什么是軟件定義汽車

“新四化”席卷下，全球汽車軟件與硬件產品內容結構正發生著重大變化，軟件定義汽車的時代已經到來。過去汽車的電氣架構都是由單一功能的ECU來連接，而現在高端車輛有著上百個ECU和越來越多的傳感器、攝像頭、雷達和測距設備，分布著多達1.5億行的軟件代碼，代碼量十分龐大。且呈指數增長，據預測，2021~2025年汽車軟件代碼量年均復合增速可達21%。從軟件規模來看，中國汽車軟件市場規模將從2020年的1.85萬億 元增長至2030年的3.44萬億元，年復合增長率達7%，汽車軟件在整車價值中的占比有望在2030年達到65%

“軟件定義汽車”就是在汽車的全生命周期內（產品規劃、開發、仿真驗證、銷售、售后服務等），軟件發揮著主導作用，快速響應市場需求與業務變化，不斷改變和優化各個過程。它為行業帶來的最大變化，在于汽車被售出后，仍然存在盈利空間和可能，汽車行業的商業模式被徹底改變——汽車軟件升級、新增服務等“周邊”消費都將產生巨大的利潤，滿足不同用戶的差異化需求。

軟件定義汽車時代企業面臨的挑戰

隨著智能汽車的逐步推進，汽車的復雜度在持續的提升，造成智能汽車的開發復雜度越來越難以管理。影響或滯緩智能汽車產業升級發展的主要原因有以下四點：

第一：用戶體驗帶來的復雜度提升。隨著智能化的發展與普及，用戶駕乘體驗逐漸從傳統的交通工具向第三空間擴展，汽車使用的場景、用戶功能等均在大幅度擴展，成百上千的場景、功能組合形成了現在越發復雜的智能汽車體系。

第二：技術進步帶來的復雜度提升。如越來越大的電池能量密度的追求和快充性能的追求帶來了嚴重的電池安全挑戰；人工智能、5G通信、云計算等多種數據驅動汽車向智能化不斷進化的同時，也大幅度增加了軟硬件開發復雜度。

第三：競爭帶來的堆料、堆配置、各種選配等模式導致汽車配置多樣性、復雜度快速增長。

第四：監管&法規帶來的復雜度提升。智能化、網聯化賦予汽車智能、便捷體驗的同時，也帶來了黑客攻擊、數據濫用等嚴重的安全問題。

對于傳統汽車產業鏈上下游企業而言，復雜度提升的四大原因，到底意味著什么？這些原因對汽車產業的具體影響和挑戰是什么？這都將導致未來智能汽車在配置、硬件、外設、軟件的種類與數量將分別增加 10 倍以上。

尤其是軟件的大量引入將給汽車產業帶來五大挑戰：

第一：技術架構方面，當前架構下任何一個部件的增加、修改、更新都會對整車帶來影響，以傳統通信矩陣為例，當前修改和配置需要 N 周時間。未來電子電氣軟硬件數增加 10 倍以上，大量軟件的引入，那又意味著什么呢？

第二：安全和隱私保護方面，全量測試時間長、代價高，如果部分測試造成漏測會導致什么后果？尤其是安全漏洞被黑客劫持，那對整車廠的品牌和用戶粘性會帶來什么樣的后果？

第三：組織流程方面，整車廠如何建立與軟件定義汽車開發模式相匹配的組織架構？面對消費者上千種配置組合、上千種體驗場景、上萬種組合服務和應用，哪些更新推送給所有的用戶？哪些推送給限定的用戶？

第四：商業模式方面，面對軟件定義汽車對傳統汽車供應鏈與合作模式的顛覆，產業中各方利益如何分配？如何共同做大產業蛋糕？

第五：生態協同方面，傳統汽車供應鏈是Tier2->Tier1->整車廠線性模式，但對于軟件定義汽車時代，一方面會出現新的玩家，比如互聯網公司、ICT科技公司等，甚至出現個人開發者，另一方面整車廠按照傳統的采購和項目模式難以滿足消費者對汽車常用常新、千車千面的需求，故各企業將圍繞以消費者為中心進行產品創新、研發和供應，傳統線性模式將被打破，出現以網狀合作的形態。但如何合理分工從而優化整車研發效率和成本，成為行業發展的難題。

