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“软件定义汽车”初探
2022-02-21 13:22:20· 来源：重庆汽车工程学会 作者：李永钧
当前，在“新四化”席卷下，汽车产业正在发生颠覆性变革，以自动驾驶、人工智能为代表的软件定义汽车已成行业普遍共识，“软件定义汽车”的时代已经到来。那么，
当前，在“新四化”席卷下，汽车产业正在发生颠覆性变革，以自动驾驶、人工智能为代表的软件定义汽车已成行业普遍共识，“软件定义汽车”的时代已经到来。那么，如何认识软件定义汽车？这是本文想要探讨的课题。
软件定义汽车的由来
“软件定义汽车”（SDV，Software Define Vehicle）最早是在2007年4月份的IEEE会议中提出的新概念，而后于2016年被百度自动驾驶事业部总经理王劲再次提及。
而后，NVIDIA创始人兼首席执行官黄仁勋进一步阐述了软件定义汽车，其核心思想在于：未来定义汽车价值的不再是传统的技术与性能指标，而是以人工智能为核心的软件技术。通过软件升级，实现汽车常用常新，在这种模式下，汽车产业格局将发生改变，尤其是业务模式将从根本上发生改变。到2025年，许多汽车企业很有可能以接近成本价的价格销售汽车，并主要通过软件为用户提供价值。软件定义汽车的终极目标，就是无人驾驶汽车。
随之这一概念开始广为流传，并已逐步成为汽车行业对于智能汽车演进方向的共识。
“软件定义汽车”之所以成为多数整车厂、传统Tier1及互联网科技公司等的共识，主要原因有如下两个方面：
一是特斯拉作为第一个吃螃蟹者，已经将“硬件为流量入口、软件为收费服务”的模式落地实现，鲶鱼效应显著。特斯拉作为智能电动汽车的领先者，其在产业界的示范效应已不言而喻。促使传统整车厂加速转型布局车载软件领域，软件定义汽车时代加速到来。
二是软件才能形成差异化，以软件驱动创新，边际开发成本更低。正如智能手机浪潮伊始之时，各个厂商争相提升摄像头、屏幕以及处理器等配置。而当硬件配置竞赛达到白热化阶段时，软件层面的竞争才更能体现出差异化的竞争力。同时，软件的边际开发成本更低，才能满足用户千人千面的需求，且完善的软件生态亦可为OEM树立更加牢固的护城河、打造差异化的品牌特征。
当汽车逐渐从一个硬件驱动的机器进化成软件驱动的电子产品，汽车行业的竞争法则将被重新书写。发动机是整个20世纪汽车的技术核心和工程核心，而如今，强大的算力、高级的传感器们正越来越多地扮演着这样的角色：从效率、到互联、到无人驾驶和新型出行解决方案。未来的自动驾驶汽车将是人工智能、大数据和云计算技术的综合体，可以减少交通事故、提高通行效率、减少出行成本。同时也是一个大型的移动智能终端，可以连接各种服务，将人从驾驶中解放出来，在乘坐中娱乐、休息和办公。未来用软件定义的汽车，可以智能驾驶、可以连接服务、可以减少交通事故、更加节能环保。
软件为何能定义汽车
软件定义汽车有两个大前提：汽车硬件同质化、软件能实现除控制机电设备外的创新功能。因为硬件趋同，软件能力才会成为车企打造差异化竞争和用户体验的关键。于是，各大车企、核心零部件供应商积极调整组织架构，自建或者强化软件开发体系。而产品开发的思路，也从以往的硬件迭代，转变为提前预置硬件，后续通过软件的不同配置与升级提供不同的功能与体验。
传统的汽车核心竞争要素分为四大类：造型与工程设计、动力总成、底盘和电子电气，但是智能化汽车的核心元素却是由硬件、软件和服务进行分类。
