软件驱动重写汽车行业竞争法则

当汽车逐渐从一台硬件驱动的机器进化成软件驱动的电子产品，汽车行业的竞争法则将被重新书写。

软件在今天能占到一辆豪华车全部内构的10%（约1200美元），而这一占比的增速将达到每年11%的复合增长率：2030年将达到30%（约5200美元）。

毫不奇怪，整个数字汽车价值链上的每个参与者都想在这些软件和电子技术带来的创新中分一杯羹（见图）。软件公司和其他数字技术公司开始从他们原有的二三级供应商位置跳脱，成为汽车厂商的一级供应商。他们开始在汽车技术的“堆栈”（stack，数据结构）里扩大自己的参与感，从提供功能、APP进化到操作系统。

与此同时，传统的一级电子系统供应商则大胆踏入由科技巨头们占领的功能、APP地盘；高端汽车厂商则正在进入这个“堆栈”下层，比如操作系统、硬件简化、信号处理等——他们必须捍卫技术独特性和优势。

这样的战略动作带来的后果之一是车辆架构将变为基于广义计算平台的、面向服务的体系结构（SOA）。开发者们可以加入新的互联解决方案、应用、人工智能元素、高级分析和操作系统。所以，未来差异化将不像传统车那样在于硬件，而在于软件，以及高级电子赋能的UI、体验部分。

明日之车将转向搭载全新差异化因子的平台。这些因子要素可能包含信息娱乐创新、自动驾驶能力，以及那些基于“运行失败”的智能安全功能。软件将在数字技术的分层里逐渐下移，以智能传感器的形式与硬件相互集成。“堆栈”将横向集成，形成让车辆架构向SOA转变的新层级。

最终，新的软件和电子架构会带来多项改变游戏规则的新趋势，驱动复杂度和相互依赖程度的提升。比如，这些新的智能传感器和应用就会给车辆带来“数据爆炸”。

高级别自动驾驶能力（HAD）的来临对功能的融合、高算力以及高集成度都提出了要求。

探寻未来电子电气架构的十个假设

技术与商业模式的前路未定，我们还是基于广泛的研究和专家见解对未来的汽车电子电气架构做了十个假设，并分析了它们对行业的意义。

■多个ECU将被整合

汽车行业将转向整合的ECU架构而非与特定功能对应的一大堆特定ECU（即现在这种“加个功能就加个盒子”的模式）。

大多数功能将开始被集中在主要车辆域（domain）的集成域控制器上，这些控制器会部分代替当下在不同分布式ECU中运行的功能。

这样的发展业已开始，并且将在未来两三年内打入市场。这种整合特别适用于跟ADAS和HAD功能相关的技术层级，基本的车辆功能则有可能会继续保持去中心化的状态。

在向自动驾驶进化的过程中，软件功能的虚拟化和硬件的抽象化将变得更加迫切。

■限制特定硬件堆栈数量

伴随整合的将是堆栈限制的规范化，以实现车辆功能和ECU硬件的分离，提升虚拟化。硬件和嵌入式固件（包括操作系统）将依赖关键非车辆功能条件而并非被分配到车辆功能域的一部分。要实现这样的分离和SOA架构，时间（Time-driven）堆栈、事件-时间（Event/time-driven）堆栈、事件堆栈（Event-driven）、云堆栈（非板载堆栈）（Cloud-based，off-board）等四个堆栈有可能成为未来五到十年内下一代汽车的基本架构。

已有证据表明，汽车厂商正向柔性架构努力，这也包括一个总体的中间件。比如AUTOSAR的自适应平台，它是一个动态的系统，包含中间件、对复杂操作系统的支持和最先进的多核微处理器。但是，目前这类发展只限制在单个ECU中。

■车载传感器数量将迅速攀升

在未来两到三代汽车产品上，厂商们将通过安装多个具有相似功能的传感器以确保足够的安全性冗余。然而，从长远角度出发，汽车行业必然将开发特有传感器以减少传感器数量以及相关成本。

