軟件定義汽車：宏觀藍(lán)圖與挑戰(zhàn)

2025-07-04 來源：

軟件定義汽車(SDV)的成功不是“能否”的問題，而是“何時”的問題。

軟件定義汽車(SDV)技術(shù)可能是汽車行業(yè)最重要的話題之一。軟件定義了所有電子控制單元(ECU)的能力及其詳細(xì)功能，包括那些控制機(jī)械系統(tǒng)的ECU。過去十年中，這些ECU在復(fù)雜性和代碼量方面都有顯著增長，并且這種趨勢還將繼續(xù)。在SDV中，所有與軟件相關(guān)的功能都連接到云計算系統(tǒng)。

與傳統(tǒng)汽車相比，SDV需要不同的組織方法、技術(shù)、策略、開發(fā)、測試，尤其是全生命周期軟件管理。高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)和自動駕駛汽車(AV)軟件的出現(xiàn)增加了SDV的復(fù)雜性和要求。人工智能(AI)技術(shù)也在被探索并逐漸應(yīng)用于SDV中，盡管這一發(fā)展的結(jié)果尚不清楚，但預(yù)計其影響將在未來十年變得相當(dāng)重要。

汽車軟件面臨的挑戰(zhàn)

汽車電子產(chǎn)品本身的特性，使得那些正在向SDV技術(shù)轉(zhuǎn)型的、快速增長的軟件組合，在開發(fā)、維護(hù)和管理上變得更加復(fù)雜。表1總結(jié)了這些特點(diǎn)及其對以SDV為中心的軟件平臺的影響。這些特點(diǎn)增加了進(jìn)入SDV時代的復(fù)雜性和努力。

表1：SDV面臨的挑戰(zhàn)(來源：Egil Juliussen)

汽車軟件的生命周期是所有行業(yè)中最長的，尤其是對于那些年銷量達(dá)數(shù)千萬臺的量產(chǎn)產(chǎn)品而言。過去十年間，汽車軟件的復(fù)雜性和程序規(guī)模急劇增加。一些現(xiàn)有車型中的ECU軟件平臺代碼總量已經(jīng)超過一億行，并可能在未來十年翻一番。那么，問題來了，SDV平臺將會如何影響總代碼大??？

許多ECU執(zhí)行實(shí)時操作，這意味著完成軟件任務(wù)有特定的時間限制；否則，控制汽車運(yùn)行部件(例如發(fā)動機(jī)、制動器和轉(zhuǎn)向)的軟件可能會發(fā)生故障，從而危及安全性。ADAS和AV功能也是實(shí)時軟件功能的一部分，其重要性正在日益增加。由于許多實(shí)時軟件功能涉及生死攸關(guān)的操作，因此SDV軟件平臺必須符合現(xiàn)行和新興的安全法規(guī)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

原始設(shè)備制造商(OEM)、一級供應(yīng)商和軟件供應(yīng)鏈的SDV軟件技能是一個持續(xù)存在的問題。接下來的五至十年內(nèi)，汽車軟件從業(yè)者將忙于更新舊版軟件平臺，這些平臺將在內(nèi)燃機(jī)(ICE)汽車上重復(fù)使用和改進(jìn)。OEM廠商及其軟件供應(yīng)鏈在從舊版軟件平臺過渡的過程中，需要提升其SDV軟件技能。

迫切需要為SDV平臺和軟件構(gòu)建模塊開發(fā)軟件基礎(chǔ)設(shè)施。它們必須經(jīng)過測試、驗(yàn)證，并可重復(fù)使用十年左右，之后還需要在未來大約15年內(nèi)提供支持和升級。

新的軟件技術(shù)不斷涌現(xiàn)，更多技術(shù)也被需要來識別脆弱和低效的代碼。AI技術(shù)正在汽車軟件領(lǐng)域興起，并將成為SDV軟件的一個主要因素。

“軟件膨脹”是一個未得到足夠重視的重要問題。任何軟件程序都是由許多組件組成的，包括操作系統(tǒng)、中間件、軟件庫和特定應(yīng)用程序。由于這些程序的開發(fā)周期緊迫，大多數(shù)程序會使用各種第三方軟件組件。

