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    軟、硬件在汽車電氣化發展中所扮演的角色

    汽車電子產品正朝著軟件定義系統的方向發展。

     

    回顧過去的50年,汽車是量產中最復雜的產品,包括所有的機械、機電和電子系統。在此期間,電子系統已經增強或取代了機械和機電系統的主導位置,而且依舊在強勢進化中。

     

    這意味著汽車的電子系統遲早會成為批量生產中最復雜的電子系統,而且可能已經達到了這一區別。雖然如今的飛機和超級計算機可能有更多的電子復雜性,但它們不是每年生產上千萬個。

     

    汽車電氣化迅速增加了所有汽車的軟件內容。據報道,一輛最先進的汽車有超過1億行軟件代碼。我還沒有看到1億這個數字的詳細分類,如果有這樣的數據,那將是非常有用的。毫無疑問,隨著ADAS、連通性、網絡安全、自動駕駛和其他功能的擴展,未來汽車電子和軟件內容將顯著增長。

     

    在戰略問題、軟件領域、關鍵技術和其他重要問題方面,很少有關于汽車軟件的討論。本文討了這些差異,并對當前的汽車軟件行業給出了一些看法。硬件和軟件之間有非常重要的區別,這影響著如何在汽車軟件方面取得成功。

     

     

    在過去的二十年里,汽車軟件已取得了長足的進步。在20世紀90年代,汽車軟件主要是用于控制駕駛電子設備和簡單娛樂系統的嵌入式軟件。這些汽車oem和一級供應商開發的嵌入式系統軟件的復雜性不斷增加,但是很少有嵌入式系統的代碼大小在100萬行范圍內。

     

    這種情況在20世紀90年代末發生了改變,當時信息娛樂和嵌入式導航系統在功能和能力方面得到了長足發展,但需要一個操作系統(OS)來管理軟件復雜性。該操作系統將高科技產業引入了汽車軟件領域,包括QNX、Green Hills、Wind River、微軟等。在過去的十年中,像Linux這樣的開源軟件在汽車軟件中也變得很重要。

     

    Create-Make-Market-Use概念

     

    下圖顯示了汽車硬件和軟件的不同之處。但是數字的結構需要一些背景和解釋。該圖顯示了可用于任何類型的產品或行業的四個階段:

     

    1.“創造”階段是產品的研發和設計。

    2.“制造”階段是指產品的生產,包括所有零部件的成本、制造成本和供應鏈。

    3. 產品的“市場營銷”,包括廣告、銷售和分銷渠道——本質上是將產品送到顧客手中的所有活動和成本。

    4.“使用”階段,這對于汽車行業來說是相當長的一個階段。

     

    “Create-Make-Market-Use”的概念是我在德州儀器了解到的,它在20世紀70年代和80年代被大量使用。我在報告和/或演示中利用了這四個階段的見解,并將其作為工具來分析許多汽車細分市場,包括軟件、純電動汽車(BEV)、3D打印等。

     

    該圖側重于硬件和軟件的四個階段中的每個階段的單獨重要性。也有關于硬件和軟件如何影響汽車在每個階段的發展。

     

     

    硬件階段

     

    上圖顯示了汽車硬件的四個階段的關鍵特征。硬件“創建”階段決定了電子特性,并繼續增加它的主導。芯片工業提供了最重要的硬件部件,而且還將提供更多的部件。硬件生態系統變得越來越重要,包括所有的開發系統和其他硬件設計工具。圍繞汽車電子產品中使用的處理器平臺的生態系統也越來越重要。硬件“創建”階段的成本以百萬或數千萬美元計,但由于產量是幾十萬個單位,每輛車的成本很低。

     

    “制造”階段是最昂貴的階段,這里涵蓋了所有的硬件電子零件或物料清單BOM成本。還有硬件供應鏈管理成本、制造設備成本、人員成本等??傮w而言,電子硬件成本只占汽車總成本的一小部分,但即使單個電子部件的成本下降,電子硬件成本也一直在上升。所有電子硬件系統的典型成本從3000美元到8000美元不等——其中豪華車的價格更高。

     

    硬件“市場”階段因組件和系統類型而異。在大多數情況下,硬件市場階段通過一級供應商成為汽車電子系統的一部分。

     

    硬件能力對汽車銷售的影響也越來越大。這種間接的影響來自于由硬件功能創建的所有需要的特性。新興能力將會受到歡迎,包括ADAS、網絡安全硬件、可升級硬件和自動駕駛功能。

     

    汽車使用年限通常持續10到15年,有時更久。如此長的壽命要求優良的硬件可靠性,以限制OEM和供應商的保修和召回成本?!笆褂谩彪A段也是售后市場供應商擁有最大機會的階段——特別是在質保期已經過期之后。由于需要新的電子硬件系統,大量的車禍也創造了重大的機會。

     

    軟件階段

     

    圖底部顯示了汽車軟件的四個階段的關鍵特征。軟件是純數字的,具有與硬件完全不同的特點。當然,軟件完全依賴于相關的硬件。

     

    “創建”階段是軟件中最困難的部分,通常也是軟件業務中最昂貴的階段。大型軟件項目的開發時間很長,包括在經濟上可行的情況下糾正錯誤的困難的測試過程。任何大型軟件平臺都會和bug斗爭到底,在軟件的整個生命周期中都會發現新的bug。對網絡安全的需求從本質上說在已完成的代碼中產生了一類新的軟件漏洞——網絡安全漏洞,黑客可以利用這些漏洞進行各種負面攻擊。由于大多數汽車程序員不是網絡安全技術的專家,他們不知道如何避免易受黑客攻擊的代碼序列。

     

    軟件“創建”階段也需要非常強大的生態系統來開發新程序和測試結果軟件。汽車行業已經取得了良好的進展,并且正在利用或使用開源軟件開發系統。

     

    “制造”階段通常是最便宜的階段,因為軟件在硬件系統上運行是免費的。有一些軟件版稅,但通常是硬件成本的一小部分。軟件的“制造”階段基本上是把程序裝入汽車的電子系統中。軟件在何時以及如何加載到電子系統中也具有靈活性。

     

    軟件的“市場”階段因部門和系統類型而不同。在大多數情況下,軟件“市場”階段也要經過一級供應商,成為汽車電子系統的一部分。

     

    軟件能力對汽車銷售的影響也越來越大。這種間接影響取決于軟件實現人機界面(HMI)或特性可用性的好壞。軟件可用性的影響貫穿于所有不斷增長的功能,如連接汽車功能、OTA升級、功能升級、ADAS和未來的自動駕駛功能。糟糕的軟件可用性會給汽車帶來負面評論,并降低未來的銷售潛力。這種負面趨勢一直是高級信息娛樂系統面臨的一個問題,但也是蘋果和谷歌最近在信息娛樂-智能手機集成系統方面取得成功的原因之一。

     

    此外,汽車在如此長的生命周期里將需要大量的軟件缺陷修復。OTA修復和更新軟件bug的成本較低,這將限制OEM和軟件供應商的保修和召回成本。

     

    在“使用”階段,軟件即服務(SaaS)和云軟件領域出現了巨大的增長機會?;赟aaS的網絡安全是非常有前途的。修正漏洞的OTA和功能軟件更新的市場前景非常廣泛。通過SaaS提供的信息娛樂內容也有很好的增長趨勢。

     

    總結

     

    軟件的四個階段表明“創建”是最昂貴的階段,并建議解決方案是使用軟件平臺來降低開發成本和減少大型程序中的bug數量。在高科技產業的幫助下,汽車行業已經開始接受軟件平臺戰略,但這還遠遠不夠。

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