德國汽車大廠福斯集團(The Volkswagen Group)宣佈了一項雄心勃勃的策略,表示將把旗下每輛汽車的電子控制單元(ECU)從現在一輛車約70個的數量減少到只有3個,而且要自己開發幾乎所有所需的軟體──目前是由多達200家的軟體供應商夥伴所開發。

如果福斯的新策略進展順利,將使得其供應鏈中許多環節變得多餘。而據了解,負責該車廠數位技術開發之福斯集團管理委員會成員Christian Senger在今年夏天舉辦的一場活動中,對旗下供應商表示:「我其實只需要你們之中的一半。」

對於這種說法,如今大概沒人會感到驚訝。如市場研究機構Strategy Analytics的全球汽車產業部門副總裁Ian Riches接受EE Times訪問時表示:「隨著現在的車輛越來越朝向軟體定義,軟體的功能與品質,有效決定了駕駛與使用者體驗。在這種情況下,福斯的策略非常合理,這讓該公司能牢牢掌握對於產品差異化越來越重要的核心技術。」

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福斯集團管理委員會成員Christian Senger
(來源:The Volkswagen Group)

另一家市場研究機構Semicast Research的首席分析師Colin Barnden也同意以上說法,表示這代表福斯想要拿下主導權。

不過也有很多產業觀察家認為,該車廠的願景恐怕要很長一段時間才能實現;如自動駕駛技術開發顧問機構VSI Labs創辦人暨首席顧問Phil Magney表示:「我們其實一直在呼籲這一點,但總得有人先走一步;」他指出,福斯的決定是首度有汽車大廠跨出大步,表示「我們都面臨基礎架構的變革。」

「必須有人出來領導整體工作,並為車輛的電子/電氣化架構基礎性變化設定方向;」Barnden認為,「這需要是『從頭到尾』,因此Tier One或Tier Two汽車零組件供應商不能成為領導者。不過我預期Bosch、Continental、Magna,還有Nvidia、Xilinx與ZF等公司將會有很多參與。」

為什麼要整合硬體?

實際上,汽車產業供應鏈上的幾乎所有相關業者──包括車廠、晶片與IP供應商──這十年來一直在討論需要進一步整合ECU的問題;車廠偏好自己設計先進駕駛輔助系統(ADAS)以及自動駕駛車輛的晶片,已經不是秘密。

西門子(Siemens AG)自動駕駛與ADAS部門全球技術經理David Fritz幾個月前接受EE Times採訪時表示:「我其實已經看到每家車廠內部都有自駕車SoC的設計圖,不只有特斯拉(Tesla); 每一家車廠都想掌控自己的命運。」

說到產業界要將每輛車ECU減少至3個的願景,Semicast的Barnden預期「車廠會有好幾代的技術更迭,而且需要花很多年的時間;」他認為可以將車用電子架構分成以下三大塊:

  • 推進系統──內燃機引擎(ICE)、電動車(EV)、混合動力車輛。
  • 安全系統──安全氣囊、煞車、轉向、ADAS。
  • 車身系統──空調、車門模組、座椅電子零件、手剎車、照明、防盜系統。

Barnden表示,前兩種系統必須要達到ASIL-D安全等級,最後一種大概ASIL-B就可以;此外車用資通訊娛樂系統(IVI)則不屬於以上任何一個類別,但從ASIL的角度來看,IVI更接近車身而非推進系統或安全系統。

如果ECU整合聽起來合乎邏輯,為何到現在還沒發生?很多分析師認為這是車廠的惰性。如VSI Labs的Magney觀察:「福斯宣佈的這個想法其實已經被討論了很長一段時間,就算不是全部也是大多數車廠的共同方向;朝著集中化功能域控制(centralized domain control)移動的速度非常慢;」這都是「沒壞就不要修」的心態,他解釋:「傳統架構運作非常順利。」

既然是這樣,為何需要改變?Magney表示:「我們來到了傳統架構所能支援的生命週期管理極限,車用資通訊系統證明了這一點,而且車廠終於妥協了(雖然只有一點點);現在我們朝著智慧功能的實現更進一步,而且這類功能一直在變化與改進,新架構能支援這樣的趨勢,但舊的架構不能。」

管理與重量都是問題

促使車廠尋求更高整合度的一個主要原因,是他們希望能掌控自己的命運;這也是過去幾年來接受EE Times訪問的許多產業觀察家表達過的一個共同主題。Magney表示:「現在福斯聲稱有超過70個ECU執行不同的功能,基本上都是黑盒子;這些黑盒子成本高昂也不容易擴充,更重要的是,這從軟體的角度來看很難管理。

Semicast同意以上看法;「我們看到的是擺脫一個ECU負責一種功能的作法,轉向『功能域控制器』;不然像是現在的S-Class或A8等車款,內部ECU會達到上百個。」他指出,整合很重要,因為「測試所有ECU之間的互通性」會變成一個大問題。

