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隨著(zhù)智能互聯(lián)、自動(dòng)駕駛、電動(dòng)汽車(chē)及共享出行的發(fā)展，軟件、計算能力和先進(jìn)傳感器正逐漸取代發(fā)動(dòng)機的統治地位。與此同時(shí)，這些電子系統的復雜性也在提高。以當今汽車(chē)包含的軟件代碼行數（SLOC）為例，2010年，主流車(chē)型的SLOC約為1000萬(wàn)行；到2016年達到1.5億行左右。復雜性正如滾雪球般越來(lái)越高，不可避免地導致了與軟件相關(guān)的若干嚴重質(zhì)量問(wèn)題：這在近期若干起大規模車(chē)輛召回事件中屢有耳聞。 解決迫在眉睫的行業(yè)隱憂(yōu) 當前，軟件在D級車(chē)（或大型乘用車(chē)）的整車(chē)價(jià)值中占10%左右，預計將以每年11%的速度增長(cháng)，到2030年將占整車(chē)內容的30%。數字化汽車(chē)價(jià)值鏈上的所有企業(yè)均在嘗試從軟件和電子技術(shù)帶來(lái)的創(chuàng )新中獲利（見(jiàn)圖1）。軟件公司和其他數字技術(shù)企業(yè)正從目前的二、三級供應商逐步成為整車(chē)企業(yè)的一級供應商。他們超越了功能和應用程序（APP）的范圍，進(jìn)一步涉足操作系統，加深在汽車(chē)“技術(shù)�！敝械膮⑴c度。同時(shí)，傳統的汽車(chē)電子系統一級供應商正在大膽進(jìn)入IT巨頭所在的功能與應用程序領(lǐng)域。豪華品牌車(chē)企則正進(jìn)入操作系統、硬件簡(jiǎn)化、信號處理等更底層的技術(shù)領(lǐng)域，以期從根本上確保其技術(shù)優(yōu)勢和獨特性。 這些戰略舉措的結果之一是車(chē)輛架構將變?yōu)橐酝ㄓ眠\算平臺為基礎的，面向服務(wù)的架構（SOA）。開(kāi)發(fā)者將得以添加新的智能互聯(lián)解決方案、APP、人工智能元素、高級分析工具和操作系統等。差異化（或獨特性）將不再僅僅停留于傳統的車(chē)輛硬件方面，而更多地通過(guò)由軟件和先進(jìn)電子技術(shù)賦能的用戶(hù)交互界面和體驗層面來(lái)體現。 未來(lái)的汽車(chē)將成為搭載全新差異化元素的平臺（見(jiàn)圖2）。這些差異化元素可能包括最新的車(chē)載娛樂(lè )系統、自動(dòng)駕駛和智能安全等以“高容錯性”為根本的功能。軟件將通過(guò)智能傳感器與硬件整合，進(jìn)一步深入數字堆棧。堆棧之間將完成水平整合，并添加新層，從而將整體結構轉化為SOA。 最終，全新的軟件和電子架構將催生多個(gè)改變游戲規則的趨勢，提升復雜性和相互依賴(lài)程度。例如，新的智能傳感器和應用將驅動(dòng)車(chē)輛數據“爆發(fā)式增長(cháng)”；相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)若想維持競爭力，就必須高效處理和分析這些數據。模塊化的SOA和OTA更新對大型復雜軟件的維護至關(guān)重要，并催生可滿(mǎn)足車(chē)主最新需求的商業(yè)模式。由于第三方APP開(kāi)發(fā)者將越來(lái)越多，車(chē)載娛樂(lè )系統將越來(lái)越應用程序化，甚至高級駕駛輔助系統（ADAS）也會(huì )在一定程度上APP化。對數據安全的關(guān)注將逐漸從純粹的權限控制策略轉變?yōu)榫C合性安全概念，以達到預測、避免、檢測和防御網(wǎng)絡(luò )攻擊的目的。 汽車(chē)電子電氣架構未來(lái)走向的十大假設 通向未來(lái)技術(shù)和商業(yè)模式之路遠未明晰。我們就此提出了十大假設。 