到，核心部件半导体芯片基本被国际大厂把控。而中游的雷达模块，也基本被博世，法雷奥，大陆，电装公司等垄断。例如，全球毫米波雷达市场，前五大供应商分别为博世、大陆、海拉、富士通天、电装（Denso），合计占有了68%的市场份额。让我们感到自豪的是国内企业速腾聚创，禾赛科技和图达通进步迅猛，成为了国内激光雷达三剑客，他们的某些产品，例如图达通的Robin，速腾聚创的RS-LiDAR-M1，禾赛科技自研芯片的半固态近距超广角激光雷达AT128,在技术上开始走向前列。

图十四

自动驾驶视觉感知使用的摄像头：视觉感知摄像头模组中，价值最高的是图像CMOS。在CMOS全球市场份额中，索尼，三星和豪威（豪威在2015年被国内财团收购，属于财务投资。）稳坐前三把交椅（图十五，2020年的市场份额分析）。而在车用摄像头里，安森美和豪威占据高达70%的市场份额（图十六）。令人兴奋的是，在这个细分市场，国产的CMOS，格科微（Glaxycore），开始崭露头角。

图十五图十六

自动驾驶定位感知：目前，自动驾驶实现的主要处理流程是感知，规划，决策，执行。感知包括了对周围环境的感知以及对自身的精准定位。常见的定位技术手段如图十七所示，其中做主要的是基于信号的定位。但是，当车辆经过隧道，或者处于地下停车场时，会出现没有信号的状况。这时，IMU惯导的使用，将发挥巨大的作用。

图十七

目前，汽车惯导的市场（见图十八），基本被博世，意法，TDK和Honeywell占领。

图十八

自动驾驶域控制器：域控制器目前主要在座舱域和自动驾驶域内展开竞争。从图十九所示的自动驾驶产业图谱可以看出，国内企业在软件及算法平台已经进入头部，以百度等互联网科技公司领头，国内蔚小理为代表的新兴造车势力，在世界自动驾驶领域占据了一席之地。但不幸的是，域控制器的硬件基本被博世，大陆，法雷奥，安波福（前德尔福）垄断。像国内的华为，德赛西威等也相继推出自己的产品，但都在发展初期阶段，市场份额不大。相信在不久的将来，国内企业会有所突破。

图十九

自动驾驶使用的通信模组：通信模组的关键无线芯片，高通一家独大, 国产紫光展锐逐步在赶追, 华为海思因为被制裁，活的很是憋屈(见图二十)。不幸中的万幸是，国产的通信模组已经初见规模，占据了前装车载市场90%的份额（见图二十一）

图二十

图二十一

连接器：连接器是汽车电子电气架构中重要的部件，它与汽车线束一起支撑了车内的通信通路（图二十二），说他们是汽车的经脉一点儿不为过。也正是这些经脉的存在，支撑了汽车软件从之前的异构分布式向中央处理的异构系统方向转变，为汽车软件的SOA架构奠定了通信基础，打通了经脉。

图二十二

在全球连接器市场，泰科，安费诺和莫氏占据市场头三把交椅。他们在消费电子，电脑，通信和汽车等行业各领风骚。在汽车连接器市场，泰科一家独大。其他的头部连接器，也基本被日本和欧洲、美国公司垄断（见图二十三，2019年全球汽车连接器市场份额）。

图二十三

智能底盘：智能底盘是汽车智能化重要组成部。智能底盘是未来自动化驾驶的基础，是执行自动驾驶决策的执行器。我们都清楚，传统汽车底盘包含四个部分，传动、行驶、转向、制动。电动车底盘和燃油车底盘相比，行驶和转向的零部件基本保持不变，最主要的两个变化，一个是传动系统，因为电动车采用电驱动，所以代替了燃油车里面的离合器、变速器，传动轴等核心部件；第二个是制动系统的变化，采用电子真空泵或者线控转向系统，代替了燃油车里面由发动机提供真空助力的辅助刹车系统。线控底盘技术经过多年的发展（见图二十四），从燃油车时代到今天的电动时代，其技术制高点主要集中在了线控制动与线控转向两个方面。