如果沒有徹底的檢查和測試，這些組件將大大增加程序代碼的大小。軟件錯誤和漏洞的數(shù)量總是與代碼大小成正比。弗雷德·布魯克斯(Fred Brooks)在其1975年出版的經(jīng)典著作《人月神話》(The Mythical Man-Month)中提出了一個后來廣為人知的觀察結(jié)論——“布魯克斯定律”：“向一個已經(jīng)延期的軟件項目增派人力，只會讓項目更加延誤。”

如需深入了解軟件膨脹的相關(guān)問題，不妨參考文章“Why Bloat Is Still Software's Biggest Vulnerability”所提供的深刻洞見。

SDV技術(shù)概述

“SDV”這個術(shù)語有多種使用方式，可能會造成一些混淆。表2總結(jié)了當(dāng)前SDV技術(shù)的含義。

表2：SDV的要求(來源：Egil Juliussen)

基于SDV的ECU連接是大多數(shù)軟件功能(包括OTA和網(wǎng)絡(luò)安全)的核心要求。這種連接可以降低軟件召回、錯誤修復(fù)和功能更新的成本。

傳統(tǒng)ECU是以硬件為中心并帶有附加軟件的設(shè)計。而SDV則需要以軟件為中心的系統(tǒng)架構(gòu)，在這個架構(gòu)中，軟件的需求決定了硬件的能力。初始的硬件設(shè)計應(yīng)當(dāng)具備支持未來軟件擴(kuò)展的能力。可升級的硬件將是未來的一個重要方向。

SDV的軟件架構(gòu)至關(guān)重要，因?yàn)樾枰m用于多種車型和多代車型。SDV的設(shè)計理念包含了對未來軟件增強(qiáng)的考慮。其中一個關(guān)鍵特性就是將軟件平臺與硬件平臺的復(fù)雜性抽象開來。這意味著SDV軟件平臺只需要做少量更改即可在各種硬件平臺上運(yùn)行。

面向服務(wù)架構(gòu)、微服務(wù)和容器等技術(shù)，在大型云服務(wù)提供商中得到了廣泛應(yīng)用，并且在SDV平臺中也具有優(yōu)勢。微服務(wù)和容器旨在比傳統(tǒng)軟件組件更加簡單、小巧和安全。亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)(AWS)在這方面一直是汽車軟件開發(fā)的領(lǐng)頭羊。

第三項關(guān)鍵技術(shù)是以SDV為中心的云架構(gòu)，它包含兩個重要階段：軟件開發(fā)期間和車輛整個生命周期內(nèi)的使用。使用壽命可能成為SDV軟件價值主張的關(guān)鍵因素，隨著時間推移，軟件可以從成本中心轉(zhuǎn)變?yōu)槔麧欀行?，因?yàn)橥ㄟ^軟件即服務(wù)(SaaS)產(chǎn)生的收入最終會超過軟件開發(fā)成本。

傳統(tǒng)OEM廠商面臨的挑戰(zhàn)

銷售搭載以硬件為中心的電子系統(tǒng)的ICE汽車的傳統(tǒng)OEM廠商，在將其ECU轉(zhuǎn)換為SDV架構(gòu)方面面臨著巨大的挑戰(zhàn)。這些OEM廠商依賴于現(xiàn)有搭載傳統(tǒng)電子設(shè)備的車輛銷售來資助SDV軟件的開發(fā)。這意味著軟件開發(fā)必須覆蓋新的SDV平臺以及現(xiàn)有傳統(tǒng)軟件平臺的更新。

純電動汽車(BEV)初創(chuàng)公司沒有傳統(tǒng)軟件的要求，能夠?qū)Ｗ⒂陂_發(fā)SDV軟件。這意味著在SDV的專業(yè)技能方面，BEV初創(chuàng)公司遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于傳統(tǒng)OEM廠商。表3展示了這一趨勢，依據(jù)Gartner數(shù)字汽車制造商指數(shù)的數(shù)據(jù)，該指數(shù)按照各汽車制造商利用數(shù)字技術(shù)的能力對前20家廠商進(jìn)行了排名。SDV是汽車數(shù)字技術(shù)的重要組成部分。

表3：Gartner 2024年數(shù)字化汽車制造商指數(shù)(來源：Gartner)

表格中，中國汽車制造商用紅色標(biāo)記在排名欄，傳統(tǒng)汽車制造商用綠色標(biāo)記在OEM欄。值得注意的是，前七名汽車制造商中有四家是中國汽車制造商。此外，傳統(tǒng)汽車制造商在SDV和其他數(shù)字技術(shù)方面落后于BEV初創(chuàng)企業(yè)。

