硬件和軟件的無縫集成將使汽車超越手機或電腦，成為最終的移動終端。為了充分挖掘汽車的潛力，戴姆勒和大眾等汽車制造商已明確決定自主構建和開發(fā)車輛操作系統(tǒng)。軟件驅動的車輛架構在中長期將成為所有新車項目的起點。

通過將汽車與云和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）相結合，未來的軟件架構將在車輛層面擁有一個通用的硬件層，在軟件層面擁有一個通用的中間件層，以及一個能夠以可擴展的方式添加不同功能的操作系統(tǒng)。為了維持未來的盈利能力，汽車制造商正尋求在銷售點提供按需付費和訂閱式功能，以及增強駕駛體驗。

介紹

自動駕駛、網(wǎng)聯(lián)和電動汽車（ACE）正在加速發(fā)展，這促使汽車制造商及其供應商擁抱非傳統(tǒng)思維和新的商業(yè)戰(zhàn)略。統(tǒng)治市場的關鍵在于控制系統(tǒng)和軟件的集成。

硬件和軟件之間的無縫連接將在未來提供巨大的機會。除了車輛電氣化，汽車制造商正努力將重點放在軟件和數(shù)字領域，這是因為考慮到它們對車載信息娛樂、駕駛輔助和物聯(lián)網(wǎng)功能等領域有著的重大影響。

為了充分發(fā)揮汽車潛力，許多汽車制造商已明確決定自主研發(fā)操作系統(tǒng)。例如，根據(jù)大眾和戴姆勒最近發(fā)布的新聞聲明，兩家公司都證實了自主開發(fā)軟件操作系統(tǒng)的戰(zhàn)略意圖。此外，為自動駕駛和汽車轉向系統(tǒng)提供軟硬件平臺的采埃孚和TTTech Auto也在開發(fā)操作系統(tǒng)和軟件生態(tài)系統(tǒng)。

這些戰(zhàn)略決策的結果表明，汽車供應鏈發(fā)生了深刻的轉變。汽車行業(yè)很可能會從一個供應商驅動的全面解決方案發(fā)展成為一個在很多方面類似于個人電腦行業(yè)的多重“軟件技術堆棧”。

在今天，汽車附帶價值與供應商開發(fā)的硬件——底盤、動力系統(tǒng)、內飾和外觀有關——但上述提到的新范式意味著車輛的差異化和盈利能力將向技術和相關軟件堆棧轉移。在這種背景下，我們基于埃信華邁汽車供應鏈和技術開展的市場研究和分析，針對以下兩個關鍵問題提出觀點：

汽車制造商自主軟件開發(fā)增長背后的關鍵驅動因素是什么？

這些驅動因素將如何影響未來供應鏈價值映射的增長？

軟件繼續(xù)成為車輛及用戶駕駛體驗的核心

一系列的社會力量，加上ACE和共享出行技術的進步，已經(jīng)開始重塑消費者對移動出行的期望和需求。在自動化方面，智能傳感器的應用正在向“中央計算系統(tǒng)”靠攏，這對可靠性、處理能力和數(shù)據(jù)存儲提出了更高的要求。

與按需購買的高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）功能一樣，這些系統(tǒng)還能更好地支持基于位置的服務，這些服務需要保持連接以支持云界面和基礎設施通信，從而成為多式聯(lián)運智能運輸服務的一部分。

汽車行業(yè)還在提高人工智能（AI）和機器學習（ML）算法的應用水平，不僅用于ADAS功能，也用于電動汽車（EV）的電池管理系統(tǒng)，以預測節(jié)能和管理電池生命周期。在共享出行應用方面，圍繞共享所有權、數(shù)字密鑰、身份驗證、車輛個性化功能等方面的需求，將為汽車軟件帶來兩位數(shù)的增長。

值得注意的是，隨著汽車作為一個單獨的產(chǎn)品，未來從物料清單到零售定價之間將無法帶來足夠的收益，因此汽車制造商們正在尋找新的收入來源。在這點上，車載軟件通過數(shù)字服務為那些垂直整合軟件開發(fā)的汽車制造商提供了一個新的收入來源，從而進一步實現(xiàn)貨幣化或提高成本效率。

此外，與傳統(tǒng)供應鏈方式相比，擁有自主專業(yè)知識的汽車制造商更有可能更快地為客戶帶來新功能和更新。

事實上，有證據(jù)表明，汽車制造商及其供應商在從2021年起的中短期內將在軟件研發(fā)方面投入更多的研發(fā)預算。這些數(shù)據(jù)清楚地說明了一個模式：即在中長期內，除非能夠顯著改善質量或成本，否則汽車制造商并不愿意將預算投入硬件或面向硬件的功能上。

