汽车软硬分离的核心驱动力在哪?

汽车软硬分离的核心驱动力在哪?

最佳答案 匿名用户编辑于2023/12/11 14:41

商业逻辑、技术趋势及政策驱动。

1. 商业驱动力:软件定义汽车是C端的客观需求、B端的差异化竞争点,而软硬分离 让软件定义汽车成为可能

软件定义汽车是C端对科技感的客观需求,亦是主机厂差异化竞争的制高点。“软件 定义汽车”描述的是一种主要通过软件实现特性和功能的汽车,这是汽车从主要基 于硬件的产品向以软件为中心的车轮上电子设备不断转变的结果。 从C端来看:移动互联网催生大批互联网消费群体,通过移动互联网改变用户对智能 手机的使用习惯并带来全新智能化体验。汽车是新一轮移动智能体验终端,汽车智 能化能满足消费者对汽车从单一出行产品向个性化体验型产品转变,同时随着智能 座舱和ADAS系统不断完善,进一步激起消费者对于汽车智能化体验。 从B端来看:汽车浪潮迭代过程中,越靠近应用层面越差异化,越靠近底层技术越统 一化,芯片、传感器等硬件亦越来越同质化,因此主机厂需要在软件层面寻找差异 化竞争优势。

因此,在制造同质化的背景下,数据和车后软件服务收入的结构性变化越来越重要, 而这些是以软件为基础的,所以车商会建立更多的软件能力,充分整合利用第三方 通用软件、自研差异化应用软件,从而把客户粘性、议价权抓在手里。

实现软硬分离是软件定义汽车的必经之路。传统汽车软硬件强耦合,EE架构以分布 式为主,每台汽车承载数十个电子控制单元(ECU)执行决策功能,数量众多的ECU 导致线束布置复杂、车重增加,整车成本较高,同时软硬件耦合度较深,无法实现软 件自行功能定义。 软硬分离使得同质化的硬件与差异化的软件功能独立迭代发展,结合OTA技术,让汽车软件功能的定义与开发分布在汽车产品整个生命周期中,在硬件标准的情况下, 通过软件来进行个性化,从而实现真正意义上的软件定义汽车,即汽车电子软件从 依赖于硬件提供单一功能架构转变为面向服务架构(SOA),汽车可在不更换或增 加硬件的条件下通过不同的软件配置为驾驶员提供多样的服务。

因此,软件定义汽车在架构层面最核心的特点即为:软硬解耦。与过去软硬紧耦合 不同,在软件定义汽车时代,软硬解耦是面向服务架构进行功能迭代促进汽车“成 长进化”的重要途径,并呈现以下特征: (1)面向软件开发商、广大开发者:实现软件可跨车型、跨平台、跨车企重用,支 持应用快速开发、持续发布; (2)面向零部件提供商:实现硬件可扩展、可更换,执行器、传感器等外设硬件可 即插即用; (3)具备整车级数字安全与纵深防御系统; (4)软件持续迭代,让汽车逐渐成为可持续保值增值平台。

需求端:OEM可实现更优的商业模式,更强的全生命周期竞争力

软硬件解耦是实现软件定义汽车新开发模式的前提。通过分离车辆硬件与软件开发 流程,在硬件售出后,通过OTA实现软件的持续迭代与优化,满足用户个性化和长 尾需求,延缓硬件平台更新频率,实现整车平台生命周期最大化。智能驾驶操作系 统在OTA升级(多域之间的能力通过软件进行连通)的过程中扮演着重要角色,因 此智能驾驶操作系统的发展让主机厂看到更具差异化的新型商业模式。

特斯拉模式成功在前,软硬分离+OTA实现真正意义上的“软件定义汽车”。特斯拉 自2012 年首次实现OTA 升级以来,前后推出了多项与软件服务相关的功能产品, 包括其选配的自动驾驶功能包(含增强型和完全两种套餐)、 OTA升级包(如加速 包)以及软件订阅服务等三种主要收费套餐,通过快速的软件迭代升级,进而建立 软件付费模式,进一步打开盈利空间。 2021年特斯拉软件服务和其他业务收入为38亿美元,而且软件服务作为特斯拉收入 非常重要的一环,其未来的营收比重将进一步上升,预计到2025年将突破200亿美 元。 传统汽车设计制造模式软硬强耦合,难以实现真正OTA,“软件定义汽车”的软件 付费模式更是无从谈起。比如发动机、变速箱、车灯等部件的ECU都来自不同供应 商,由于底层软件框架和代码逻辑的不同,OEM既无权限也无能力进行整车软件刷 写,仅能做到对通信模块、IVI等软件的OTA。

 