圖1進(jìn)一步展示了傳統(tǒng)OEM廠商在向SDV平臺過渡時所面臨的困境。概念圖的時間線從2020年延伸到2030年之后，提供了對當(dāng)前及未來SDV趨勢的評估。

圖1：傳統(tǒng)OEM廠商如何加速向SDV平臺的過渡？(來源：Egil Juliussen)

三個綠色方框展示了BEV初創(chuàng)企業(yè)在軟件迭代中的SDV進(jìn)展。SDV的代數(shù)劃分因OEM不同而有所差異。三個藍(lán)色方框估算了傳統(tǒng)OEM廠商在BEV上的SDV進(jìn)展，各傳統(tǒng)OEM廠商之間存在顯著差異。黑色方框展示了傳統(tǒng)OEM廠商在ICE車輛上的SDV進(jìn)展。

BEV初創(chuàng)企業(yè)在部署SDV系統(tǒng)方面領(lǐng)先于傳統(tǒng)OEM廠商，并預(yù)計在未來十年內(nèi)將繼續(xù)保持領(lǐng)先地位。BEV初創(chuàng)企業(yè)和傳統(tǒng)OEM廠商之間的眾多合作和合資項目證明了這一點(diǎn)。如果BEV估值下降，類似的合作和收購活動可能會增加。

傳統(tǒng)OEM廠商在SDV方面的進(jìn)展因公司而異(如圖中左側(cè)藍(lán)色方框所示，為0.5代至1代)。幾家主要的傳統(tǒng)OEM在其首次SDV迭代(即0.5代)中，OTA更新及其他SDV功能較為有限。雖然下一代產(chǎn)品將有所提升，但與此同時，BEV初創(chuàng)企業(yè)也在持續(xù)優(yōu)化其SDV功能。目前，基于AI的功能已成為許多BEV初創(chuàng)公司的重點(diǎn)發(fā)展方向。

傳統(tǒng)OEM廠商在ICE汽車上開展的SDV工作更難確立。由于許多地區(qū)的法律要求，一些SDV活動將OTA和網(wǎng)絡(luò)安全作為主要功能添加進(jìn)來。

傳統(tǒng)OEM廠商在ICE汽車上開展SDV工作的難度相對更高。受多個國家和地區(qū)法規(guī)要求的推動，部分SDV功能正通過OTA更新和網(wǎng)絡(luò)安全等核心特性逐步落地。

關(guān)鍵問題是傳統(tǒng)OEM廠商能否以及如何加速向SDV平臺的過渡。下一節(jié)討論的一些SDV支持活動可能會有所幫助，但只有時間才能給出答案。

SDV支持活動

隨著SDV平臺成為汽車行業(yè)最重要的軟件主題，許多組織和公司正在開展越來越多的活動，重點(diǎn)關(guān)注軟件創(chuàng)建階段或開發(fā)方面。圖2展示了一些這樣的工作，但還有更多正在進(jìn)行中。

圖2：成功的關(guān)鍵在于為SDV打造安全可靠的軟件平臺和生態(tài)系統(tǒng)。(來源：Egil Juliussen)

左側(cè)上方兩個綠色方框代表兩個專注于SDV開發(fā)的組織：Arm的嵌入式邊緣可擴(kuò)展開放架構(gòu)(SOAFEE)和Eclipse SDV。頂部中央的綠色方框代表一個新組織，該組織正在開發(fā)芯粒(chiplet)技術(shù)，以推動為SDV打造更優(yōu)質(zhì)的、以軟件為中心的硬件平臺。底部左邊的綠色方框包含擁有SDV平臺的芯片公司，旨在鼓勵其微處理器在硬件系統(tǒng)中的使用。右側(cè)上方兩個藍(lán)色方框代表為SDV開發(fā)軟件供應(yīng)鏈的活動。

Arm的SOAFEE是早期致力于SDV軟件發(fā)展的組織之一，提供用于創(chuàng)建可部署SDV軟件的云原生開發(fā)框架。SOAFEE的成員現(xiàn)已超過128個。盡管通用汽車是唯一的OEM成員，但大多數(shù)一級供應(yīng)商都已加入。