图二十四

对于线控底盘的核心技术，线控悬架，线控换挡，线控油门三个技术核心方面，由于发展技术比较早，相对来说是海外厂商占据明显的优势，国内厂商虽不是很强，但也有参与。而在近十年出现的线控制动系统和线控转向系统，其技术及市场却基本掌控在博世、大陆和采埃孚手上（见图二十五）。

图二十五

操作系统

操作系统承担着管理车载电子电气硬件与软件资源的角色。早期嵌入式开发中并没有操作系统的概念，而是直接在裸机上写简单的轮询系统或前后台系统。但裸机系统很难保证程序运行的实时性，因此随着硬件水平的提升，MCU的Flash和RAM等硬件资源越来越满足操作系统的占用，由嵌入式操作系统带来的开发模块化工具和实时响应的优势反而简化了在中大型项目开发中的难度，因此嵌入式实时系统逐渐取代裸机系统成为趋势（关于操作系统的科普知识，强烈建议大家参考这篇文章：自动驾驶和智能座舱软件介绍（二） – 知乎）。

从产品品类上，嵌入式的汽车电子控制单元可归纳为两类，一是以仪表，娱乐、音响、导航系统为代表的座舱系统；二是主管车辆运动和安全防护的底盘和动力系统。两者对比而言，底盘和动力系统更强调安全性和稳定性，因此应用于底盘和动力系统的嵌入式操作系统标准更为严格。未来嵌入式操作系统发展，面临两大趋势：

一是以OSEK/VDX、POSIX，AUTOSAR为典型代表的操作系统标准联盟将定义统一的技术规范，形成更注重实时性，功能安全，信息安全和系统稳定性的车控操作系统，支持自动驾驶域，动力域和底盘域的电子控制单元。车控操作系统可以进一步被细分为嵌入式实时操作系统，用于传统的车辆控制，适用于动力系统与底盘控制等领域；另一类是基于POSIX标准的操作系统，适用于自动驾驶所需要的高性能计算和高带宽通信。常见的三种车控操作系统对比如图二十六所示。对于车控操作系统而言，目前基本被主机厂掌控，例如大众的VW.OS，特斯拉的Version，奥迪的定制AGL，等。可喜的是百度的Apollo，华为鸿蒙智能驾驶OS，基于Linux的ROS （Robot Operating System）给了国内企业弯道超车的机会。

图二十六

二是智能网联趋势下，数据融合度提升，形成为信息娱乐和在线服务生态而生的座舱操作系统（因行车安全的需要，座舱操作系统也会有实时及功能和信息安全的诉求，但相对而言，不会像车控操作系统那样严苛。）。智能座舱操作系统主要为车载信息娱乐服务以及车内人机交互提供控制平台，是汽车实现座舱智能化与多源信息融合的运行环境。所以座舱操作系统更强调开放性，兼容性，生态化和联网服务。座舱操作系统与车控操作系统不同，没有AUTOSAR，OSEK/VDX, POSIX 等国际标准。所以，基本成为各公司兵家纷争的领域。图二十七罗列了左思研究院调查的部分车企座舱域使用的操作系统，可以看出，主流车型的智能座舱操作系统包括QNX、Linux、Android等。在传统智能座舱操作系统中，QNX占据了绝大部分市场份额，近年来，智能座舱的娱乐与信息服务属性越发凸显，开源的Linux（AGL – Automotive Grade Linux）以及在手机端拥有大量成熟信息服务资源的Android被众多厂商青睐，特别是在谷歌推出Android Automotive后，很多厂家基于Android做了深度定制，成为后起之秀。此外，国外少量车型还采用了WinCE等作为智能座舱操作系统。在座舱操作系统领域，国内公司基本都是基于开源的Linux系统做了深度定制开发，例如斑马的AliOS，上汽集团的AGL，百度的小度OS，华为的鸿蒙OS，等。尽管他们面临的挑战依然很大，但总归是打开了一扇窗户。

图二十七

由于各个部件的安全等级不一，从而整车上存在多种操作系统的部署，形成复杂的异构环境，通常引入虚拟机管理（可提供同时运行多个独立操作系统的环境），如在智能座舱ECU中同时运行Android（车载电子操作系统）和 QNX（实时操作系统）。如图二十八所示。