软硬分离+OTA将推动汽车产业大规模生产与个性化的完美融合,驱动产业商业模 式迈向更优。从特斯拉来看,软硬分离是特斯拉模式成功的基础,要支持有效的OTA, 汽车系统需要具备两个基本要素:(1)EE架构的迭代进化,从传统的分布式架构转 变为域控甚至中央计算平台架构;(2)充裕的硬件能力,尤其是预埋足够的硬件算 力。 “硬件为流量入口、软件为收费服务”的商业模式更是带来了显著的“鲶鱼效应”。 到2025年,许多汽车企业可能以接近成本价的价格销售汽车,并主要通过软件为用户提供价值,软件将成为汽车的灵魂和OEM的新的利润中心。 根据麦肯锡2020年的ACES消费者调查,39%的客户希望能够在购车后通过解锁形 式获得更多联网功能,而非必须在购车时做决定。在高端车领域,这一比例为47%。 不同国家的比重有所不同。例如,63%的中国受访者希望在购车后获取新功能,但 在法国、日本和瑞士,这一比例不到30%。从这个角度来看,软硬分离也可使得主 机厂实现软件产品的高频率、连续升级,从而使得汽车产品在生命周期中更具竞争 力。

需求端:主机厂需要迈向更高研发效率、更低开发成本

软硬强耦合背景下,车企研发周期冗长,且一旦出现问题,优化既定产品的空间少。 在传统汽车时代,OEM 和零部件厂商开发高耦合度的嵌入式ECU 软硬件,整车企 业研发车型是基于功能需求对各类ECU零部件进行组合调试。 这种孤岛式的研发结构造成车型与车型间缺乏联系与传承,车型研发效率低、成本 高,不具备OTA升级和进化的能力。 比如,在传统软硬强耦合的情况下,很多机械类的硬件产品即便一个很小的变更也 要牵动整车的更改,要按照V型开发流程进行严格验证,是导致传统整车开发周期长 的主要原因。

软硬件解耦背景下,汽车进入以软件为核心的迭代开发新模式,车型研发效率更高、 迭代更快,软件的高复用性亦驱动成本进一步降低。在软硬解耦的模式下,软件和 硬件不仅可以同步进行平台化开发,还可保持差异化上市和持续升级迭代,从而大 大缩短产品的研发周期。同时,软件功能可灵活复制到其他车型,而无需同一功能 在不同车型上开展大量重复性,也实现了开发成本的降低。 以德国大众汽车为例,该公司正在进行研发流程和组织管理优化,大众将以软件优 先,聚焦车辆的系统和功能,实现车辆研发周期缩短25%,使得新车型研发周期从 54个月缩短至40个月。

因此,总结对比来看: (1)传统开发模型特点为: a. OEM只是架构的定义者,只做系统集成工作,不做软件开发; b. 各系统Tier1完成所有功能的软件开发; c. 各系统较封闭从而形成信息孤岛,外部开发者无法对介入开发; d. 代码无法复用,大量软件工作花费在不同软硬件的适配上;e. 硬件产生价值; (2)软硬解耦背景下,面向软件汽车的开发模型特点为: a. OEM不仅仅只是架构的定义者以及系统集成者,还主导脱离底层OS以及硬件的 基础软件平台和大部分策略层面软件的开发; b. 各系统Tier1完成底层软件的开发; c. 开放的应用服务生态,即插即用的高效可扩展性; d. 软件产生价值,满足千人千面的用户需求。

2.技术必然性:产业链供应商发力共振,底层软件标准化成为行业共识,硬件性能不 断进化,软硬迭代共同为创新提供宽阔空间

近年来国内外底层软件标准化不断取得新进展。

(1)国际层面:AUTOSAR联盟推出Adaptive AUTOSAR平台,发力自动驾驶。

AUTOSAR联盟成立的背景是汽车上的ECU越来越多,嵌入式软件复杂程度越来越 高,软件质量难以把控;同时,软硬件未解耦,往往更换硬件平台,软件就要推倒重 写,工作量巨大。AUTOSAR本质上是开放的系统架构,同样也是一种标准,可以支 持软件标准化、重用和互操作性,并使得OEM和Tier 1的开发成本进一步降低。 目前,AUTOSAR组织已发布 Classic 和 Adaptive 两个平台规范,Classic AUTOSAR对应的是安全控制类的架构,采用分层设计,实现了基础软件层、应用层 的解耦。随着E/E架构的演进,域控制器应用逐渐增多,中央计算平台成为发展趋势, 此时Adaptive AUTOSAR平台应运而生,成为新一代E/E架构不可或缺的元素。

(2)国内层面:2020年成立AUTOSEMO,推动本土汽车基础软件标准体系建设。

中国汽车基础软件产业发展较晚,前期基础软件供应商主要来自于国外,为了促进 中国汽车基础软件的发展,以及创造自己的知识产权体系及和谐生态,在工信部指 导下,2020年东软睿驰与中国汽车工业协会共同策划并发起中国汽车基础软件生态 委员会(AUTOSEMO),联合20多家成员单位,共同分享实践创新,构建开放的标 准化软件架构、接口规范和应用框架,并致力于发展我国自主知识产权的汽车基础 软件产业生态体系,促进中国汽车产业向智能化加速转型发展。 成立之初,AUTOSEMO创始会员为一汽、上汽、广汽、蔚来、吉利、长城、长安、 北汽福田、东风、一汽解放、小鹏汽车、东软睿驰、恒润、拿森、地平线、苏州挚途、 万向钱潮、威迈斯、重塑、中汽创智这20家企业组成。

