車用軟體進展到了什麼程度?

作者 : Egil Juliussen,IHS Markit車載資訊娛樂和ADAS研究總監

汽車電子已逐漸成為一種軟體定義的系統。這意味著汽車電子系統遲早會成為最複雜的批量生產電子設備,因為幾乎在所有汽車中,其電子設備包含的軟體內容都在迅速增加…

汽車電子已逐漸成為一種軟體定義(software-defined)的系統。

回想過去的50年,在所有大批量生產的產品中,汽車一直是最複雜的,因為它包含了機械、機電和電子系統。近年來汽車電子系統越來越先進,開始替代機械和機電系統,並且還在持續發展中。

圖1:汽車電子系統越來越先進,開始替代機械和機電系統。

這意味著汽車電子系統遲早會成為最複雜的批量生產電子設備,或許它已經獲得了這一殊榮。的確,飛機的零件複雜性可能更高,超級電腦可能擁有更複雜的電子元件,但它們的年產量卻遠不及幾千萬美元。

幾乎在所有汽車中,其電子設備包含的軟體內容都在迅速增加,只是多少而已。很多文章稱一輛先進的汽車中有超過1億行軟體程式碼。我沒見過這1億行程式碼具體包含什麼,但如果有人擁有這樣的資料,是非常有用的。毫無疑問,隨著先進駕駛輔助系統(ADAS)、連線性、網路安全性、自動駕駛和其他功能不斷增加,汽車電子和軟體內容都將快速發展。

關於汽車軟體的策略、劃分、關鍵技術和其他重要問題,目前還少有被提及。硬體和軟體之間有很大差異,這會影響到整個汽車的成功。

在過去的20年中,汽車軟體走過了漫長的發展之路。90年代汽車主要採用嵌入式軟體,用於控制駕駛電子設備和簡單的娛樂系統,雖然軟體複雜性不斷提高,但是嵌入式系統的程式碼很少能達到100萬行。汽車OEM及其一級供應商(Tier 1)都自行開發嵌入式系統。

這種情況在90年代後期發生了變化。由於資訊娛樂和嵌入式導航系統的功能不斷增強,複雜的軟體需要由作業系統(OS)進行管理。作業系統將高科技帶入了汽車軟體,包括QNX、Green Hills、Wind River、Microsoft等。近10年來,Linux等開放原始碼軟體也在汽車軟體中變得越來越重要。

「開發-製造-行銷-使用」概念

圖2顯示了汽車硬體與軟體之間有什麼不同,其中的四個階段適用於任何類型的產品或產業。「開發」(Create)是產品的研發與設計階段;「製造」(Make)是產品的生產階段,包含所有零件成本、製造成本和供應鏈;第三階段為產品「行銷」(Market),包括廣告、銷售和經銷管道,實質上是指將產品提供給客戶的所有活動與成本;第四階段是客戶的「使用」(Use),對汽車產業來說這個階段相當長。

圖2:汽車硬體與軟體之間有顯著區別。

(來源:Egil Juliussen)

「開發-製造-行銷」的概念是筆者在德州儀器(TI)時知道的,因為在70年代和80年代這一概念被大量使用。我在IHS Markit工作期間又將「使用」階段添加進去。在很多報告和演示中,我利用對這四個階段的深刻理解來分析不同的汽車細分市場,包括軟體、電池電動車(BEV)、3D列印等。

圖2強調了每個階段對硬體和軟體的重要性,解釋了硬體和軟體在每個階段如何影響整個汽車的成功。

硬體階段

圖2的最上面顯示了汽車硬體在四個不同階段的關鍵特性。硬體「開發」階段確定了電子設備的功能,其作用日益突出,晶片產業提供了最重要的硬體元件,並且未來還會大量增加。硬體生態系統變得越來越重要,因為它包含了所有的開發系統及硬體設計工具,與汽車電子設備中處理器平台相關的生態系統也愈加重要。汽車硬體「開發」階段的成本以數百萬或數千萬美元計,但由於其產量高達數十萬美元,因此每輛車的成本比較低。