图二十八

基础系统软件

基础系统软件平台构架是实现抽象化的关键所在。基础软件是针对汽车场景定制的，复杂的大规模嵌入式系统运行环境，主要包含三层（见图二十九）：

硬件抽象层：包括 BSP（板卡支持包）、Hypervisor（硬件虚拟化技术，提供虚拟平台支持多操作系统）等。BSP 包括了 Bootloader（以基础支持代码来加载操作系统的引导程序）、HAL（硬件抽象层）代码、驱动程序、配置文档等，是内核与硬件之间的接口层，目的是为操作系统提供虚拟硬件平台，使其具有硬件无关性，可以在多平台上移植。
操作系统内核（Kernel）：即为狭义操作系统，如OSEK OS、VxWorks、RTLinux等。内核提供操作系统最基本的功能，负责管理系统的任务调度、内存、设备驱动程序、文件和网络系统，决定着系统的性能和稳定性，例如，操作系统内核启动进程的优先权，进程多寡等，会影响系统的启动时长。
中间件：处于应用软件和操作系统之间的软件，实现异构网络环境下软件互联和互操作等共性问题，提供标准接口、协议，具有较高的移植性，如 POSIX/ARA（自适应AutoSAR RTE，即中间件API 接口）和 DDS（分布式实时通信中间件，等。

图二十九

从定义上，基础系统软件架构为软件系统定义了一个高级抽象（见图三十）。而软件定义汽车的核心内涵是能够通过软件作用，动态地改变构架网络，节点之间的联结或分离状态，从而定义汽车不同的功能组成。基础软件平台需具备三方面要求：一是可靠性，能保证汽车功能实现的实时和安全；二是通用性，适用于不同车型和不同的操作系统上；三是网构架节点易于更换连接方式。对于基础系统软件中的硬件接口层，基本是各硬件提供商提供；而操作系统我们之前已经讲过。剩下的就是各在抢夺的高地– 中间件。AUTOSAR是2003年，宝马、博世、大陆、戴姆勒、通用、福特、标志雪铁龙、丰田、大众等9家企业作为核心成员，成立了一个汽车开放系统架构组织（简称AUTOSAR组织），致力于建立一个标准化平台，以减少汽车软件设计的复杂度，提高灵活性和开发效率。AUTOSAR以OSEK/VDX为基础，但涉及的范围更广。是全球各大整车厂、供应商联合拟定开放式标准化的软件架构，其使得不同结构的电子控制单元的接口特征标准化，从而使软件具备更优的可扩展性及可移植性，降低重复性工作，缩短开发周期。目前，很多公司基于AUTOSAR或Adaptive AUTOSAR标准在开发自己的中间件软件产品，例如华为的MDC中的中间件，东软睿驰，等等。从这个角度上讲，国内的科技公司与国外在同一起跑线上。

图三十

除去我们之前谈到的车端的软、硬件，其实，智能汽车的生态还包括云端的基础系统软件与车端的应用软件。中国过去20年的发展，在这些应用软件方面基本拉齐了与国际巨头的差异，在此，我不一一累述。需要单独提一下的，是目前风生水起的人工智能算法软件。宽松的政府管控政策，泛滥的个人隐私数据，中国公司在人工智能算法应用方面突飞猛进，确实是可喜可贺。但遗憾的是，人工智能算法的框架，如TensorFlow，SageMaker，Keras，PyTorch，Caffe等，基本还是被Google， Amazon，Facebook等国际互联网巨头把控。

三、创新思维之车企数字化转型 – 正确理解软件定义汽车（三）

软件定义汽车的发展趋势如何？

中汽研对整车的价值交付链（图三十一）分析中可以看出，未来汽车的价值将在汽车新的使用模式和移动出行方式的转变中喷发。从汽车的交付流程中，我们可以清晰地知道，未来价值的产生将不会依托再次更新客户车辆的硬件，唯一可能的方式就是软件及通过软件实现新的运营方式。还可以通过数据分析产生新的商业价值。同样，传统汽车常见的渠道销售的商业交付模式也会发生变化，直销模式，客户注册付费等商业模式也将会被创新。

图三十一

麦肯锡对2030年的汽车软件增长趋势做过预测（见图三十二），2030年将有840亿美金的规模。其中，最大的增长来自于自动驾驶和辅助驾驶ADAS，以及智能座舱领域。操作系统的增长也将突飞猛进。所以，从长远来看，汽车软件发展空间是非常大的。