不妨来看一个最典型的案例——特斯拉。在特斯拉最初的Model S上，已经有了较为明显的域划分概念，软件纵向整合能力初露头角。到Model X上则开始出现跨网段的特征，有了更加明显的多域控制器趋势。再到Model 3上，特斯拉开始全面放飞，正式进入多域控制器阶段，辅助驾驶及娱乐控制模块、左车身控制器、右车身控制器、前车身控制器四大控制器几乎控制全车所有功能，单个控制器可以对接传统意义上不同功能的传感器，并且拥有自己的车载Linux系统，绝大多数软件自行开发。
从产业的角度来看，特斯拉从Model S到Model 3的过程，是一个将整车功能的定义与实现，不断从供应商手中拿回自行开发的重分配过程。硬件架构由分布式升级为域控制、跨域融合，软件架构分层解耦，以用户数据驱动软件更新。
“软件定义汽车”，事实上是因为车辆软件价值的放大，使得供应链管理扁平化、边界模糊化、产业竞争要素发生本质变化，带动供应链生态体系变革。而多数整车厂，并不具备很强的软件核心能力与软件开发体系。所以以往以整车厂为中心的汽车产业生态，可能会变成整车厂、零部件厂商、互联网巨头、通信业巨头联手构建的“四轮驱动”模式。
2021年12月，赛力斯、华为联手打造的智能豪华电驱SUV—AITO问界M5 正式发布
比如近两年在汽车界被谈论颇多的华为，它将智能电动汽车的架构自下而上分为机械层、高压层、电子电气层、基础软件平台层、应用层、云服务层。除了最底层的机械层华为没有兴趣外，上面五层华为都有涉及，能够提供整合方案。也就是说，华为只需要寻找一个能塞下这套整合方案的“机械”，一辆完整的智能电动汽车就能被打造出来。
正如人们形象地比喻：未来的汽车就好比有四个轮子会跑的电脑，只有打造软件驱动的车企才能在复杂多变的市场中持续捕获价值。
重塑汽车价值生态
随着汽车电动化与智能化的发展，汽车成本结构正在发生变化。除了整车核心成本的电池之外，汽车电子的成本也在攀升。根据某型号智能新能源汽车成本可见，智能网联成本占比达到13.7%。随着车企与C端消费者的连接越来越紧密，无形中增加了车企的运营成本；此外，汽车产业正在加速创新，对复合型的人才需求迫切，车企不得不为创新发展而承担过高的人才成本。在综合因素的影响下，汽车行业的盈利能力正在持续走低，传统车企亟需开拓盈利的“第二增长曲线”。
当前，汽车产业正处于大变革时期，涌现出了电气化、智能化、网联化、共享化等新兴理念，盈利模式发生了变化，正在从单一的车辆销售收入向移动出行整合服务收入进行转变。目前，传统车企及Tier1已纷纷开启智能化转型，而未来真正体现车企差异化竞争力的则是在软件层面。而随着汽车智能化水平的提升、软件技术的大幅渗透，都将构成车企二次收费服务的基础。
当前，全球汽车的软硬件产品结构正发生着重大变化，预计软件驱动的占比将在2030年达到35%，软件价值地位将大幅提升，为软件实现盈利夯实基础。特斯拉率先落地“硬件为流量入口、软件为收费服务”的模式。当前，特斯拉可实现快速的软件迭代升级，进而建立软件付费模式，进一步打开盈利空间。由特斯拉所带来的鲶鱼效应，促使传统整车厂加速转型布局车载软件领域，加速软件定义汽车时代到来。
软件正在重塑汽车产业的生态价值，改变车企的盈利模式，硬件端和制造端的利润将维持合理且较低的水平，未来软件利润和服务收入将成为新时代的估值锚准，车企盈利模式或将以软件和服务为主。
预计中国汽车软件市场规模将从2020年的1.85万亿元增长至2030年的3.44万亿元，年复合增长率达7%。汽车软件在整车价值中所占的比例有望在2030年达到65%，成为未来汽车产业中的重要利润点。
当“软件定义汽车”成为行业主流意识，汽车不再是冰冷机器，而是有温度的“第三空间”。软件定义汽车不仅只是带来汽车功能上的改变，而是为汽车商业模式的革新夯实了基础，为产业链上下游创造了新兴的市场机会。
上升企业战略层面