趨勢1：電控單元（ECU）的整合程度將提升 汽車(chē)行業(yè)將轉為整合的ECU架構，這在高級輔助駕駛系統（ADAS）和高度自動(dòng)駕駛（HAD）功能上尤為必要，而其他車(chē)輛功能則仍可能保持較高程度的去中心化。 隨著(zhù)自動(dòng)駕駛的發(fā)展，軟件功能虛擬化和硬件簡(jiǎn)化的重要意義將進(jìn)一步提升，而這可能以幾種形式成為現實(shí)。一是將硬件整合到針對不同時(shí)延性和可靠性要求的堆棧中；二是一個(gè)冗余的“超級計算機”將取代ECU的地位；三是徹底放棄控制單元的概念，轉而采用智能節點(diǎn)計算網(wǎng)絡(luò )。 趨勢2：特定硬件使用堆棧數量將受到限制。下列四個(gè)堆棧會(huì )成為今后五到十年內新一代汽車(chē)的基礎： 時(shí)間驅動(dòng)棧�？刂破髦苯优c傳感器或執行器相連，而系統則需要支持嚴格的實(shí)時(shí)要求和低延遲時(shí)間；資源調度將基于時(shí)間。該堆棧包括達到最高汽車(chē)安全完整性等級的系統，例如經(jīng)典的汽車(chē)開(kāi)放系統架構（AUTOSAR）。 事件-時(shí)間驅動(dòng)堆棧。這一混合堆棧能將諸多高性能安全應用結合在一起，例如ADAS及HAD。操作系統將應用程序和外設分隔；應用程序則根據時(shí)間進(jìn)行調用。在應用程序內部，資源調度可以根據時(shí)間或優(yōu)先等級決定。運行環(huán)境將確保關(guān)鍵的安全應用與車(chē)內其他應用程序分隔并獨立運行。目前這一概念的示例是自適應AUTOSAR。 事件驅動(dòng)堆棧。該堆棧以對安全等級要求較低的資訊娛樂(lè )系統為中心。這些應用程序與外設清晰地分隔開(kāi)來(lái)，資源調度將遵循最優(yōu)化原則或基于事件。該堆棧包含允許用戶(hù)與車(chē)輛交互的常用可視功能，如安卓、汽車(chē)等級Linux、GENIVI和QNX。 云堆棧。該堆棧協(xié)調車(chē)輛外界對車(chē)輛數據及功能的訪(fǎng)問(wèn)，并負責通信、安全、以及應用程序認證。該堆棧還須建立一個(gè)預定義的車(chē)輛界面，包括遠程診斷。 趨勢3：擴展的中間層將使應用程序從硬件中抽象化 隨著(zhù)車(chē)輛逐漸演變成移動(dòng)運算平臺，中間件(middleware)將實(shí)現車(chē)輛重新配置，以及相關(guān)軟件的安裝和升級。當前ECU內部的中間件只是負責跨ECU間的通信。新一代車(chē)輛則與此不同，中間件將是域控制器與功能訪(fǎng)問(wèn)之間的連接。中間層在ECU硬件之上運作，并推動(dòng)抽象化和虛擬化、SOA以及分布式運算。 趨勢4：車(chē)載傳感器數量將飛速增加 在今后兩到三代汽車(chē)產(chǎn)品上，整車(chē)企業(yè)將安裝多個(gè)具備相似功能的傳感器，來(lái)確保車(chē)輛具有充足的安全冗余。長(cháng)期看來(lái)，行業(yè)將開(kāi)發(fā)更完善的傳感器解決方案來(lái)減少傳感器數量和成本。 長(cháng)遠來(lái)看，對于車(chē)輛傳感器數量，可能會(huì )出現不同的發(fā)展情景——增加、穩定不變或是下降。哪個(gè)情景最終會(huì )發(fā)生將取決于監管政策、技術(shù)成熟度以及在不同用途下使用多個(gè)傳感器的能力。舉例來(lái)說(shuō)，監管部門(mén)可能要求更加密切地監控司機身體狀況，從而增加傳感器的應用。然而，一味增加，或者數量維持不變，都不利于成本控制。所以減少傳感器數量的動(dòng)力將會(huì )較為充足。未來(lái)的高級算法與機器學(xué)習可增強傳感器性能和可靠程度，再輔之更加強大的傳感器技術(shù)，傳感器冗余將有望減少。 