软件:汽车的灵魂操盘手
在電動化、智能化、網聯化和共享化等發展浪潮下,軟件作為控制汽車功能與提升駕乘體驗的靈魂,不僅其單車代碼量顯著增加,預計L5級智能汽車的軟件代碼將達到10億行,而且用戶付費意愿也在高漲,將給行業創造全新的價值。正因為如此,目前整個行業愈發重視軟件的開發,如大眾、豐田、寶馬等多家主機廠以及零部件企業開始布局軟件。基于這樣的產業背景,蓋世開展了軟件定義汽車的產業研究,供行業相關人士參考。
報告重點從軟件的技術特點和行業挑戰以及未來趨勢三個維度展開分析,得到的核心觀點有:
核心技術特點
①軟硬解耦和軟件分層是實現軟件可移植、可擴展的重要技術手段
②操作系統是軟件定義汽車的核心,目前操作系統包括車控、車載(座艙)和智駕三大操作系統
③在操作系統層面,內核主要以Linux、QNX和Android為主,AUTOSAR標準成為中間件的主流解決方案,其中CP主要是面向信號開發,AP主要是面向服務開發
④應用軟件是打造差異化體驗和個性化服務的競爭焦點
⑤在操作系統行業進展方面,目前互聯網企業在車載操作系統方面主要有研發獨立操作系統(如華為鴻蒙OS)、基于ROM定制開發(如吉利GKUI)以及超級APP(百度小度OS)三種方案,且主機廠和互聯網科技公司也率先開發出了開放式的軟件架構,如特斯拉和華為的智駕系統,大眾VW.OS以及百度Apollo開放平臺架構;
行業挑戰
①軟件復雜度快速攀升與軟件開發效率低下之間的差距突出,據麥肯錫測算該差距到2030年將達到4倍左右
②軟件復雜度帶來的代碼質量漏洞、依靠規模化數據進行軟件優化迭代形成的信息安全和軟件系統功能安全將是重要挑戰;
未來趨勢
①在硬件決定功能的起點及高度,軟件決定功能的使用體驗的情況下,未來軟硬協同是實現汽車全生命周期內性能持續優化迭代的關鍵
②產業將長期呈現出產業協同或全棧自研的發展格局
③發展國內本土基礎軟件成為行業共識,到2035年,實現功能軟件和操作系統的自主化
④面向服務進行多功能融合發展和基于用戶、場景和車輛等多樣化數據實現軟件定義汽車的商業化落地的重要舉措
⑤預計到2030年,全球汽車軟件規模約500億美元,由軟件驅動的車輛服務內容將占據30%。
本報告共分為四個部分,主要從行業發展背景,未來發展趨勢研判和行業挑戰,市場分析和產業趨勢,典型企業實踐等方面進行分析
近幾年,隨著ICT產業造車的不斷深入,我國汽車產業開始加速從“重硬件和機械性能”的開發邏輯向“重軟件和用戶體驗服務”轉變,這不僅改變了汽車產業過去長期采用的垂直供應體系,而且也對傳統汽車產業的價值形成較大沖擊,使我國汽車的產業鏈價值向后市場和前端迅速轉移。
另外,在智能化、網聯化等新浪潮的推動下,軟件在單車上的價值也迅速增加。如在L5級無人駕駛的情況下,單車的軟件代碼將超過10億行。同時,軟件能通過OTA的方式進行升級,實現常用常新,給企業創造產品全生命周期內新的價值,如特斯拉過去幾年通過軟件創造的價值逐年攀升,2021年更是帶來了超過38億美元的收入,占其年度收入的7%。通過麥肯錫的調研發現,我國有大約43%的用戶愿意通過付費的方式進行軟件OTA升級,將帶來巨大的產業價值空間。
面對軟件在汽車上比重和價值攀升,以及軟件OTA能創造新的收入來源,無論是整車企業還是零部件企業均在加大軟件布局,愈發希望能夠快速掌控汽車的靈魂,確保在下一輪汽車行業競爭中處于領先地位。