图三十二

现阶段，汽车电子电气系统变得十分复杂，一辆普通汽车的电子控制单元（ECU）已经多达80~100个，代码约一亿行，且各个ECU往往来源于供应链中不同的tier1，有着不同的嵌入式软件和底层逻辑，各个ECU 独立运行，整车厂没有权限，也没有能力维护更新ECU，因此传统汽车的软件更新几乎与汽车生命周期同步。而整车企业以OTA方式更新软件系统受限，目前仅仅局限于娱乐信息系统更新。为实现汽车软件的独立发展演进，除了我们前面提到的整车电子电气架构改造外，传统的汽车研发还需要实现几层面的解耦：

汽车软硬件解耦– 这个解耦涉及到了汽车研发与生产制造解耦；汽车零部件与主机厂解耦。通过设计与生产解耦，实现汽车软件功能的独立发布；软硬件分离，在工艺装配上也产生优势。工艺制造与软件分离后，汽车电子电气构架不同于现阶段“八爪鱼”式的复杂构造，更易于自动化装配。而零部件供应商与主机厂解耦，摆脱了传统的供应链模式。传统的送样模式及OTS样件认可等，都将相应改变。零部件解耦后，通过标准化的接口定义，实现了主机厂自身的能力建设和对方案的整体把控。同时，又可以通过OTA的功能，实现零部件的升级迭代。
汽车软件的软软解耦– 这个解耦涉及到了云端软件与车端软件的解耦；车端软件的各功能模块的解耦。软软解耦需要汽车软件架构进行分层设计，定义标准化的接口，通过SOA的架构而不是之前的CAN总线通讯架构，实现基于服务的访问调用，提高软件开发的效率。软软解耦，需要系统软件做到分层和模块化的处理，对软件开发人员的技能诉求与之前的嵌入式软件开发将有很大的不同（典型的软件分层及模块化设计，可以参考图三十三展示的简单软件系统架构和图三十四展示的真实的QNX操作系统软件架构）。而车云软件的解耦，可以将轻量化的功能放置车端，运维管理及在线服务放至云端，实现远程运营和服务的可能，从而创造后市场新的商业模式。
车型设计与车型功能解耦 – 由于开发周期（汽车硬件3-5年的开发周期 vs. 软件 1-2 年的开发周期）及技术领域（偏向制造业 vs.偏向软件）的差别，汽车软硬件在开发上、供应上需要逐渐分开。这样，软件的功能发布可以与车型完成分离，新软件不仅适用于新车，还可以快速发布到已量产车型上，增强车型硬件的使用长尾期。同样，整车软件功能可以实现菜单式定制，通过用户注册的方式，衍生新的收入来源。

图三十三

图三十四

总结

展望未来，笔者认为汽车的发展将会出现软硬并重的局面。为什么呢？让我们拆解整车全生命周期构成，分别展望：

整车动力域：双碳的国际呼吁及国内法规的要求，传统汽车燃油动力会逐步被新能源替代。短期内电动汽车发展风生水起，但繁荣的后面还存在一定的危机，这些危机包括电动汽车的全生命周期的成本，保值率等，新能源汽车政府补贴的退出，价格能否支撑市场的问题，没有经历10~20年的汽车全生命周期的检验，是很难对一个新生事物给出结论的。其他新型能源。例如氢能，作为汽车动力替代也很可能诞生。从软硬件的重要程度而言，毫无疑问，这个属于硬件范畴。硬件先下一局！
汽车底盘域：汽车转型及未来汽车自动化，共享化的发展趋势，汽车底盘域会逐步走向更加集约，模块化的平台，从而实现汽车“即插即用”。典型的代表是“滑板底盘”的提出（目前滑板底盘的玩家主要有国内的悠跑-UPower，PIX和国际的RIVIAN， CANOO，REE和Arrival。其中，RIVIAN最为著名。）。滑板底盘与PC行业的“刀锋服务器”的理念一样，实现标准化及模块化，底盘逐步摆脱传统的机械控制，走向电信号控制（见图三十五，通用2002年提出的第一代滑板底盘示意图）。而电信号的控制需要芯片和软件。这个回合，软件和硬件达成了平手！