硬件能力持续攀升,为汽车智能化创新提供了愈发宽广的创新空间,这在自动驾驶 芯片和激光雷达等领域显现十分明显。 以自动驾驶芯片为例,从典型玩家产品迭代来看,主流玩家正在积极发力,新品纷 至沓来: (1)英伟达:2019年推出了DRIVE AGX Orin平台,2022年发布了新一代自动驾 驶SoC芯片Thor,单片算力能够达到2000TOPS,算力达到了Orin近8倍。 (2)高通:2020年正式推出Snapdragon Ride,2021年并购维宁尔Arriver加速 Ride平台落地,驾驶域平台定点逐步放量,首款车型2022年SOP。 (3)地平线:2021年正式推出首款大算力自动驾驶芯片征程5,峰值算力达到128 TOPS,并预计将于2023年推出征程6,其算力将达到1000TOPS。

3.政策驱动力:智能化是我国汽车工业弯道超车的又一次关键机会

智能汽车产业链属于高端制造领域的核心赛道,全球大国纷纷发力的“兵家必争之 地”。智能汽车涉及产业众多,如电子信息制造、大数据、人工智能、云计算、半导 体、信息通讯等高端制造领域,已经成为世界主流国家的“兵家必争之地”。经过多 年的发展,政策已经逐步从原来的设定目标、制定规范方面,向引导落地实施、搭建基础设施以及网络与数据安全等方面转移。

我国在国家层面积极推动智能驾驶产业发展。智能化为我国汽车行业未来主要发展 方向之一,2015年《中国制造2025》明确提出自动驾驶汽车未来十年的发展和应用 计划。2020年国务院发布《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》,明确提 出“发展高度自动驾驶汽车,在2025年前实现限定区域和特定场景商业化应用,并 在2035年实现规模化应用”的目标。 2021年工信部会同其他部委发布了《智能网联汽车道路测试与示范应用管理规范8, 制定要求并进一步规范自动驾驶测试。这些文件为智能网联汽车和配套设施的发展 奠定了基础。2021年《第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》发布,这是国家 最高级别的社会经济发展计划,为自动驾驶和智慧出行设定目标。

各个省份也出台有关自动驾驶的政策,助力产业发展。截至2020年,各地已出台6项 省级和27项市级自动驾驶测试政策。2021年,陕西、甘肃、辽宁等省份开始重视自 动驾驶汽车技术的研发,而吉林、上海、福建等省市则重点推进自动驾驶汽车的商 业化应用。浙江、广东和山西也开始为自动驾驶汽车建立测试区域。越来越多已配 备最新自动驾驶功能的智能汽车被允许上路测试。 2021年中国自动驾驶行业的投资事件也创历史新高,投资宗数庞大,所获投资总额 高达54亿美元。

远期来看,软硬分离的终局体现应是硬件可插拔,软件可升级,汽车产品高速迭代, 汽车将会呈现日益突出的快消品属性。 从B端来看:目前汽车硬件的同质化程度越来越高,尤其是在电动汽车上,包括电池、 电机等一系列关键部件,车企越来越难以通过硬件来构建产品的差异竞争点,软件 成为差异化核心,即“软件先行”!在“软件先行”的新模式下,OEM将会在软件 供应商的帮助下有一套自己专属的跨车型的软件系统平台,通过OTA技术,实现车 型软件功能持续迭代。 同时,在硬件与软件解耦趋势之下,软件也不再需要针对特定的硬件开发,而是可 以灵活调用标准化的各种硬件,让软硬件开发和整车开发工作同步并行,这样当硬 件迭代升级时,车企可以直接切换新硬件。 从C端来看:未来汽车产品将越来越带有快销品的属性,汽车产品呈现迭代加快特 征。也就是说,C端客户淘汰旧车、购买新车的动机可能不再是因为产品步入报废 期,而是因为芯片等硬件无法支持最新的软件系统以实现更好的软件功能,正如目 前在智能手机领域发生的那样,这也将驱动汽车芯片等核心硬件加速迭代。

参考报告REPORT

计算机行业研究:软硬分离重塑智能驾驶产业链价值曲线.pdf

实现软硬分离是软件定义汽车的必经之路。传统汽车软硬件强耦合,EE架构以分布式为主,每台汽车承载数十个电子控制单元(ECU)执行决策功能,数量众多的ECU导致线束布置复杂、车重增加,整车成本较高,同时软硬件耦合度较深,无法实现软件自行功能定义。软硬分离使得同质化的硬件与差异化的软件功能独立迭代发展,结合OTA技术,让汽车软件功能的定义与开发分布在汽车产品整个生命周期中,在硬件标准的情况下,通过软件来进行个性化,从而实现真正意义上的软件定义汽车,即汽车电子软件从依赖于硬件提供单一功能架构转变为面向服务架构(SOA),汽车可在不更换或增加硬件的条件下通过不同的软件配置为驾驶员提供多样的服务。因此,软...

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