Barnden也提到重量的問題,「包括將所有功能連接在一起所需的線束重量;就像是航空業,重量等同於燃油消耗;而隨著排放測試變得越來越嚴苛,車廠得想出辦法來減少車輛的實體重量,以改善燃油效率。而減少ECU數量(並因此降低線束複雜度),會是一個好方法。」

他進一步指出,朝向車用乙太網路發展的趨勢有部份也是為了車輛減重,該技術能用可共享的單一高速網路取代點對點的CAN/FlexRay/LIN匯流排。在被問到福斯的動機時,Barnden則猜測,這是該車廠對於多年前「柴油門」事件的進一步回應,在全球日益高漲的公民環保意識之下,他們必須以真正激進的方法來帶頭降低排放。

完整的軟體堆疊

VSI Labs的Magney指出,福斯準備開發完整的軟體堆疊,「我的意思是說完整的車輛軟硬技術堆疊…這類似於Tesla自己開發所有軟體;」而產業分析師們傾向於贊同福斯的做法:「這麼做是對的,你不能承擔不朝著這種方向發展的後果。」但福斯實際上是否能做到還有待觀察;Magney表示:「挑戰很艱鉅,而車廠是否有能力克服?我們且走著瞧。」

Strategy Analytics的Riches也認為福斯的策略是遠大理想:「在短時間之內,要從一開始幾乎不需要為車輛編寫軟體、或是很少量軟體,變成全部自己寫,顯然是非常高的要求。」

來自美國卡內基美隆大學(Carnegie Mellon University)教授暨Edge Case Research技術長Phil Koopman的評價或許更具針對性。他在一篇LinkedIn的貼文上引述了《Automotive News》的福斯報導,然後寫道:「福斯說要朝向集中化的電腦架構,並且要自行負起開發軟體的責任,不依賴來自供應商的軟硬體模組;這是為掌握更多價值的大膽舉措,並非易事。」

Koopman質疑,由電腦程式設計師Melvin Conway在1967年提出的「Conway定律」是否會帶來影響;Conway在那時候提出的是:「設計系統的組織…會受限於產出實際上是複製這些組織通訊架構的設計。」

「Conway定律」意指要讓一個軟體模組發揮作用,多個作者必須要彼此經常溝通;或者說,「系統會看起來像是生產它們的組織。」簡而言之,福斯的軟體堆疊表現水準,就是跟該公司的軟體開發人才一樣。

在一方面,汽車產業顯然同意,車廠掌控整個車輛(軟硬體)的作法是正確的;但並非所有人都有信心能實現這個目標,也沒人擁有可嘗試的藍圖。Koopman表示:「要成功就要有大幅度的改變,」但實際上要有那些大的改變?

需要改變的包括(車廠內部)組織性議題,還需要有產業層級的改變,科技業者與傳統汽車業者對於下一步該怎麼走的看法也要改變。Strategy Analytics的Riches指出:「軟體與硬體之間完美緊密結合的時代已經過去了;」他認為長期來看,車廠有兩種可行做法。

Riches表示,第一種方法是像福斯那樣,「通通都自己做;第二種方法則是車廠扮演系統整合者的角色,為特定的任務尋求最佳軟體供應來源,無論他們認為誰是最佳供應商。」

全部自己來真的可行?

上述的第一種方法能取得絕對的掌控權,在某方面會讓事情簡單化;不過Riches表示:「像福斯要為每個功能與領域開發出絕對一流軟體是不可能的,沒有人實際上有能力做到這一點。」第二種方法能有更多彈性:「但是管理與整合不同供應商所帶來的複雜性不容忽視,當某個地方出錯,大家一定會說是別人的問題。」

目前雖有諸如美國聯邦機動車輛安全標準(Federal Motor Vehicle Safety Standards,FMVSS)這樣的法規,負責規範車用零組件與系統設計的安全性,但像是ADAS或是自動駕駛等較新技術都未被納入監管。而汽車產業已經習於「自我認證」車輛安全性,希望能掌控整個軟硬體架構的想法是可以理解的。

但車廠們是在回顧過往年代,這種他們偏好的封閉作法只會讓他們畫地自限,因為他們可能會開發只能用在自家硬體上的獨特系統。上述《Automotive News》的報導指出,福斯自己開發的作業系統會類似於「智慧型手機與電腦的後台軟體」,但事實上今日大多數的手機作業系統是開放性的,手機業者在開發產品時有大量的應用處理器與數據機晶片可選擇。

除非福斯把自己設想為汽車領域的蘋果(Apple),恐怕要實現其遠大理想將會遙遙無期。對此Riches提出了一個最關鍵的問題:「福斯能否建立所需的內部敏捷性與靈活性,讓管理數十個或是數百個內部團隊的複雜度與出錯程度,能低於管理相同數量的外部供應商?」

編譯:Judith Cheng

(參考原文:VW All-In For a Change: Will Bring HW + SW Design In-House,by Junko Yoshida)