這些調查數(shù)據(jù)的含義非常明確：對于那些汽車行業(yè)相關從業(yè)者而言，他們必須認識到這些即將到來的變化，尤其是在能夠帶來更高收入和利潤的軟件和應用級領域，并采取相應行動加快適應軟件融合市場新格局。

改變商業(yè)模式——從銷售點轉向訂閱式功能

圍繞汽車功能銷售的商業(yè)模式正在發(fā)生變化。許多即將推出的功能將以訂閱模式提供。這就需要汽車制造商在車輛中進一步整合硬件和軟件，以支持未來的附加功能或按需服務。

許多專家認為，在“軟件無線更新”（SOTA）的幫助下，車輛的整體邏輯正從定點更新向持續(xù)更新轉變；車輛性能不再是在購車時達到最佳，而是在機器學習、人工智能和基于大數(shù)據(jù)學習的幫助下逐步得到提升。傳統(tǒng)汽車制造商正在借鑒特斯拉的經(jīng)驗；特斯拉擁有車輛操作系統(tǒng)的所有權以及強大的內部軟件開發(fā)能力。它還積極與第三方內容提供商合作，而傳統(tǒng)汽車制造商則高度依賴于供應商開發(fā)的操作系統(tǒng)，并將其作為整合內容的一個途徑。

新的商業(yè)模式將有助于汽車制造商的可持續(xù)發(fā)展。如果一款優(yōu)質汽車的功能和體驗始終能保持最新，那么其被使用和享受的時間也將更久。汽車制造商仍將尋求與該領域的一流企業(yè)建立強有力的合作關系，特別是在連通性和自動化方面，但他們更有可能定義標準，并保留對系統(tǒng)和標準集成的控制。

應對明顯的行業(yè)挑戰(zhàn)——如何轉向以迎接未來

面對長期收入下降的局面，汽車制造商和供應商正在加速整合域控制器的發(fā)展以提高可靠性和降低運營成本，同時保持質量和安全，并引領創(chuàng)新。

這一戰(zhàn)略舉措的結果是，盡管汽車制造商正面臨一些挑戰(zhàn)，但這些挑戰(zhàn)反過來成為自主軟件操作系統(tǒng)研發(fā)的驅動力。在下面的章節(jié)中，我們將介紹自主軟件研發(fā)的考慮及理由。

不斷增長的軟件需求，同時又缺乏推進實施的技能

在未來兩到三代的汽車中，汽車制造商將增加攝像頭和顯示屏的特色和功能要求。這些增長對車輛座艙軟件相關圖形和顯示資源管理的卓越性能需求提出了充分的理由。

增強現(xiàn)實投影和虛擬現(xiàn)實信息融合等創(chuàng)新，將影響未來軟件和數(shù)據(jù)驅動信息架構的設計。后者將增強用戶體驗——駕駛員前擋風玻璃視野中的信息將動態(tài)顯示——同時也將有助于未來取消中控和儀表盤中的顯示屏。然而，這種基于信息的瞬時架構將顯著增加對圖形化和信息處理的要求。

展望未來，更高級別自動駕駛（L3級及以上）的應用將大大減少駕駛員在旅途中的主動介入。因此，汽車制造商正尋找增值服務以使“駕駛員”在旅途中更有效率，并通過具有吸引力的設施和出色的功能來爭奪客戶。

因此，“車載游戲”和相關在線互動服務可能會成為未來乘車出行的一個關鍵特征。這將進一步增加對面向數(shù)據(jù)的軟件和圖形處理需求。此外，云連接和物聯(lián)網(wǎng)服務對這些新技術特征的需求不斷增長，也將推動軟件應用協(xié)調管理、系統(tǒng)初始化/關閉和語音（包括云語音助手）應用的顯著增長。

為了支持不斷增長的處理需求，系統(tǒng)芯片（SoC）供應商將把視頻、計算機視覺與人工智能相結合的集成處理引入同一硬件，以促進向異構計算架構的發(fā)展。

這些集成的計算架構在硬件效率和成本方面帶來巨大優(yōu)勢的同時，還允許在Automotive Android、Linux、Automotive Graded Linux（AGL）、經(jīng)典AUTOSAR、自適應平臺AutoSAR及上述組合等系統(tǒng)管理軟件的幫助下，將多個操作系統(tǒng)集成至一個單一的電子控制單元（ECU）。

不過，這種采用特殊處理器的計算架構需要專業(yè)的編程和維護知識。但汽車供應商在這一過程中發(fā)現(xiàn)招聘和再培訓軟件工程師和開發(fā)人員非常困難，因為他們必須從敏捷開發(fā)環(huán)境轉移到過程驅動環(huán)境，同時發(fā)揮他們的創(chuàng)造性才能。