「製造」階段最為昂貴,這要歸因於所有硬體電子零件的成本或物料清單(BOM)成本,而且管理硬體供應鏈、製造設備和人員等也需要成本。總體而言,電子零件硬體僅佔汽車總成本的一小部分,即使每個電子零件的成本降低了,「製造」成本仍在不斷增加。汽車所有電子硬體系統的成本一般在3,000~8,000美元之間,豪華車型更高。

硬體「行銷」階段因零件和系統類型而異。大多數情況下,硬體「行銷」階段透過一級供應商成為汽車電子系統的一部分。

硬體功能對汽車銷售的影響也越來越大,需要由硬體功能實現的所有功能都會對銷售產生間接影響。未來將廣泛使用的新功能包括ADAS、網路安全硬體、可升級硬體和自動駕駛功能。

汽車「使用」階段通常會持續10~15年,有時甚至更長。如此長的使用壽命要求出色的硬體可靠性,以降低OEM和供應商的售後維修和召回成本。在「使用」階段,配件市場供應商擁有最大的機會,尤其是在汽車過了保固期之後。大量的汽車事故也為他們帶來了商機,因為汽車需要更換新的電子硬體系統。

軟體階段

圖2的底部顯示了汽車軟體在四個不同階段的關鍵特性。軟體是純數位的,其特性與硬體完全不同,當然,軟體完全取決於相關的硬體。

「開發」階段是軟體最困難的部分,在軟體業務中通常成本最高。大型軟體專案的開發週期較長,其中包括艱難的測試過程,需要在成本允許的情況下盡可能修正錯誤。所有的大型軟體平台都會有錯誤,而且在軟體的整個生命週期還會不斷發現新的錯誤。隨著對網路安全的日益關注,在已經完成的程式碼中出現了一類新的軟體錯誤——網路安全性漏洞,駭客可能利用網路安全性漏洞對網路進行攻擊。大多數汽車程式設計師不是網路安全技術專家,他們不知道如何避免易受駭客攻擊的程式碼。


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軟體「開發」階段還需要非常強大的生態系統以開發新程式並進行軟體測試。汽車產業的生態系統發展良好,現在可以利用開放原始碼軟體來開發系統。

軟體「製造」通常是成本最低的階段,因為執行在硬體系統上的軟體大多是免費的。雖然有一些軟體需要授權費,但一般只佔硬體零件成本的很小一部分。軟體「製造」實際上就是將程式載入到汽車的電子系統中,至於何時及如何將軟體載入到電子系統中,也可以靈活選擇。

軟體的「行銷」階段因細分市場和系統類型而異。大多數情況下,軟體「行銷」階段也需要透過一級供應商才能成為汽車電子系統的一部分。

軟體功能對汽車銷售的影響也越來越大,這種間接影響取決於軟體所實現的人機介面(HMI)或功能實用性究竟有多好。軟體實用性會影響越來越多的功能,如連網汽車功能、OTA升級、功能升級、ADAS和未來的自動駕駛功能。如果軟體不實用,潛在使用者對汽車的評價就不會好,這可能影響未來的銷售。負面評價一直是高階資訊娛樂系統的問題,蘋果和Google在最近發佈的資訊娛樂-智慧型手機整合系統中解決了這一問題,從而取得了成功。

汽車的「使用」階段通常持續10~15年,在很多國家有時會更長。在如此長的使用壽命內需要修復大量的軟體錯誤,為降低OEM和軟體供應商的售後維修和召回成本,需要利用低成本的OTA來修復錯誤及更新軟體版本。

在「使用」階段,軟體即服務(SaaS)和雲端軟體業務具有巨大的成長潛力。基於SaaS的安全系統架構前景良好,人們認為「使用」階段的主要機會在於修復錯誤的OTA和功能軟體更新。透過SaaS提供的資訊娛樂內容在不斷成長,汽車事故也創造了很多商機,因為新的硬體系統需要新的軟體。

結語

在軟體的四個階段中,「開發」是最昂貴的階段,採用軟體平台可以降低開發成本、減少大型程式中的錯誤數。在高科技產業助力之下,汽車產業已開始使用軟體平台,但未來還需要更多的軟體平台。

(參考原文:Automotive Software: Where Are We?,by Egil Juliussen)

 

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