具體來看,當前主流OEM主要通過成立軟件子公司、軟件研發部門以及與軟件廠商合作三種模式實現軟件領域的布局。如在成立軟件子公司方面,目前已有長安、上汽、沃爾沃和豐田等OEM希望通過自主布局的方式,去逐漸掌握軟件、算法、芯片等核心或全技術棧的自主研發能力,該模式一定程度上繞過傳統Tier1,與過去二級軟件供應商共同開發子系統;在成立軟件研發部門方面,OEM主要采用“聚焦某一項或多項具備戰略性差異的領域建立in-house的研發能力,部分共性軟件外包”的策略,目前典型的代表有寶馬和長城,而大眾在成立軟件研發部門Car.Software之后,又在國內成立軟件子公司,并且近期曝出將在國內成立軟件合資企業,以多樣的布局方式來實現軟件的全技術棧自研;在與軟件廠商合作方面,OEM一邊與軟件企業建立戰略聯盟,一邊擴充內部研發隊伍,來共同推進OEM軟件生態建設,但軟件主要由Tier1實現。
在零部件企業方面,本報告主要選取了東軟、普華基礎軟件、科大訊飛和紐勱科技四家代表性企業,來重點展示零部件企業在軟件布局方面的進展和解決方案。
東軟集團
東軟集團成立于1991年,目前在汽車軟件開發方面已擁有30年以上的研發經驗,可謂是行業老兵。在過去30年的時間內,東軟集團從汽車軟件工程服務開始,通過全球化產品布局和規模化應用,其產品已覆蓋60多個國家,合作的國內外主流汽車廠商超過50家,共計200多款車型。此外,為進一步貼合新四化發展需求,東軟集團于2015年成立東軟睿馳,與東軟集團來共同賦能軟件定義汽車時代車企的創新和變革。經過幾年的發展,目前東軟大汽車已擁有全棧自主的知識產權以及從基礎軟件、域控到應用服務的全棧開發能力,可向行業提供面向下一代的汽車基礎軟件平臺、智能座艙、自動駕駛、EV動力系統、車云一體、智能通訊、信息安全等關鍵領域的產品、整體解決方案和服務,并且擁有建立靈活開放的合作機制。如既可單獨提供T-BOX、C-V2X、AR-HUD、BMS、ADAS、PACK等產品,又可提供動力域、座艙域、自駕域等域控制器,還可提供車路協同、信息娛樂、自動駕駛和車云一體等平臺化方案。
面對軟件定義汽車軟硬件解耦和軟件分層的特點,東軟大汽車構建了從基礎軟件、功能軟件到云端的核心能力,助力車企在產業轉型變革中實現可進化、具備獨特性和高附加價值的新一代汽車電子產品和整車設計。其中在基礎軟件層面,以國產自主的基礎軟件平臺NeuSAR為核心;在功能軟件方面,東軟已形成從智能座艙、自動駕駛到車路協同和信息安全等全棧全域的自主產品陣營;在云端,東軟可提供車云一體平臺和大數據進行開放式創新迭代。
東軟睿馳作為東軟集團面向新四化成立的子公司,其自2015年成立至今,已在國內發布首個自主汽車基礎軟件平臺產品NeuSAR,包含AUTOSAR AP的NeuSAR aCore、AUTOSAR CP的NeuSAR cCore和以及相關工具鏈,同時在2021年,面向域控技術的快速發展,東軟睿馳還推出了可提供軟件包、開發工具鏈、開發驗證平臺組件等的NeuSAR DS(Domain System)軟件開發平臺,目前已獲得多家主流車企域控制器全棧軟件平臺定點,支持Linux、QNX和中興操作系統,兼容恩智浦S32G、德州儀器TDA4、芯馳科技G3等芯片,其域控產品定點出貨量千萬套/年。此外,東軟睿馳作為AUTOSAR高級開發會員,已在全球首發了AUTOSAR AP R21-11最新版本,并且在國內作為牽頭單位推進AUTOSEMO和ASF(AUTOSEMO Service Framework)技術規范等相關工作。
普華基礎軟件
普華基礎軟件(后續簡稱“普華”)成立于2008年,是中國電科集團整合優勢資源投資設立的發展基礎軟件的重要平臺,其總部位于上海,在北京、成都、大連和西安等地建立分公司與研發中心。普華是我國最早投入國產車用基礎軟件研發與應用的企業之一,作為AUTOSAR高級會員,普華于2010年就發布了國內首個車用基礎軟件平臺,并先后通過MBtech官方的OSEK標準符合性認證、Automotive SPICE 3級認證、國內首個德國萊茵ISO 26262 ASIL D產品認證。目前其車用基礎軟件主要包含安全車控基礎軟件和智能駕駛基礎軟件兩大類,共同提供車用基礎軟件設計、開發、配置、集成、測試等全生命周期的工具鏈、本地化一站式增值服務,同時能夠支持多款國產芯片,已成功服務多家OEM的主力車型,截至2022年,其車用基礎軟件量產超過1000萬套。