接下来的五到八年，雷达和摄像头相结合的方案将占据主流。长期来看，车辆传感器个数问题将会出现不同的情况：继续增加、数量稳定或数量减少。到底哪一种情况将真正到来则依赖法规要求、不同解决方案的技术成熟度，以及在不同用例中使用多个传感器的能力。法规方面，如若要求加强驾驶员监控，则车内传感器数量必然增多。

可以预见的是，汽车内饰中，消费电子传感器将会开始应用。

■传感器将更加智能

系统架构的需求决定了智能、集成的传感器需要为管理和处理高级自动驾驶所需的海量数据而存在。如传感器融合或3D定位等高级别功能需要在中心化计算平台上运行，但数据的预处理、过滤、快速反应等将更多地在传感器周边或直接在传感器内完成。

在HAD下的驾驶决策冗余需要集成的中心化算力，这更有可能是基于已经过预处理的数据。智能传感器将对自身功能进行监督，而传感器冗余将提升传感器网络的可靠性、可用性和安全性。

■全电力和数据网络冗余成为必须

高可靠性要求的关键安全应用和其他类似应用将充分利用整个冗余圈来实现与安全操控相关的那些关乎巨大的一切内容，比如数据传输和电力供应。

电动车技术、中央计算机，以及对电力要求较高的分布式计算网络都会对新的冗余电量管理网络提出要求。支持线控转向和其他HAD功能的故障运行系统将需要冗余的系统设计，这也是对现今的故障安全监控实施的巨大架构改进。

■“汽车以太网”将崛起

HAD数据速率和冗余要求的提高、连接环境中的安全性和保障性以及对行业内标准化协议的需求将极有可能导致汽车以太网成为关键推动因素，特别是对于冗余中央数据总线。

以太网解决方案需要通过添加像音频-视频桥接（AVB）和时间敏感网络（TSN）等以太网扩展来确保可靠的域间通信并满足实时要求。

我们预计，汽车行业将快速拥抱以太网技术，比如高延迟宽带产品（HDBP）和10千兆位技术。

■OEM为第三方访问数据开发界面

发送和接收安全关键数据的中央连接网关将始终直接连接到OEM后端，除规定的要求外，第三方可以通过它们进行数据访问。但在信息娱乐方面，受车辆“APP化”的驱动，其出现新的开放接口来允许内容和应用程序提供商部署内容，而OEM将尽可能保持相应的标准。

■通过云与车外数据结合

随着数据量增长，数据分析对于处理信息并将其转化为可操作的知识将变得至关重要。利用数据以实现自动驾驶和其他数字化创新有效果取决于多个玩家之间的数据共享。目前，我们虽然还不清楚这将如何、由谁来完成，但主要传统供应商和技术供应商已经在构建能够处理这种新数据的集成汽车平台。

■引入双向通信的可更新组件

车载测试系统将允许汽车自动检查功能和集成更新，车辆将获得软件和功能升级，同时也会收到针对设计使用寿命的安防更新。监管机构可能会强制要求软件维护以确保车辆设计的安全及完整性。这种更新和维护软件的任务将引出关于车辆维护和运营的新商业模式。

■评估软件和电子体系结构影响

汽车厂商可能选择建立行业联盟来规范和标准化车辆架构，数字行业巨头可以引入车载云平台，出行服务商可以自己造车或开发开源车辆堆栈和软件功能，汽车厂商则可以引入日渐复杂的互联、自动驾驶汽车。

对于传统车企来说，从以硬件为中心的产品向以软件为导向的服务驱动型行业转变尤其具有挑战性。我们建议，他们可以从解耦车辆和车辆功能的开发周期、定义软件和电子产品开发工作的增值目标、给软件贴上一个明确的价签、围绕新的电子架构设计一个特定的组织（包括相关的后端）、围绕作为产品的汽车特征设计商业模式（特别是对汽车供应商来说）等方面制订战略。

随着汽车软件和汽车电子新纪元的开始，以及客户需求及竞争性质的行业既有的确定性，汽车行业要从转变中受益，业内所有参与者都需要重新思考，并在新环境中仔细定位（或重新定位）其价值主张。