趨勢5：傳感器將更加智能 集成化的智能傳感器將被用來(lái)管理HAD所需的大量數據。傳感器融合和3D定位等高級功能將在中心化運算平臺上進(jìn)行，預處理、篩選和快速反應則很可能直接在傳感器內完成。據估算，一輛自動(dòng)駕駛汽車(chē)每小時(shí)產(chǎn)生的數據量將達4TB，因此，傳感器將需要完成部分傳統由ECU完成的工作。為確保正確運轉，新一代傳感器清潔系統，例如除冰除塵等，將尤為必要。 趨勢6：全電力和數據網(wǎng)絡(luò )冗余將變得至關(guān)重要 對可靠性要求較高的安全類(lèi)關(guān)鍵應用，將利用整個(gè)冗余圈來(lái)完成所有對安全行駛至關(guān)重要的工作，如數據傳輸和電力供應等。電動(dòng)汽車(chē)、中央計算機和高耗能分散式計算網(wǎng)絡(luò )都會(huì )需要具備冗余性的新型能源管理網(wǎng)絡(luò )。線(xiàn)控轉向和其他HAD功能所需的高容錯性同樣需要冗余系統設計。這一切尚難以在目前的故障保護監控應用架構上完成，仍有待進(jìn)一步突破。 趨勢7：“汽車(chē)以太網(wǎng)”勢不可當將成為整車(chē)支柱 數據量的提升、HAD的冗余要求、互聯(lián)環(huán)境下的安全保障，以及跨行業(yè)標準協(xié)議的需求很有可能催生汽車(chē)以太網(wǎng)，并使其成為冗余中央數據總線(xiàn)的關(guān)鍵助推因素。以太網(wǎng)解決方案可以實(shí)現跨域通信，并通過(guò)添加以太網(wǎng)擴展，例如音-視頻橋接（AVB）和時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò )（TSN）等，來(lái)滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性要求。 本地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )、控制器區域網(wǎng)絡(luò )等傳統網(wǎng)絡(luò )將繼續在車(chē)輛上運用，但僅用于封閉式的低級網(wǎng)絡(luò )，如傳感器和執行器等。FlexRay和MOST等技術(shù)有可能被汽車(chē)以太網(wǎng)及其擴展（如AVB、TSN等）取代。 趨勢8：整車(chē)企業(yè)會(huì )嚴控與功能安全及HAD相關(guān)的數據互連，但將為第三方訪(fǎng)問(wèn)數據開(kāi)放接口 發(fā)送與接收安全關(guān)鍵數據的中央互聯(lián)網(wǎng)關(guān)將始終直接且僅連接到整車(chē)企業(yè)的后臺，第三方會(huì )被允許進(jìn)行數據訪(fǎng)問(wèn)（被監管法規排除的場(chǎng)景除外）。然而，在車(chē)輛APP化的推動(dòng)下，資訊娛樂(lè )系統的新興開(kāi)放接口將允許內容和應用程序供應商加載內容，而整車(chē)企業(yè)將盡可能?chē)栏竦乇３指髯缘臉藴省?br /> 目前的車(chē)載診斷端口將被互聯(lián)通訊方案取代。通過(guò)接入整車(chē)物理端口來(lái)讀取車(chē)輛數據不再必要，登陸車(chē)企后臺即可。車(chē)企將在其后臺開(kāi)放若干數據接口，以滿(mǎn)足若干特定場(chǎng)景的需求，如失竊車(chē)輛軌跡追蹤或個(gè)性化保險等。 趨勢9：汽車(chē)將在云端結合車(chē)內及車(chē)外信息 雖然非車(chē)企以外的企業(yè)參與程度仍取決于監管法規，非敏感數據（即非隱私或安全相關(guān)數據）仍然有望更多地在云端進(jìn)行處理。隨著(zhù)數據量的增長(cháng)，大數據分析將被越來(lái)越多地應用于數據處理，并將基于數據處理結果制定相應的行動(dòng)方案�；跀祿淖詣�(dòng)駕駛的應用及其他各項數字化創(chuàng )新將依賴(lài)于不同企業(yè)之間的數據共享。