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汽车软件:发展到了哪里?

2020-09-28 Egil Juliussen 阅读:
90年代汽车主要采用嵌入式软件,代码很少能达到100万行。随着汽车电子和软件内容快速发展,一辆先进汽车中的软件代码已超过1亿行。复杂软件需要由操作系统进行管理,Linux等开源软件也在汽车软件中变得越来越重要。本文章介绍了“建立-制造-营销-使用”概念,比较了汽车硬件 和软件在四个阶段的主要特点及如何影响汽车的成功。

汽车电子已逐渐成为一种软件定义的系统。TeFednc

回想过去的五十年,在大批量生产的所有产品中,汽车一直是最复杂的,因为它包含了机械、机电和电子系统。近年来汽车电子系统越来越先进,开始替代机械和机电系统,并且还在持续发展中。TeFednc

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图1:汽车电子系统越来越先进,开始替代机械和机电系统。TeFednc

这意味着汽车电子系统迟早会成为最复杂的批量生产电子设备,或许它已经获得了这一殊荣。虽然飞机的零部件复杂性可能更高,超级计算机可能拥有更复杂的电子器件,但它们的年产量却远没有几千万。TeFednc

几乎在所有汽车中,电子设备包含的软件内容都在迅速增加,只是多少而已。很多文章称一辆先进的汽车中有超过1亿行软件代码。我没见过这1亿行代码具体包含什么,但如果有人拥有这样的数据,是非常有用的。毫无疑问,随着高级驾驶辅助系统(ADAS)、连接性、网络安全性、自动驾驶和其他功能的不断增加,汽车电子和软件内容将快速发展。TeFednc

关于汽车软件的战略、划分、关键技术和其他重要问题,目前还少有提及。硬件和软件之间有很大差异,这会影响到整个汽车的成功。TeFednc

在过去的二十年中,汽车软件走过了漫长的发展之路。90年代汽车主要采用嵌入式软件,用于控制驾驶电子设备和简单的娱乐系统。虽然软件复杂性不断提高,但是嵌入式系统的代码很少能达到100万行。汽车OEM及其一级供应商都自行开发嵌入式系统。TeFednc

这种情况在90年代后期发生了变化。由于信息娱乐和嵌入式导航系统的功能不断增强,复杂的软件需要由操作系统(OS)进行管理。操作系统将高科技带入了汽车软件,包括QNX、Green Hills、Wind River、Microsoft等。近十年来,Linux等开源软件也在汽车软件中变得越来越重要。TeFednc

“建立-制造-营销-使用”概念

图2显示了汽车硬件与软件之间有什么不同,其中的四个阶段适用于任何类型的产品或行业。“建立”是产品的研发与设计阶段;“制造”是产品的生产阶段,包含所有零部件成本、制造成本和供应链;第三阶段为产品“营销”,包括广告、销售和分销渠道,实质上是指将产品提供给客户的所有活动与成本;第四阶段是客户的“使用”,对汽车行业来说这个阶段相当长。TeFednc

“建立-制造-营销”的概念是我在德州仪器(TI)的时候知道的,因为在70年代和80年代这一概念被大量使用。我在IHS Markit工作期间又将“使用”阶段添加进去。在很多报告和演示中,我利用对这四个阶段的深刻理解来分析不同的汽车细分市场,包括软件、电池电动汽车(BEV)、3D打印等。TeFednc

图2强调了每个阶段对硬件和软件的重要性,解释了硬件和软件在每个阶段如何影响整个汽车的成功。TeFednc

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图2:汽车硬件与软件之间有显著区别。(图片来源:Egil Juliussen)TeFednc

硬件阶段

图2的最上面显示了汽车硬件在四个不同阶段的关键特性。硬件“建立”阶段确定了电子设备的功能,其作用日益突出。芯片行业提供了最重要的硬件器件,并且未来还会大量增加。硬件生态系统变得越来越重要,因为它包含了所有的开发系统及硬件设计工具。与汽车电子设备中处理器平台相关的生态系统也愈加重要。汽车硬件“建立”阶段的成本以数百万或数千万美元计,但由于其产量高达数十万,因此每辆车的成本比较低。TeFednc