软件定义汽车时代来临，整个数字汽车价值链上的每个参与者都想在这些软件和电子技术带来的创新中分一杯羹。越来越多的传统车企开始踏入软件研发领域，并视之为重要战略方向。
长安汽车全球软件中心是首家国有大型车企设立的独立软件公司，将高度聚焦智能驾驶、智能座舱、智能车控、智能车云等软件研发，致力于革命性地为用户提供极致的驾乘体验，实现人、车、生活完美互联。未来10年，长安汽车将引进软件人才1000人，预计累计研发投入超过30亿元，累计营业收入超过35亿元，到2025年，实现自动驾驶L4级的量产，将软件能力打造成公司核心竞争力。
位于重庆仙桃数据谷的长安汽车全球软件中心
2020年，上汽集团软件中心正式公布了其名称为“零束”，并从此正式独立出来成为一个新的主体；上汽零束将主要聚焦在智能驾驶系统工程、软件架构、基础软件平台和数据工厂，包括SOA软件平台、新一代中央集中式电子架构、云服务平台、算力芯片等。
丰田汽车也宣布将成立专注软件的子公司，加速向软件业务转型。在此之前，大众汽车宣布成立独立的软件开发部门Car.Software.Org，率先将软硬件业务以组织变革的形式分离，其目标是到2025年在该部门集结2500名数字化专家，涉及软件开发、电气和电子开发、自动驾驶、云架构等领域。
作为以硬件见长的传统行业，在以特斯拉为主的新势力的带动下，汽车正逐渐进入被软件定义的新时代。
目前，“软件定义汽车”这一趋势正不断深入汽车价值链，不仅限于整车厂，零部件公司也纷纷扩充软件能力，联动传统业务，加码高附加值领域。
例如，佛吉亚收购一系列汽车电子公司，成立歌乐电子业务部门，转型为系统集成供应商。大陆集团投资搭建人工智能（AI）超级计算机，满足自动驾驶系统的深度学习、仿真和虚拟数据生成速度，加快实现无人驾驶商业落地。汽车零部件的龙头老大，也是汽车电子领域的先行者——博世，正在筹备建立智能驾驶与控制事业部，从2021年起，这一包含17000名员工的事业部将统一为现有客户和新客户提供电子系统和必备软件。
总体看来，“软件定义汽车”已经成为产业链头部企业的战略共识，软件将是未来汽车智能化的基础和核心。
在汽车智能化、网联化、电动化和共享化趋势中，软件的地位不言而喻，将成为汽车差异化竞争核心，传统车企走上软件之路是大势所趋，顺势而为。德勤中国与同济大学AMMI人车关系实验室联合发布的一篇报告称，汽车的智能化和网联化将撬动整个产业的数字化转型，并改变现有的价值分配格局，行业价值的转移要求企业在原有硬件研发能力的基础上，更加注重和强化软件开发和集成的能力。而在跨入软件研发领域的道路上，传统车企一方面已经慢人一步，另一方面也有更多体制、机制等方面的转型难题，这是包括大众、丰田等行业巨头在内的传统车企共同面对的挑战。
夯实汽车硬实力
由于传统汽车采用的分布式EE架构具有计算能力不足、通讯带宽不足、不便于软件升级等缺点，无法满足现阶段汽车发展的需求，也无法实现“软件定义”的新功能，EE架构亟待升级。如今，新一代中央集中式EE架构应运而生，成为“软件定义汽车”重要的硬件基础。
例如特斯拉Model 3通过采用算力强大的中央控制器对不同的域处理器和ECU进行统一管理，将整车的电子电气架构分为三大部分：CCM(中央计算模块)、BCM LH(左车身控制模块)、BCM RH(右车身控制模块)，其中CCM进一步整合了车上的ADAS(驾驶辅助系统)、IVI(信息娱乐系统)两大域及外部连接和车内通信系统域功能。这在极大缩减整车上ECU数量的同时，实现了域内算力有效利用，核心计算性能大幅提升，复杂功能开发难度大幅下降。