SOA如何支撐SDV實現

“軟件定義汽車”建立在高性能、高實時性、高安全性、高可靠性、高帶寬通信、軟硬解耦以及有效成本管控的基礎上，集中式E/E架構+SOA架構開發模式是目前解決以上問題最好的方式。

傳統的分布式E/E架構下，汽車采用的是“面向信號”的軟件結構，ECU之間通過LIN/CAN等總線進行點對點通信。并且，此時ECU的信號收發關系和路由信息是靜態的（已在ECU軟件的編譯階段完成預設），如果要新增或升級某項功能，除了要修改與該信號相關的所有ECU軟件外，還需要對總線的網關配置、節點的數量等進行修改。

因此，在傳統的通信及ECU軟件架構設計中，通訊網絡關注的重點在于各類信號能否準確、高效地在車內進行收發傳導。而隨著汽車智能化升級需求的快速增長，傳統通訊網絡及軟件架構設計中擴展性差、升級和移植成本高等問題逐漸凸顯，例如若想新增某項軟件應用或服務，仍需要從頭建立一個新的基礎軟件環境。因此，為解決以上問題，汽車行業借鑒IT行業發展經驗，提出SOA（面向服務）軟件架構。

SOA軟件架構并非一類特定的軟件產品，而是一種軟件架構設計的理念。

其核心思想是將每個控制器的底層功能以“服務”的形式進行封裝，一個服務即是一個獨立可執行的軟件組件，并對其賦予特定的IP地址和標準化的接口以便隨時調用，最終通過對這些底層功能的自由組合，以實現某項復雜的智能化功能。

我們以新增Model X“跳舞”功能的方式為例，具體說明SOA軟件架構的優勢所在：“跳舞”功能的實現包含音樂、車身、前后運動等多方面，與之對應的是座艙、車身、底盤中的多個控制器，若在傳統軟件架構下實現該功能，則需要對與該功能鏈路上所有相關的控制器軟件進行重新編譯，并通過LIN/CAN總線實現信號的傳遞。而在SOA軟件架構下，我們可將各個控制器所能貢獻的部分抽象為一種“服務”，如“燈光控制服務”、“語音交互服務”等，然后僅需要對“跳舞”APP進行編寫，對以上基礎服務予以調用，即可實現這一功能。

總體而言，SOA架構的本質是將原本相互分散的ECU及其對應的基礎軟件功能模塊化、標準化，將各個應用區域相互解耦，重新部署為分層式的軟件架構，汽車可在不增加或更換硬件的條件下通過不同的軟件配置為駕駛員提供不同的服務，從而實現千人千面。

總結

“軟件定義汽車”將重塑整個汽車行業，向著計算集中化、軟硬件解耦、平臺標準化以及應用生態化方向發展。隨著軟件在車上的分量越來越重，用戶對于車內軟件的需求越來越多樣，高通信速率、高度可定制的基礎架構對于智能汽車來說尤為重要。而SOA架構主要優勢是可以很大程度上實現軟硬解耦，服務高內聚，軟件易重用，服務的靈活部署，讓功能改變只需要升級某個服務就可以實現，大大提高了整車軟件OTA升級的潛力。未來，在SOA的服務架構下，借助強大的OTA通道，最大限度的激發汽車全生命周期的價值潛力。對此，為了促進行業的創新和發展，各大汽車廠商、供應鏈企業和研究機構都在積極探索新的技術和應用。ATC作為汽車技術會議領域的領先平臺，將于2023年8月推出“汽車電子與軟件技術周”將旗下“第三屆汽車ASPICE大會”“第二屆汽車芯片技術峰會”“2023汽車嵌入式軟件技術峰會””第二屆汽車電子電氣架構技術峰會””第二屆汽車Autosar技術峰會”等5大技術峰會匯聚技術周，5+技術分會場、80+技術主題分享、1500+技術人士。讓汽車電子與軟件技術領域的專家、學者聚集在一起，分享他們的經驗和見解，探討行業的最新趨勢和發展方向。這個活動旨在促進汽車電子與軟件技術的交流和合作，推動汽車產業的創新和發展。

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