“制造”阶段最为昂贵,这要归因于所有硬件电子零部件的成本或BOM成本,而且管理硬件供应链、制造设备和人员等也需要成本。总体而言,电子零部件硬件仅占汽车总成本的一小部分,即使每个电子零部件的成本降低了,“制造”成本仍在不断增加。汽车所有电子硬件系统的成本一般在3,000美元到8,000美元之间,豪华车型更高。TeFednc

硬件“营销”阶段因零部件和系统类型而异。大多数情况下,硬件“营销”阶段通过一级供应商成为汽车电子系统的一部分。TeFednc

硬件功能对汽车销售的影响也越来越大,需要由硬件功能实现的所有功能都会对销售产生间接影响。未来将广泛使用的新功能包括ADAS、网络安全硬件、可升级硬件和自动驾驶功能。TeFednc

汽车“使用”阶段通常会持续10到15年,有时甚至更长。如此长的使用寿命要求出色的硬件可靠性,以降低OEM和供应商的保修和召回成本。在“使用”阶段,配件市场供应商拥有最大的机会,尤其是在汽车过了保修期之后。大量的汽车事故也为他们带来了商机,因为汽车需要更换新的电子硬件系统。TeFednc

软件阶段

图2的底部显示了汽车软件在四个不同阶段的关键特性。软件是纯数字的,其特性与硬件完全不同。当然,软件完全取决于相关的硬件。TeFednc

“建立”阶段是软件最困难的部分,在软件业务中通常成本最高。大型软件项目的开发周期较长,其中包括艰难的测试过程,需要在成本允许的情况下尽可能修正错误。所有的大型软件平台都会有错误,而且在软件的整个生命周期还会不断发现新的错误。随着对网络安全的日益关注,在已经完成的代码中出现了一类新的软件错误——网络安全漏洞,黑客可能利用网络安全漏洞对网络进行攻击。大多数汽车程序员不是网络安全技术专家,他们不知道如何避免易受黑客攻击的代码。TeFednc

软件“建立”阶段还需要非常强大的生态系统以开发新程序并进行软件测试。汽车行业的生态系统发展良好,现在可以利用开源软件来开发系统。TeFednc

软件“制造”通常是成本最低的阶段,因为运行在硬件系统上的软件大多是免费的。虽然有一些软件需要特许使用费,但一般只占硬件零部件成本的很小一部分。软件“制造”实际上就是将程序加载到汽车的电子系统中,至于何时及如何将软件加载到电子系统中,也可以灵活选择。TeFednc

软件的“营销”阶段因细分市场和系统类型而异。大多数情况下,软件“营销”阶段也需要通过一级供应商才能成为汽车电子系统的一部分。TeFednc

软件功能对汽车销售的影响也越来越大,这种间接影响取决于软件所实现的人机界面(HMI)或功能实用性究竟有多好。软件实用性会影响越来越多的功能,如联网汽车功能、OTA升级、功能升级、ADAS和未来的自动驾驶功能。如果软件不实用,潜在用户对汽车的评价就不会好,这可能影响未来的销售。负面评价一直是高级信息娱乐系统的问题,苹果和谷歌在最近发布的信息娱乐-智能手机集成系统中解决了这一问题,从而取得了成功。TeFednc

汽车的“使用”阶段通常持续10到15年,在很多国家有时会更长。在如此长的使用寿命内需要修复大量的软件错误。为降低OEM和软件供应商的保修和召回成本,需要利用低成本的空中下载技术(OTA)来修复错误及更新软件版本。TeFednc

在“使用”阶段,软件即服务(SaaS)和云软件业务具有巨大的增长潜力;基于SaaS的安全系统架构前景良好;人们认为“使用”阶段的主要机会在于修复错误的OTA和功能软件更新;通过SaaS提供的信息娱乐内容在不断增长;汽车事故也创造了很多商机,因为新的硬件系统需要新的软件。TeFednc

结语

在软件的四个阶段中,“建立”是最昂贵的阶段,采用软件平台可以降低开发成本、减少大型程序中的错误数。在高科技行业助力之下,汽车行业已开始使用软件平台,但未来还需要更多的软件平台。TeFednc

(原文刊登于EETimes美国版,参考链接:Automotive Software: Where Are We?,由Jenny Liao编译。)TeFednc

本文为《电子技术设计》2020年10月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里TeFednc

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