在涉及到維護和更新遺留系統(tǒng)時，該場景的要求將變得更高。因為現(xiàn)任供應商還需要處理人力資源管理問題，以便讓那些掌握更多最新編程技能的年輕程序員和開發(fā)人員在舊的專用軟件架構環(huán)境中保持工作積極性。

這最終會給開發(fā)成本帶來壓力，預計中期開發(fā)成本將增加35-45%。為了最大限度地降低成本，尤其是設計工作極為繁雜的領域，控制未來汽車軟件保修成本的激增，同時生成新的數(shù)字服務，這是促使汽車制造商決定掌握軟件過程所有權的關鍵因素之一。

開源已經(jīng)成為創(chuàng)新的增長引擎，但這并不可持續(xù)

近年來，汽車行業(yè)已經(jīng)涌現(xiàn)出許多制造商聯(lián)盟，共同推動未來汽車的發(fā)展。因此，開源軟件已經(jīng)成為推動連通性、車載信息娛樂系統(tǒng)（IVI）和駕駛員信息系統(tǒng)等創(chuàng)新技術的首選平臺之一。這也令汽車制造商可以從專家對開源代碼庫的免費貢獻中獲益。

然而，與開源平臺進行集成存在一個明顯的缺點。由于開源代碼庫和軟件工具可以免費獲取，因此許多公司傾向于將它們合并起來，但他們并沒有意識到這樣做會導致沒有支持架構來修復漏洞并進行后期維護。因為開源社區(qū)進行的敏捷開發(fā)主要針對的是非汽車市場，對于汽車應用而言，這個問題更加危險。因此在許多情況下，為汽車應用潛在的重大問題尋找技術支持將會面臨挑戰(zhàn)。

此外，過去十年里，汽車行業(yè)在汽車質量方面設立了非常高的標準，并且在行業(yè)文化中認識到了實現(xiàn)一個可靠流程的重要性。例如“SPICE”、ISO 26262或即將出臺的ISO/SAE 21434安全標準等汽車標準，都十分關注過程成熟度，并在評估過程中提供深入的證據(jù)。

另一方面，汽車行業(yè)以外的一些行業(yè)（包括開源社區(qū)在內）在批準軟件使用方面采用的是不同的方法。這些方法會造成責任和質量的沖突和風險，特別是在L2級以上自動駕駛領域。因此，許多汽車制造商被迫放棄開源平臺，并支持自己的軟件代碼資源以擴展內部能力。

碎片化的軟件框架使系統(tǒng)集成任務變得昂貴

在過去十年里，軟件復雜性顯著提高，這種情況在2030年之前很可能會加速。例如ACE、保持在線、增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實融合數(shù)據(jù)等新技術趨勢，正在推動軟件功能的增長，并增加垂直和水平系統(tǒng)集成的復雜性。

值得注意的是，重大系統(tǒng)集成不是在硬件層面，而是在軟件和協(xié)議通信層面解決的。其他問題還包括非差異化軟件所需的更新、增強和維護。非差異化軟件是指汽車制造商或供應商不用于提高產(chǎn)品競爭力或差異化，但需要用來支持基礎系統(tǒng)行為的軟件。差異化軟件和非差異化軟件的比例在40:604左右。

如今，許多汽車制造商不僅要應對車輛差異化軟件的推出速度和復雜性，還要解決基礎的非差異化軟件模塊問題。盡管汽車制造商已經(jīng)開始降低軟件的復雜性，但仍然還有很長的路要走。

傳統(tǒng)上，汽車制造商通過一個定義好的系統(tǒng)行為來管理供應商交互，確認ECU界限、ECU功能、使用功能目錄進行協(xié)議定義的限制，在許多情況下，消息序列說明了如何在供應商之間執(zhí)行集成以完成系統(tǒng)行為。

然而，傳統(tǒng)方法面臨著ECU連接到不同通信總線方式的瓶頸：包括以太網(wǎng)、面向媒體的系統(tǒng)傳輸（MOST）、控制器局域網(wǎng)（CAN）、內部互聯(lián)網(wǎng)絡（LIN）等。其中每一個序列都需要特定的通信協(xié)議來實現(xiàn)一個功能。

為了完成一個完整的用例，汽車制造商利用許多功能、操作服務以及通過使用不同協(xié)議的通信網(wǎng)絡服務發(fā)送信號。工作點中的每個協(xié)議解析都會導致增加功能延遲并降低系統(tǒng)性能。因此，系統(tǒng)集成成本昂貴，并最終影響車輛開始量產(chǎn)的時間和收入。