Eclipse基金會新增了一個開源平臺用于SDV軟件開發(fā)。Eclipse SDV已有超過50個成員，其中包括博世、大陸集團(tuán)、電裝、法雷奧和采埃孚等關(guān)鍵的一級供應(yīng)商。主要OEM廠商成員包括寶馬、通用和梅賽德斯-奔馳。

多家芯片供應(yīng)商也正在為SDV提供軟件開發(fā)平臺，以推廣其芯片系列的應(yīng)用。所有主要的汽車芯片供應(yīng)商都將推出專注于SDV的開發(fā)平臺。恩智浦(NXP)于2024年11月在慕尼黑電子展(electronica)上展示了其CoreRide平臺。

一個值得關(guān)注的新項目是由imec牽頭的汽車chiplet計劃，該計劃于2024年10月宣布。重點(diǎn)是創(chuàng)建一個基于chiplet的系統(tǒng)芯片(SoC)開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)，以加速SDV平臺所需硬件的發(fā)展速度。

SDVerse：SDV市場

在線汽車軟件市場SDVerse于2024年9月30日在底特律舉行了首次新聞發(fā)布會。

表4總結(jié)了SDVerse的當(dāng)前狀態(tài)信息，它定位為一個撮合SDV買家和賣家的市場。該市場目前有16個成員，其中通用、麥格納和Wipro作為創(chuàng)始成員。

表4：SDVerse在線汽車軟件市場(來源：Egil Juliussen)

SDVerse專注于一個SDV產(chǎn)品及其規(guī)格的數(shù)據(jù)庫，目標(biāo)是成為所有SDV產(chǎn)品的一站式商店。其商業(yè)模式的核心是會員費(fèi)，會員可以訪問SDV產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫，而購買或銷售產(chǎn)品本身無需支付額外費(fèi)用。

對于SDV買家來說，優(yōu)勢包括通過更明智的自制或購買決策來降低SDV開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期，并提高軟件工程效率。

對于SDV賣家而言，他們可以獲得潛在客戶的可見性以及機(jī)會分析，賣家可以在SDVerse數(shù)據(jù)庫中更新他們的產(chǎn)品列表，以公告現(xiàn)有產(chǎn)品的更新或新產(chǎn)品發(fā)布。

最終，SDVerse電子商務(wù)平臺可能類似于汽車軟件行業(yè)的亞馬遜。然而，根據(jù)目前公開的信息很難估計SDVerse的具體價值，因此需要依賴使用過SDVerse的公司的反饋。在CES 2025期間，SDVerse舉辦了會議，并介紹了相關(guān)的信息?；谶@些反饋，SDV行業(yè)有望從SDVerse提供的服務(wù)中受益，且市場的成功前景看好。

未來成功的衡量可以通過評估兩個數(shù)據(jù)點(diǎn)來進(jìn)行：會員數(shù)量和待售軟件產(chǎn)品的數(shù)量。目前會員數(shù)量較少，只有16個，但這需要時間讓感興趣的各方規(guī)劃資金加入新組織。截至2025年1月底，軟件產(chǎn)品數(shù)量達(dá)到了255款，相比2024年12月初的200款有所增長。未來會員數(shù)量的快速增長以及待售軟件產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫的擴(kuò)大將是SDVerse進(jìn)展的關(guān)鍵標(biāo)志。

汽車行業(yè)正走在從SDV中獲益的道路上，這將使客戶、OEM廠商和供應(yīng)商在整個車輛生命周期內(nèi)受益。但是，SDV開發(fā)復(fù)雜、耗時且成本高昂，需要大量資源，汽車行業(yè)必須圍繞這些資源積累更多的專業(yè)知識，并配備更大的員工隊伍。

圖3概述了SDV的演變歷程，從軟件平臺和網(wǎng)聯(lián)汽車到OTA更新和網(wǎng)絡(luò)安全，再到最近不斷增長的以SDV為中心的平臺。SDV的關(guān)鍵技術(shù)已從四個核心功能發(fā)展而來：遠(yuǎn)程信息處理(即網(wǎng)聯(lián)汽車)、日益增多的可用軟件平臺、OTA軟件更新及連接到云端的車載網(wǎng)絡(luò)安全平臺。這些技術(shù)正在全面改進(jìn)SDV，并將在未來十年取代所有傳統(tǒng)硬件和軟件。