汽車電子産品正朝著(zhe)軟件定義系統的(de)方向發展。

 

    回顧過去的(de)50年，汽車是量産中最複雜(zá)的(de)産品，包括所有的(de)機械、機電和(hé)電子系統。在此期間，電子系統已經增強或取代了(le)機械和(hé)機電系統的(de)主導位置，而且依舊(jiù)在強勢進化(huà)中。

 

    這(zhè)意味著(zhe)汽車的(de)電子系統遲早會成爲批量生産中最複雜(zá)的(de)電子系統，而且可(kě)能已經達到了(le)這(zhè)一區(qū)别。雖然如今的(de)飛(fēi)機和(hé)超級計算(suàn)機可(kě)能有更多(duō)的(de)電子複雜(zá)性，但它們不是每年生産上千萬個(gè)。

 

    汽車電氣化(huà)迅速增加了(le)所有汽車的(de)軟件内容。據報道，一輛最先進的(de)汽車有超過1億行軟件代碼。我還(hái)沒有看到1億這(zhè)個(gè)數字的(de)詳細分(fēn)類，如果有這(zhè)樣的(de)數據，那将是非常有用(yòng)的(de)。毫無疑問，随著(zhe)ADAS、連通(tōng)性、網絡安全、自動駕駛和(hé)其他(tā)功能的(de)擴展，未來(lái)汽車電子和(hé)軟件内容将顯著增長(cháng)。

 

    在戰略問題、軟件領域、關鍵技術和(hé)其他(tā)重要問題方面，很少有關于汽車軟件的(de)討(tǎo)論。本文討(tǎo)了(le)這(zhè)些差異，并對(duì)當前的(de)汽車軟件行業給出了(le)一些看法。硬件和(hé)軟件之間有非常重要的(de)區(qū)别，這(zhè)影(yǐng)響著(zhe)如何在汽車軟件方面取得(de)成功。

    在過去的(de)二十年裏，汽車軟件已取得(de)了(le)長(cháng)足的(de)進步。在20世紀90年代，汽車軟件主要是用(yòng)于控制駕駛電子設備和(hé)簡單娛樂(yuè)系統的(de)嵌入式軟件。這(zhè)些汽車oem和(hé)一級供應商開發的(de)嵌入式系統軟件的(de)複雜(zá)性不斷增加，但是很少有嵌入式系統的(de)代碼大(dà)小在100萬行範圍内。

 

    這(zhè)種情況在20世紀90年代末發生了(le)改變，當時(shí)信息娛樂(yuè)和(hé)嵌入式導航系統在功能和(hé)能力方面得(de)到了(le)長(cháng)足發展，但需要一個(gè)操作系統(OS)來(lái)管理(lǐ)軟件複雜(zá)性。該操作系統将高(gāo)科技産業引入了(le)汽車軟件領域，包括QNX、Green Hills、Wind River、微軟等。在過去的(de)十年中，像Linux這(zhè)樣的(de)開源軟件在汽車軟件中也(yě)變得(de)很重要。

 

Create-Make-Market-Use概念

 

    下(xià)圖顯示了(le)汽車硬件和(hé)軟件的(de)不同之處。但是數字的(de)結構需要一些背景和(hé)解釋。該圖顯示了(le)可(kě)用(yòng)于任何類型的(de)産品或行業的(de)四個(gè)階段：

    1.“創造”階段是産品的(de)研發和(hé)設計。

    2.“制造”階段是指産品的(de)生産，包括所有零部件的(de)成本、制造成本和(hé)供應鏈。

    3. 産品的(de)“市場(chǎng)營銷”，包括廣告、銷售和(hé)分(fēn)銷渠道——本質上是将産品送到顧客手中的(de)所有活動和(hé)成本。

    4.“使用(yòng)”階段，這(zhè)對(duì)于汽車行業來(lái)說是相當長(cháng)的(de)一個(gè)階段。

 

    “Create-Make-Market-Use”的(de)概念是我在德州儀器了(le)解到的(de)，它在20世紀70年代和(hé)80年代被大(dà)量使用(yòng)。我在報告和(hé)/或演示中利用(yòng)了(le)這(zhè)四個(gè)階段的(de)見解，并将其作爲工具來(lái)分(fēn)析許多(duō)汽車細分(fēn)市場(chǎng)，包括軟件、純電動汽車(BEV)、3D打印等。

 

該圖側重于硬件和(hé)軟件的(de)四個(gè)階段中的(de)每個(gè)階段的(de)單獨重要性。也(yě)有關于硬件和(hé)軟件如何影(yǐng)響汽車在每個(gè)階段的(de)發展。

硬件階段

 

    上圖顯示了(le)汽車硬件的(de)四個(gè)階段的(de)關鍵特征。硬件“創建”階段決定了(le)電子特性，并繼續增加它的(de)主導。芯片工業提供了(le)最重要的(de)硬件部件，而且還(hái)将提供更多(duō)的(de)部件。硬件生态系統變得(de)越來(lái)越重要，包括所有的(de)開發系統和(hé)其他(tā)硬件設計工具。圍繞汽車電子産品中使用(yòng)的(de)處理(lǐ)器平台的(de)生态系統也(yě)越來(lái)越重要。硬件“創建”階段的(de)成本以百萬或數千萬美(měi)元計，但由于産量是幾十萬個(gè)單位，每輛車的(de)成本很低。

 

    “制造”階段是最昂貴的(de)階段，這(zhè)裏涵蓋了(le)所有的(de)硬件電子零件或物(wù)料清單BOM成本。還(hái)有硬件供應鏈管理(lǐ)成本、制造設備成本、人(rén)員(yuán)成本等。總體而言，電子硬件成本隻占汽車總成本的(de)一小部分(fēn)，但即使單個(gè)電子部件的(de)成本下(xià)降，電子硬件成本也(yě)一直在上升。所有電子硬件系統的(de)典型成本從3000美(měi)元到8000美(měi)元不等——其中豪華車的(de)價格更高(gāo)。