過去14年,普華專注于車用操作系統、工具鏈與中間件的研發,已推出了普華靈智(ORIENTAIS CP)和靈思(ORIENTAIS AP),用于開發智能座艙域、安全車控域和智能駕駛域的操作系統,可適配NXP(恩智浦)、ST(意法半導體)、英飛凌、 Cypress(賽普拉斯)、瑞薩、TI(德州儀器)、芯馳、紫光芯能、微芯、智芯、加特蘭、地平線、芯旺微、中科芯、杰發、云圖、711研究所等國內外多種芯片,目前其軟件產品已覆蓋國內外OEM、零部件和科技互聯網等企業,實現規模化驗證,擁有豐富的AUTOSAR量產集成服務實戰經驗。
在具體解決方案上,普華具有成熟的AUTOSAR CP和AUTOSAR AP解決方案,其中普華CP(靈智)符合AUTOSAR R19-11標準和ISO 26262 ASIL-D功能安全等級,可應用于動力、底盤等高安全系統;普華AP(靈思)符合AUTOSAR R20-11標準,采用PSE51的C語言接口和標準C++庫,支持異構計算,通過SOME/IP、DDS等國際協議可實現SOA。但是單獨的AUTOSAR AP或CP難以適應“安全實時、非實時”的域控制器多樣化需求,CP+AP一體化融合方案形成互補共存契合智能網聯汽車E/E架構集中化趨勢,是普華基礎軟件對應的解決方案,同時結合普華云系統,在實現智能網聯落地的同時進一步完善普華車用軟件系統架構生態布局。
科大訊飛
科大訊飛從2003年開始深耕汽車智能化領域,目前業務主要聚焦在智能交互、智能座艙等技術和產品開發,已實現了飛魚OS 3.0、飛魚MM、飛魚智云、飛魚MATE OS和飛魚智能音頻管理系統等產品發布和量產。在研發布局上,科大訊飛通過采用“1 + 6 + 1”(即合肥總部 + 國內6大分中心 + 日本分公司)的分布式團隊部署方式,實現從售前到交付到售后的本地化、全方位服務,截至2022年6月,科大訊飛已與90%的主流自主品牌和合資乘用品牌開展項目合作,共計交付車型項目1330余個,前裝搭載車輛約4275萬臺,年度語音交互達到20億次,成為語音交互領域名副其實的領頭羊。同時,科大訊飛已于2022年成立智能駕駛科技公司,正式進入智能駕駛領域,將聚焦提供汽車智能駕駛相關軟硬件產品及綜合解決方案。
過去幾年,科大訊飛專注于感知智能和認知智能等核心技術源頭創新,在語音和圖文的識別及理解、自動駕駛視覺感知等人工智能核心技術領域,科大訊飛共奪得近50項國際人工智能大賽冠軍。如在語音識別及理解方面,榮獲語音合成技術Blizzard Challenge國際賽事十四連冠,語音識別技術CHiME國際賽事2016-2020三連冠,并摘得SemEval2022國際大賽中的多語種慣用語識別任務、多語種復雜命名實體識別任務等三個子賽道冠軍;在圖文感知方面,榮獲ICPR MTWI 三項第一名,在機器閱讀理解技術方面獲得SemEval等多項賽事的第一名;在自動駕駛方面,其獲得國際自動駕駛領域權威評測集Cityscapes的圖像語義分割第一名,以及國際權威比賽nuScenes純視覺3D目標檢測任務冠軍等等。