中間件是未來軟件價值增長的關鍵

隨著軟件的重要性日益增長，中間件在支持車輛重新配置、產(chǎn)品差異化軟件安裝和升級方面扮演著關鍵角色。操作軟件（OS）和中間件是促進軟硬件分離的底層軟件組件。中間件還充當了人機界面（HMI）應用軟件和底層軟件之間的橋梁。

近年來，操作軟件系統(tǒng)和中間件已經(jīng)成為知名汽車一級供應商和科技公司之間的一個戰(zhàn)場。這一趨勢很可能會在中短期內持續(xù)，直到市場在遙遠的將來收斂成為一個小眾市場。

目前，汽車制造商們正面臨著中間件和軟件集成化的重大挑戰(zhàn)；供應商和技術提供商正在使用自己的應用程序編程接口定義和工作方法開發(fā)軟件。

為了降低成本和復雜性，許多汽車制造商和聯(lián)盟合作伙伴正在競相定義更統(tǒng)一的中間件通信和服務，或者利用開源內容來定義系統(tǒng)的核心并創(chuàng)建自己的使用標準。大眾集團的VW.OS或戴姆勒MB.OS就是一個很好的示例。

從汽車制造商的角度來看，這種方法有很多優(yōu)勢，包括避免車輛項目之間的重疊，簡化軟件開發(fā)過程，并且減少對外部支持的依賴，同時降低開發(fā)成本。隨著汽車制造商開發(fā)以可擴展方式進入市場的服務和HMI，在添加新功能或更新現(xiàn)有軟件功能方面，這將進一步簡化集成水平。

這種方法不僅有利于汽車制造商，同時也有助于供應商，因為共用底層軟件和硬件意味著增加供應量，并可減少SoC層面的品牌定制。

建立在特斯拉成功之上

汽車行業(yè)內有許多人欣賞特斯拉的軟件驅動汽車策略，這種策略將競爭焦點從車輛作為一種產(chǎn)品，轉變?yōu)橐钥蛻魹?a target="_blank">中心的內容和服務貨幣化。其包含了硬件設計和內部軟件開發(fā)的垂直整合，已經(jīng)通過提升響應性和創(chuàng)新優(yōu)勢以及使用OTA快速改善系統(tǒng)性能得到了回報。事實證明，這些策略可以提高客戶的忠誠度和滿意度。

雖然特斯拉內部面向服務的架構受益于從垂直集成到技術堆棧帶來的優(yōu)勢，但傳統(tǒng)汽車制造商仍然高度依賴供應商的解決方案及其努力。在硬件設計之前，對所有功能性用例提前考慮將有助于控制系統(tǒng)成本、簡化用戶界面并使用內部軟件開發(fā)來連接功能單元。

此外，通過OTA軟件幫助下實現(xiàn)的持續(xù)整合和改進，特斯拉提高了產(chǎn)品開發(fā)的速度和靈活性，簡化了數(shù)字化服務，改善了品牌形象，并為客戶開發(fā)了更高的價值主張。

許多汽車公司受到了特斯拉這一成功案例及其新一代以服務為導向的客戶體驗的影響?？紤]到車載軟件功能作為一個獨特賣點具有如此重要的意義，傳統(tǒng)汽車制造商和新進入者決定完全擁有操作系統(tǒng)和系統(tǒng)集成的所有權也就不足為奇。

為了進一步發(fā)展，一些高端汽車制造商充分認識到了自己在車輛設計和制造方面的優(yōu)勢。雖然傳統(tǒng)汽車制造商在新技術應用方面要比特斯拉慢，但這主要是由于他們盡量避免因新技術導致車輛硬件或軟件出現(xiàn)故障，從而引起任何潛在的召回和現(xiàn)場問題。我們的分析表明，傳統(tǒng)汽車制造商認為特斯拉和其他汽車初創(chuàng)企業(yè)尚未經(jīng)歷車輛召回，這反過來將會影響他們的生產(chǎn)速度。

規(guī)模預測

盡管目前內部軟件開發(fā)策略大多局限于高端汽車公司，但從長期來看，其他大規(guī)模量產(chǎn)的汽車制造商也將跟隨其腳步。

埃信華邁供應鏈與技術（SCT）部門在AutoTechInsight平臺上提供了一項新的汽車軟件預測服務，以跟蹤此類發(fā)展。該服務還將對中間件和操作系統(tǒng)集成成本預測提供深入洞見、上下文數(shù)據(jù)和分析。

此外，服務還提供了車載信息娛樂系統(tǒng)主機系統(tǒng)、座艙域控制器、儀表板和遠程信息處理系統(tǒng)的供應鏈信息和規(guī)模預測，包括每個汽車制造商的操作系統(tǒng)開發(fā)成本（車型年份級別預測）及相關的應用軟件規(guī)格。
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