图三十五
车身域：还是全球环保的呼吁，汽车行业的内饰走向了更环保的方向，生物可降解材料将逐步被用于内饰，比如奔驰EQ系列车的座椅是由仙人掌原材料及菌丝体制作，地毯则是100%竹纤维编织。宝马Vision Circular则提出100%由再利用材料和可再生材料制造。Volvo也宣称25%的塑料将以生物材料为基础或来自于回收材料。展望未来，车身材料的应用，创造了可变色的车身，如宝马的可变色“电子墨水”技术；柔性屏可能逐步在车上使用，薄至0.1毫米的柔性屏（图三十六），轻松地覆盖在现有车内的内饰板的木头，碳纤维，皮革上，使之成为屏幕。这个回合，硬件小胜一步！

图三十六
座舱域：座舱域的发展会逐步由现在的“堆料量产”逐步走向统一风格的域控制模式。目前汽车座舱内堆砌的各种大屏，摄像头，线束等会逐步走向集成简约化；座舱域的新声色体验会越来越棒，近在眼前的如奔驰EQS Edit One的可调节车内氛围灯，超过141厘米的OLED MBUX巨幕屏，不同模式（舒缓，悦动，影院及数字艺术）的车内声浪，数字HUD，DLP技术的应用，等等，都会给消费者以全方位的感官体验（奔驰 EQS 灯光 – 西瓜视频(ixigua.com) 及奔驰电动车 EQS 体验 – 西瓜视频(ixigua.com)）。这些智能化的配置，没有软件的灵魂是无法实现的，同样，没有硬件的支持，也无法感受其中的震撼。所以，软硬件在这局中打成了平手！
自动驾驶域：汽车的自动化，网联化会进一步加速。随着奔驰EQS获得自动驾驶L3级认证（图三十七），自动驾驶将向L4级迈进。或自主研发，或纵横联合，自动驾驶域将会如同座舱域一样，出现“百花齐放，百家争鸣”的局面。而自动驾驶感知，规划，决策和执行，需要强大的电脑，芯片算力将飞速发展。例如，英伟达的Drive Orin，单颗算力高达254TOPS，Intel Mobileye的 EyeQ Ultra，算力高达174TOPS，但功耗却小于100瓦，实现了高能效比。用于自动驾驶感知的传感器也会越来越多，例如蔚来ET7多大30+的感知硬件，索尼VisionS02多大40+的传感器。在自动驾驶整体解决方案方面，传统的Tier1大牛，像博世，大陆和安波福都在布局，如大陆的Automotive Edge Framework, 安波福的SVA架构。同时，有实力的高科技公司也不会甘心，只解决某个具体的功能。他们也在布局“一家桶”式的自动驾驶及座舱解决方案，例如英伟达的Drive Hyperion 8 架构， Drive Concierge和 Drive Chauffeur AI 平台；高通的智能汽车整体解决方案，Snapdragon digital chassis （包括了Snapdragon Ride，Snapdragon Cockpit 和骁龙智联平台，骁龙车端云服务）。这些整体解决方案里，从底层BSP，到操作系统和中间件，以及自动驾驶算法和规划、决策，软件将发挥巨大作用。所以，这一局，软件小胜一步！

图三十七
汽车后市场运营：前面谈到的都是在整车上市前的竞争。汽车上市后，进入流通领域，会有长达10年的时间。在此期间，数字化的售后服务，用户运营将成为新的发展趋势。在这个领域，硬件除了鲜有的召回更换动作，难有大的作为。相反，软件将会风生水起，软件订阅服务，OTA升级，信息娱乐生态，数字化驱动的新的业务转型，如UBI类的车险业务，主动式维保，等等。在这一局，软件完胜！

纵观上述分析，汽车这个未来物种，他的软硬件3:3打成了平手。所以，硬件是汽车的“骨骼肌肉”，软件是汽车的“思想灵魂”。套用互联网的黑话，软件定义汽车，更准确地讲，应该是软件赋能汽车，Software Empowered Vehicle（当然，如果你还是喜欢用SDV，那么，请用Software Driven Vehicle会更贴切，把“Software DefinedVehicle”留给市场宣传人士吧 😊）。作为汽车行业从业人员，我们需要时刻保持清醒，驱动硬件和软件并重的两条路线发展，这样才能走得更远，更长久。

（原创大果树 ARVO INSIGHT 价值洞察）

END

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