未來,圍繞汽車數智化,科大訊飛依托其在語音、聲音和圖像視覺等領域的AI能力,在全面深化交互和座艙體驗之外,還將進一步拓展至智能駕駛和AI銷服等新業務領域,形成五大產品解決方案集。在智能交互方面,通過飛魚智能助理,實現人-車自然交互,深度融合語音、視覺、形象、場景感知能力,主打多模態交互的產品;在智能音效方面,依托飛魚智能音頻管理系統硬件技術及高級軟件算法,讓“駕駛員和乘客”都能身臨其境地享受到百萬級豪車的聲樂體驗;在智能座艙方面,將AI算法和大數據相結合,通過飛魚OS向汽車駕艙提供專屬服務;在自動駕駛發面,科大訊飛已于2022年在無錫成立汽車智能駕駛科技公司;在AI銷服方面,主要是借助人工智能、深度學習、知識圖譜、大數據等技術,提供智能外呼、語音分析、智能培訓、電銷助手等產品,為汽車數字化銷售賦能,實現全渠道直連用戶。
紐勱科技
紐勱科技(后續簡稱“紐勱”)2016年創立于美國硅谷,其創始團隊曾深度參與特斯拉Autopilot 1.0到2.0的軟硬件進化,親歷自動駕駛量產落地。紐勱于2017年在中國上海建立總部,目前共完成三輪融資,包含2016年的天使輪,2019年德賽西威戰略投資和2021年天際資本A輪投資。紐勱作為一家深耕乘用車領域L2+及高級別自動駕駛落地的高科技企業,其主推行泊一體和MaxVision視覺感知算法,其中行泊一體方案能夠兼容德州儀器TDA4和英偉達Orin芯片,可實現自動領航、高速駕駛輔助、交通擁堵輔助以及主流ADAS等行車功能,以及代客泊車、記憶泊車、遙控泊車、自動泊車等泊車功能,目前已與上汽、奇瑞等頭部OEM及德賽西威等Tier1建立了量產合作,即將迎來規模化批量交付。而MaxVision視覺感知算法支持任意配置相機系統,如前視、后視、側視、環視一應俱全。
面對自動駕駛漸進式和跨越式兩條技術路線,紐勱選擇了漸進式自動駕駛落地方案,主張MLF(機器學習優先)的自動駕駛技術路線,即利用傳感器的輸入,在無法用規則完全總結的復雜現實世界里,為自動駕駛汽車生成安全合規、舒適高效的行駛路線。同時紐勱打造了涵蓋車端、云端的平臺化軟件系統MaxPlatform和MaxCloud。其中,在車端,紐勱聚焦高價值的自動駕駛軟件算法,自主研發了包括感知、規劃、控制在內的完整上層應用MaxStack以及自動駕駛中間件MaxOS,實現真正的技術平臺化,快速適配不同的底層平臺、硬件配置和功能級別;在云端,其涵蓋可視化和分析、數據篩選及標注、模型訓練以及評估等模塊,通過從海量數據中高效篩取價值信息,為自動駕駛系統持續提供經驗與知識,構成車云一體化的數據大閉環。
在MaxDrive行泊一體方案開發方面,紐勱采用高中低算力平臺來適配不同硬件方案的開發策略,來滿足不同產品的需求。其中,基礎版采用單TDA4芯片(8Tops)來滿足15萬以下汽車市場對高性價比智能化產品的需求,目前已獲主流OEM定點,可實現主流ADAS+HWA/TJA+NOA和APA/HPA等功能;標準版采用雙TDA4芯片方案,其單顆TDA4芯片可接入4顆攝像頭,是目前國內第一個支持量產的周視方案;增強版則采用大算力的Orin芯片,可落地包含周視功能的行泊一體方案,也已獲得量產定點。
軟件技術是未來智能汽車的核心競爭要素,雖然整個產業目前在進行軟件布局和轉型的企業非常多,但是整個產業競爭格局并未真正形成,產業應該鼓勵全棧自研和生態協同等不同技術路線并存發展,給予產業發展空間,逐步加大在軟件領域的自主力度,最終實現我國汽車基礎軟件的自主可控。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的软件:汽车的灵魂操盘手的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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