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软、硬件在汽车电气化发展中所扮演的角色

汽车电子产品正朝着软件定义系统的方向发展。

 

回顾过去的50年,汽车是量产中最复杂的产品,包括所有的机械、机电和电子系统。在此期间,电子系统已经增强或取代了机械和机电系统的主导位置,而且依旧在强势进化中。

 

这意味着汽车的电子系统迟早会成为批量生产中最复杂的电子系统,而且可能已经达到了这一区别。虽然如今的飞机和超级计算机可能有更多的电子复杂性,但它们不是每年生产上千万个。

 

汽车电气化迅速增加了所有汽车的软件内容。据报道,一辆最先进的汽车有超过1亿行软件代码。我还没有看到1亿这个数字的详细分类,如果有这样的数据,那将是非常有用的。毫无疑问,随着ADAS、连通性、网络安全、自动驾驶和其他功能的扩展,未来汽车电子和软件内容将显著增长。

 

在战略问题、软件领域、关键技术和其他重要问题方面,很少有关于汽车软件的讨论。本文讨了这些差异,并对当前的汽车软件行业给出了一些看法。硬件和软件之间有非常重要的区别,这影响着如何在汽车软件方面取得成功。

 

 

在过去的二十年里,汽车软件已取得了长足的进步。在20世纪90年代,汽车软件主要是用于控制驾驶电子设备和简单娱乐系统的嵌入式软件。这些汽车oem和一级供应商开发的嵌入式系统软件的复杂性不断增加,但是很少有嵌入式系统的代码大小在100万行范围内。

 

这种情况在20世纪90年代末发生了改变,当时信息娱乐和嵌入式导航系统在功能和能力方面得到了长足发展,但需要一个操作系统(OS)来管理软件复杂性。该操作系统将高科技产业引入了汽车软件领域,包括QNX、Green Hills、Wind River、微软等。在过去的十年中,像Linux这样的开源软件在汽车软件中也变得很重要。

 

Create-Make-Market-Use概念

 

下图显示了汽车硬件和软件的不同之处。但是数字的结构需要一些背景和解释。该图显示了可用于任何类型的产品或行业的四个阶段:

 

1.“创造”阶段是产品的研发和设计。

2.“制造”阶段是指产品的生产,包括所有零部件的成本、制造成本和供应链。

3. 产品的“市场营销”,包括广告、销售和分销渠道——本质上是将产品送到顾客手中的所有活动和成本。

4.“使用”阶段,这对于汽车行业来说是相当长的一个阶段。

 

“Create-Make-Market-Use”的概念是我在德州仪器了解到的,它在20世纪70年代和80年代被大量使用。我在报告和/或演示中利用了这四个阶段的见解,并将其作为工具来分析许多汽车细分市场,包括软件、纯电动汽车(BEV)、3D打印等。

 

该图侧重于硬件和软件的四个阶段中的每个阶段的单独重要性。也有关于硬件和软件如何影响汽车在每个阶段的发展。

 

 

硬件阶段

 

上图显示了汽车硬件的四个阶段的关键特征。硬件“创建”阶段决定了电子特性,并继续增加它的主导。芯片工业提供了最重要的硬件部件,而且还将提供更多的部件。硬件生态系统变得越来越重要,包括所有的开发系统和其他硬件设计工具。围绕汽车电子产品中使用的处理器平台的生态系统也越来越重要。硬件“创建”阶段的成本以百万或数千万美元计,但由于产量是几十万个单位,每辆车的成本很低。

 

“制造”阶段是最昂贵的阶段,这里涵盖了所有的硬件电子零件或物料清单BOM成本。还有硬件供应链管理成本、制造设备成本、人员成本等。总体而言,电子硬件成本只占汽车总成本的一小部分,但即使单个电子部件的成本下降,电子硬件成本也一直在上升。所有电子硬件系统的典型成本从3000美元到8000美元不等——其中豪华车的价格更高。

 

硬件“市场”阶段因组件和系统类型而异。在大多数情况下,硬件市场阶段通过一级供应商成为汽车电子系统的一部分。

 

硬件能力对汽车销售的影响也越来越大。这种间接的影响来自于由硬件功能创建的所有需要的特性。新兴能力将会受到欢迎,包括ADAS、网络安全硬件、可升级硬件和自动驾驶功能。

 

汽车使用年限通常持续10到15年,有时更久。如此长的寿命要求优良的硬件可靠性,以限制OEM和供应商的保修和召回成本。“使用”阶段也是售后市场供应商拥有最大机会的阶段——特别是在质保期已经过期之后。由于需要新的电子硬件系统,大量的车祸也创造了重大的机会。

 

软件阶段

 

图底部显示了汽车软件的四个阶段的关键特征。软件是纯数字的,具有与硬件完全不同的特点。当然,软件完全依赖于相关的硬件。

 

“创建”阶段是软件中最困难的部分,通常也是软件业务中最昂贵的阶段。大型软件项目的开发时间很长,包括在经济上可行的情况下纠正错误的困难的测试过程。任何大型软件平台都会和bug斗争到底,在软件的整个生命周期中都会发现新的bug。对网络安全的需求从本质上说在已完成的代码中产生了一类新的软件漏洞——网络安全漏洞,黑客可以利用这些漏洞进行各种负面攻击。由于大多数汽车程序员不是网络安全技术的专家,他们不知道如何避免易受黑客攻击的代码序列。

 

软件“创建”阶段也需要非常强大的生态系统来开发新程序和测试结果软件。汽车行业已经取得了良好的进展,并且正在利用或使用开源软件开发系统。

 

“制造”阶段通常是最便宜的阶段,因为软件在硬件系统上运行是免费的。有一些软件版税,但通常是硬件成本的一小部分。软件的“制造”阶段基本上是把程序装入汽车的电子系统中。软件在何时以及如何加载到电子系统中也具有灵活性。

 

软件的“市场”阶段因部门和系统类型而不同。在大多数情况下,软件“市场”阶段也要经过一级供应商,成为汽车电子系统的一部分。

 

软件能力对汽车销售的影响也越来越大。这种间接影响取决于软件实现人机界面(HMI)或特性可用性的好坏。软件可用性的影响贯穿于所有不断增长的功能,如连接汽车功能、OTA升级、功能升级、ADAS和未来的自动驾驶功能。糟糕的软件可用性会给汽车带来负面评论,并降低未来的销售潜力。这种负面趋势一直是高级信息娱乐系统面临的一个问题,但也是苹果和谷歌最近在信息娱乐-智能手机集成系统方面取得成功的原因之一。

 

此外,汽车在如此长的生命周期里将需要大量的软件缺陷修复。OTA修复和更新软件bug的成本较低,这将限制OEM和软件供应商的保修和召回成本。

 

在“使用”阶段,软件即服务(SaaS)和云软件领域出现了巨大的增长机会。基于SaaS的网络安全是非常有前途的。修正漏洞的OTA和功能软件更新的市场前景非常广泛。通过SaaS提供的信息娱乐内容也有很好的增长趋势。

 

总结

 

软件的四个阶段表明“创建”是最昂贵的阶段,并建议解决方案是使用软件平台来降低开发成本和减少大型程序中的bug数量。在高科技产业的帮助下,汽车行业已经开始接受软件平台战略,但这还远远不够。

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