當然現在仍然不清楚不同企業(yè)間的數據共享將如何實(shí)現、由誰(shuí)實(shí)現，但主要的傳統供應商和技術(shù)企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始建立有能力處理此種海量數據的集成化平臺。 趨勢10：汽車(chē)將應用雙向通信的可更新部件 通過(guò)車(chē)載測試系統，汽車(chē)可以實(shí)現自動(dòng)檢查功能和集成更新，從而推動(dòng)生命周期管理，以及增強或解鎖產(chǎn)品的售后功能。所有ECU都會(huì )與傳感器和執行器交換數據，并檢索數據包來(lái)支持創(chuàng )新性用例，如基于車(chē)輛參數的路線(xiàn)計算。 OTA更新是HAD的前提條件，它還將有助于開(kāi)發(fā)新功能、確保網(wǎng)絡(luò )安全，并使車(chē)企得以更快部署功能與軟件。事實(shí)上，正是OTA推動(dòng)了本文提及的多項整車(chē)架構上的重大變革。 為實(shí)現類(lèi)似智能手機那樣的升級性，汽車(chē)行業(yè)須克服限制性的經(jīng)銷(xiāo)合同、監管要求和安全與隱私問(wèn)題等諸多挑戰。整車(chē)企業(yè)將與該領(lǐng)域的技術(shù)供應商密切合作，在OTA平臺上實(shí)現車(chē)隊標準化。 車(chē)輛將在全壽命周期內獲取功能性及安全性升級。監管部門(mén)可能強制要求軟件維護，來(lái)確保車(chē)輛設計的安全完整性。更新和維護軟件的責任將在車(chē)輛維護與運行領(lǐng)域催生新業(yè)務(wù)模式。 評估汽車(chē)軟件和電子架構的未來(lái)影響 軟件和電子架構在未來(lái)面臨的顛覆性趨勢同樣不可小覷。諸多戰略性舉措可能就此催生：車(chē)企可以組建行業(yè)聯(lián)盟來(lái)實(shí)現車(chē)輛架構標準化，IT巨頭可以引入車(chē)載云平臺，出行方案供應商可以開(kāi)發(fā)開(kāi)源車(chē)輛堆棧和軟件功能，車(chē)企也可引入更加先進(jìn)的互聯(lián)車(chē)輛和自動(dòng)駕駛車(chē)輛。 對于傳統整車(chē)企業(yè)而言，從以硬件為中心轉為以軟件為導向，以服務(wù)為主導的挑戰更為艱巨。我們在此提出五條戰略建議： 將車(chē)輛與車(chē)輛功能的開(kāi)發(fā)周期分離。整車(chē)廠(chǎng)和一級供應商須從技術(shù)和組織的角度，明確如何在車(chē)輛開(kāi)發(fā)周期之外，進(jìn)行整車(chē)功能的開(kāi)發(fā)、供應及部署�？紤]到目前的車(chē)輛開(kāi)發(fā)周期，整車(chē)企業(yè)須找到管理軟件創(chuàng )新的方式，還 應思考如何為現有車(chē)輛制定加裝和升級方案（例如計算單元）。 為軟件和電子技術(shù)開(kāi)發(fā)制定附加值目標。整車(chē)企業(yè)必須找到自身能建立控制點(diǎn)的差異化功能，因為清晰定義軟件和電子技術(shù)開(kāi)發(fā)的附加值目標意義重大。同樣重要的是，明確哪些領(lǐng)域可能被“同質(zhì)化”，或者有哪些課題只能由合作伙伴提供。 為軟件貼上清晰的價(jià)格標簽。軟件與硬件的分離意味著(zhù)整車(chē)企業(yè)需要重新思考單獨購買(mǎi)軟件的內部流程和機制。除了傳統方法外，還須分析如何將軟件開(kāi)發(fā)中的敏捷方法在采購流程中得到充分利用。在這個(gè)問(wèn)題上，供應商（一級、二級和三級）也扮演了關(guān)鍵角色。 圍繞新電子架構設計具體的組織結構（包括相關(guān)后臺）。