在夯实硬件基础的同时，软件基础的升级也必不可少。为了实现软件定义汽车，智能汽车软件架构需向SOA（Service-Oriented Architecture，面向服务的分布式架构）转型升级。而SOA架构便是实现软件定义汽车的软件基础。SOA软件架构下的底层软件具备接口标准化、相互独立、松耦合三大特点。每个服务之间相互独立且唯一，均属于汽车软件架构中的基础软件，因此若想升级或新增某项功能只需通过标准化的接口进行调用即可，助力车企构建自身的软件硬实力。
与此同时，汽车进入“算力时代”。智能驾驶汽车的智能化水平取决于算法的强大，因此智能驾驶汽车对算力具有强需求，目前汽车业界已经将峰值算力当作衡量AI芯片的主要指标，并掀起了汽车算力的军备竞赛。在“软件定义汽车”趋势下，芯片、操作系统、算法、数据共同组成了智能驾驶汽车的计算生态闭环，其中芯片是智能驾驶汽车生态发展的核心。
以特斯拉为代表的汽车电子电气架构改革先锋率先采用中央集中式架构，即用一个电脑控制整车，域控制器逐渐集成前期的传感器、数据融合、路径规划、决策等运算处理器功能，因此对域控制器芯片算力需求大幅提升。随着智能驾驶汽车开启量产之势，算力、功耗、生态等成为各家芯片厂商抢夺市场的核心竞争力。
构建整零新关系
供应商和主机厂之间的关系，因为软件定义汽车的出现，已经在发生改变。对于供应商来说，未来的合作模式、销售模式也会发生新的变化。此前，主机厂可能直接合作对象是Tier1，现在，情况发生变化，主机厂不仅会与Tier1合作，也会直接找Tier2进行合作。
一个例子就是Mobileye为领克的全新纯电豪华轿跑概念车ZERO concept提供全栈式环绕视觉解决方案，这是Mobileye首次负责包括硬件和软件、驾驶策略和控制系统等在内的完整解决方案堆栈。而在此前，Mobieye更多的还是一个Tier2的角色，为Tier1提供EyeQ系列芯片等产品。
此外，在新的软件定义硬件的新汽车行业规则下，服务、体验、生态成为了必不可少的一环。而这些内容是车厂自己无法搞定的，于是，越来越多新的角色加入进来。比如芯片厂商、运营商、第三方内容提供者。于是我们看到，愈来愈多的车厂与BAT这样的第三方科技公司达成合作。和哪些公司合作，合作模式又该是怎么样，这些也成为主机厂们需要思考的新问题。
在软件定义汽车的新模式下，各家供应商也是在及时做各种调整，能力更聚焦。
曾经的德尔福分立为安波福和德尔福科技，后者专注于内燃技术、软件和控制、以及电气化，现在已经被零部件供应商博格华纳收购，前者则带走德尔福大部分资产，目前专注于智能网联和自动驾驶。
博世也已经预见软件价值上涨的趋势，开始筹备建立智能驾驶与控制事业部。从2021年起，这个包含17000名员工的事业部将统一为现有客户和新客户提供电子系统和必备软件。此外博世每年花在软件开发上的投资约37亿欧元，其更是在内部发起了一项面向面向近2万名员工的人工智能培训计划，加速人才的培养。
大陆集团同样在做转变。他们去年对自己全球的组织架构进行了一次调整，把整个集团划分为三个子集团：橡胶技术子集团、汽车技术子集团以及动力总成技术子集团，同时动力总成技术子集团也会拆分上市，让大陆集团可以更专注于现有业务。
小结
软件定义汽车，是一个非常庞大的课题，涉及到到整个行业，一篇文章难以穷尽。在这一场由软件而掀起的变革中，车企要将传统思维方式，转变成协作思维模式。如果主机厂想要适应这个社会的发展，就必须和供应商，友商以及科技企业一起合作，成为打造软件驱动的新时代汽车企业，才能顺利推动整个企业转型，能在互联汽车、无人驾驶、智能出行和电气化趋势的影响下，更好活下去。
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