 

    硬件“市場(chǎng)”階段因組件和(hé)系統類型而異。在大(dà)多(duō)數情況下(xià)，硬件市場(chǎng)階段通(tōng)過一級供應商成爲汽車電子系統的(de)一部分(fēn)。

 

    硬件能力對(duì)汽車銷售的(de)影(yǐng)響也(yě)越來(lái)越大(dà)。這(zhè)種間接的(de)影(yǐng)響來(lái)自于由硬件功能創建的(de)所有需要的(de)特性。新興能力将會受到歡迎，包括ADAS、網絡安全硬件、可(kě)升級硬件和(hé)自動駕駛功能。

 

    汽車使用(yòng)年限通(tōng)常持續10到15年，有時(shí)更久。如此長(cháng)的(de)壽命要求優良的(de)硬件可(kě)靠性，以限制OEM和(hé)供應商的(de)保修和(hé)召回成本。“使用(yòng)”階段也(yě)是售後市場(chǎng)供應商擁有最大(dà)機會的(de)階段——特别是在質保期已經過期之後。由于需要新的(de)電子硬件系統，大(dà)量的(de)車禍也(yě)創造了(le)重大(dà)的(de)機會。

 

軟件階段

 

    圖底部顯示了(le)汽車軟件的(de)四個(gè)階段的(de)關鍵特征。軟件是純數字的(de)，具有與硬件完全不同的(de)特點。當然，軟件完全依賴于相關的(de)硬件。

 

    “創建”階段是軟件中最困難的(de)部分(fēn)，通(tōng)常也(yě)是軟件業務中最昂貴的(de)階段。大(dà)型軟件項目的(de)開發時(shí)間很長(cháng)，包括在經濟上可(kě)行的(de)情況下(xià)糾正錯誤的(de)困難的(de)測試過程。任何大(dà)型軟件平台都會和(hé)bug鬥争到底，在軟件的(de)整個(gè)生命周期中都會發現新的(de)bug。對(duì)網絡安全的(de)需求從本質上說在已完成的(de)代碼中産生了(le)一類新的(de)軟件漏洞——網絡安全漏洞，黑(hēi)客可(kě)以利用(yòng)這(zhè)些漏洞進行各種負面攻擊。由于大(dà)多(duō)數汽車程序員(yuán)不是網絡安全技術的(de)專家，他(tā)們不知道如何避免易受黑(hēi)客攻擊的(de)代碼序列。

 

    軟件“創建”階段也(yě)需要非常強大(dà)的(de)生态系統來(lái)開發新程序和(hé)測試結果軟件。汽車行業已經取得(de)了(le)良好的(de)進展，并且正在利用(yòng)或使用(yòng)開源軟件開發系統。

 

    “制造”階段通(tōng)常是最便宜的(de)階段，因爲軟件在硬件系統上運行是免費的(de)。有一些軟件版稅，但通(tōng)常是硬件成本的(de)一小部分(fēn)。軟件的(de)“制造”階段基本上是把程序裝入汽車的(de)電子系統中。軟件在何時(shí)以及如何加載到電子系統中也(yě)具有靈活性。

 

    軟件的(de)“市場(chǎng)”階段因部門和(hé)系統類型而不同。在大(dà)多(duō)數情況下(xià)，軟件“市場(chǎng)”階段也(yě)要經過一級供應商，成爲汽車電子系統的(de)一部分(fēn)。

 

    軟件能力對(duì)汽車銷售的(de)影(yǐng)響也(yě)越來(lái)越大(dà)。這(zhè)種間接影(yǐng)響取決于軟件實現人(rén)機界面(HMI)或特性可(kě)用(yòng)性的(de)好壞。軟件可(kě)用(yòng)性的(de)影(yǐng)響貫穿于所有不斷增長(cháng)的(de)功能，如連接汽車功能、OTA升級、功能升級、ADAS和(hé)未來(lái)的(de)自動駕駛功能。糟糕的(de)軟件可(kě)用(yòng)性會給汽車帶來(lái)負面評論，并降低未來(lái)的(de)銷售潛力。這(zhè)種負面趨勢一直是高(gāo)級信息娛樂(yuè)系統面臨的(de)一個(gè)問題，但也(yě)是蘋果和(hé)谷歌(gē)最近在信息娛樂(yuè)-智能手機集成系統方面取得(de)成功的(de)原因之一。

 

    此外，汽車在如此長(cháng)的(de)生命周期裏将需要大(dà)量的(de)軟件缺陷修複。OTA修複和(hé)更新軟件bug的(de)成本較低，這(zhè)将限制OEM和(hé)軟件供應商的(de)保修和(hé)召回成本。

 

在“使用(yòng)”階段，軟件即服務(SaaS)和(hé)雲軟件領域出現了(le)巨大(dà)的(de)增長(cháng)機會。基于SaaS的(de)網絡安全是非常有前途的(de)。修正漏洞的(de)OTA和(hé)功能軟件更新的(de)市場(chǎng)前景非常廣泛。通(tōng)過SaaS提供的(de)信息娛樂(yuè)内容也(yě)有很好的(de)增長(cháng)趨勢。

 

總結

 

    軟件的(de)四個(gè)階段表明(míng)“創建”是最昂貴的(de)階段，并建議(yì)解決方案是使用(yòng)軟件平台來(lái)降低開發成本和(hé)減少大(dà)型程序中的(de)bug數量。在高(gāo)科技産業的(de)幫助下(xià)，汽車行業已經開始接受軟件平台戰略，但這(zhè)還(hái)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。