在改變內部流程來(lái)交付和銷(xiāo)售高級電子技術(shù)和軟件之余，企業(yè)還應思考如何為與車(chē)輛相關(guān)的電子技術(shù)課題建立相應的組織結構。 分層式的新架構需要打破現有的垂直化體系，引入全新的水平化組織單元。另外，企業(yè)還須培養內部軟件和電子開(kāi)發(fā)團隊的專(zhuān)有能力和技能。 將汽車(chē)功能商品化并以此為基礎設計商業(yè)方案。企業(yè)必須分析哪些功能可以為未來(lái)架構帶來(lái)真實(shí)收益，從而實(shí)現變現，由此可以為軟件和電子系統的銷(xiāo)售開(kāi)發(fā)新的業(yè)務(wù)模式，無(wú)論其是產(chǎn)品、服務(wù)或某種全新概念。 中國將成為汽車(chē)軟件及電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新高地 中國的整車(chē)行業(yè)在過(guò)去幾年取得了有目共睹的巨大發(fā)展。國產(chǎn)汽車(chē)行業(yè)的進(jìn)展不僅體現在傳統能源汽車(chē)的研發(fā)及制造上，也同時(shí)體現在了諸如汽車(chē)電動(dòng)化、共享化、互聯(lián)網(wǎng)化、無(wú)人駕駛化等所謂“新四化”上。國產(chǎn)汽車(chē)軟件及電子的發(fā)展，也會(huì )借此東風(fēng)，不斷取得新發(fā)展。 在上文述及的十大趨勢中，我們看到在一些中國領(lǐng)先汽車(chē)企業(yè)身上也有所體現。 趨勢1（ECU整合）：比亞迪近期宣布在最新的e平臺上實(shí)現儀表、空調、音響、智能鑰匙等控制模塊10合1，使整車(chē)控制模塊線(xiàn)束大幅減少，降低模塊故障率以及提升生產(chǎn)裝配效率。 趨勢7（汽車(chē)以太網(wǎng)）：上汽集團最近推出了基于全新電子電氣架構的電動(dòng)車(chē)平臺——Double E架構，核心亮點(diǎn)之一是采用了支持海量數據極速傳輸的以太網(wǎng)技術(shù)。 趨勢8（整車(chē)廠(chǎng)商開(kāi)放數據接口）：比亞迪于近期上線(xiàn)了汽車(chē)智慧開(kāi)放平臺，并通過(guò)該平臺將車(chē)內信號封裝為數百個(gè)API。開(kāi)放的API內容涵蓋車(chē)身、行駛數據、車(chē)速、全景、空調、雷達、充電設備等18類(lèi)數據。 趨勢9（云端數據處理）：阿里巴巴推出的AliOS智聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)解決方案，其一大亮點(diǎn)是充分發(fā)揮了阿里云在云計算、大數據和人工智能的優(yōu)勢，借助阿里巴巴的生態(tài)能力，賦能合作伙伴更好探索“數據x智能”驅動(dòng)的新型業(yè)務(wù)模式。 趨勢10（OTA）：上汽與阿里巴巴合作的斑馬智行在2017年底/2018年初完成對近40萬(wàn)臺榮威/MG品牌乘用車(chē)的OTA升級，受到了業(yè)內極大關(guān)注，堪稱(chēng)是智能汽車(chē)在華發(fā)展的標志性事件之一。 汽車(chē)軟件和電子系統的新時(shí)代已經(jīng)開(kāi)啟。此前業(yè)內奉為圭臬的業(yè)務(wù)模式、客戶(hù)需求和競爭格局都將發(fā)生劇變。我們對即將產(chǎn)生的產(chǎn)值和利潤持樂(lè )觀(guān)態(tài)度。但若想從變革中獲益，汽車(chē)行業(yè)的所有參與者均應根據全新的環(huán)境，重新思考和謹慎定位（或再定位）自身的價(jià)值主張。 來(lái)源：蓋世汽車(chē)網(wǎng) 了解其他 深圳奧立科www.aureke.com/，深圳辰馳電子www.chinco.co/ |
