軟件定義汽車(chē)(SDV)技術(shù)可能是汽車(chē)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(guò)去十年中，這些ECU在復(fù)雜性和代碼量方面都有顯著增長(zhǎng)，并且這種趨勢(shì)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(jì)算系統(tǒng)。

與傳統(tǒng)汽車(chē)相比，SDV需要不同的組織方法、技術(shù)、策略、開(kāi)發(fā)、測(cè)試，尤其是全生命周期軟件管理。高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)和自動(dòng)駕駛汽車(chē)(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(jì)其影響將在未來(lái)十年變得相當(dāng)重要。

汽車(chē)軟件面臨的挑戰(zhàn)

汽車(chē)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(zhǎng)的軟件組合，在開(kāi)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(duì)以SDV為中心的軟件平臺(tái)的影響。這些特點(diǎn)增加了進(jìn)入SDV時(shí)代的復(fù)雜性和努力。

表1：SDV面臨的挑戰(zhàn)(來(lái)源：Egil Juliussen)

汽車(chē)軟件的生命周期是所有行業(yè)中最長(zhǎng)的，尤其是對(duì)于那些年銷(xiāo)量達(dá)數(shù)千萬(wàn)臺(tái)的量產(chǎn)產(chǎn)品而言。過(guò)去十年間，汽車(chē)軟件的復(fù)雜性和程序規(guī)模急劇增加。一些現(xiàn)有車(chē)型中的ECU軟件平臺(tái)代碼總量已經(jīng)超過(guò)一億行，并可能在未來(lái)十年翻一番。那么，問(wèn)題來(lái)了，SDV平臺(tái)將會(huì)如何影響總代碼大??？

許多ECU執(zhí)行實(shí)時(shí)操作，這意味著完成軟件任務(wù)有特定的時(shí)間限制；否則，控制汽車(chē)運(yùn)行部件(例如發(fā)動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器和轉(zhuǎn)向)的軟件可能會(huì)發(fā)生故障，從而危及安全性。ADAS和AV功能也是實(shí)時(shí)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(shí)軟件功能涉及生死攸關(guān)的操作，因此SDV軟件平臺(tái)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(jí)供應(yīng)商和軟件供應(yīng)鏈的SDV軟件技能是一個(gè)持續(xù)存在的問(wèn)題。接下來(lái)的五至十年內(nèi)，汽車(chē)軟件從業(yè)者將忙于更新舊版軟件平臺(tái)，這些平臺(tái)將在內(nèi)燃機(jī)(ICE)汽車(chē)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(tái)過(guò)渡的過(guò)程中，需要提升其SDV軟件技能。

迫切需要為SDV平臺(tái)和軟件構(gòu)建模塊開(kāi)發(fā)軟件基礎(chǔ)設(shè)施。它們必須經(jīng)過(guò)測(cè)試、驗(yàn)證，并可重復(fù)使用十年左右，之后還需要在未來(lái)大約15年內(nèi)提供支持和升級(jí)。

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

“軟件膨脹”是一個(gè)未得到足夠重視的重要問(wèn)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(kù)和特定應(yīng)用程序。由于這些程序的開(kāi)發(fā)周期緊迫，大多數(shù)程序會(huì)使用各種第三方軟件組件。

如果沒(méi)有徹底的檢查和測(cè)試，這些組件將大大增加程序代碼的大小。軟件錯(cuò)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(gè)后來(lái)廣為人知的觀察結(jié)論——“布魯克斯定律”：“向一個(gè)已經(jīng)延期的軟件項(xiàng)目增派人力，只會(huì)讓項(xiàng)目更加延誤?！?/p>

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

SDV技術(shù)概述

“SDV”這個(gè)術(shù)語(yǔ)有多種使用方式，可能會(huì)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(lái)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(cuò)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(jì)。而SDV則需要以軟件為中心的系統(tǒng)架構(gòu)，在這個(gè)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(jì)應(yīng)當(dāng)具備支持未來(lái)軟件擴(kuò)展的能力?？缮?jí)的硬件將是未來(lái)的一個(gè)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(chē)型和多代車(chē)型。SDV的設(shè)計(jì)理念包含了對(duì)未來(lái)軟件增強(qiáng)的考慮。其中一個(gè)關(guān)鍵特性就是將軟件平臺(tái)與硬件平臺(tái)的復(fù)雜性抽象開(kāi)來(lái)。這意味著SDV軟件平臺(tái)只需要做少量更改即可在各種硬件平臺(tái)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(tái)中也具有優(yōu)勢(shì)。微服務(wù)和容器旨在比傳統(tǒng)軟件組件更加簡(jiǎn)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(chē)軟件開(kāi)發(fā)的領(lǐng)頭羊。

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

傳統(tǒng)OEM廠商面臨的挑戰(zhàn)

銷(xiāo)售搭載以硬件為中心的電子系統(tǒng)的ICE汽車(chē)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(lài)于現(xiàn)有搭載傳統(tǒng)電子設(shè)備的車(chē)輛銷(xiāo)售來(lái)資助SDV軟件的開(kāi)發(fā)。這意味著軟件開(kāi)發(fā)必須覆蓋新的SDV平臺(tái)以及現(xiàn)有傳統(tǒng)軟件平臺(tái)的更新。

純電動(dòng)汽車(chē)(BEV)初創(chuàng)公司沒(méi)有傳統(tǒng)軟件的要求，能夠?qū)Ｗ⒂陂_(kāi)發(fā)SDV軟件。這意味著在SDV的專(zhuān)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(shì)，依據(jù)Gartner數(shù)字汽車(chē)制造商指數(shù)的數(shù)據(jù)，該指數(shù)按照各汽車(chē)制造商利用數(shù)字技術(shù)的能力對(duì)前20家廠商進(jìn)行了排名。SDV是汽車(chē)數(shù)字技術(shù)的重要組成部分。

表3：Gartner 2024年數(shù)字化汽車(chē)制造商指數(shù)(來(lái)源：Gartner)

表格中，中國(guó)汽車(chē)制造商用紅色標(biāo)記在排名欄，傳統(tǒng)汽車(chē)制造商用綠色標(biāo)記在OEM欄。值得注意的是，前七名汽車(chē)制造商中有四家是中國(guó)汽車(chē)制造商。此外，傳統(tǒng)汽車(chē)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(tái)過(guò)渡時(shí)所面臨的困境。概念圖的時(shí)間線從2020年延伸到2030年之后，提供了對(duì)當(dāng)前及未來(lái)SDV趨勢(shì)的評(píng)估。

圖1：傳統(tǒng)OEM廠商如何加速向SDV平臺(tái)的過(guò)渡？(來(lái)源：Egil Juliussen)

三個(gè)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(gè)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(chē)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(jì)在未來(lái)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(xiàng)目證明了這一點(diǎn)。如果BEV估值下降，類(lèi)似的合作和收購(gòu)活動(dòng)可能會(huì)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(shí)，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(chē)上開(kāi)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(dòng)將OTA和網(wǎng)絡(luò)安全作為主要功能添加進(jìn)來(lái)。

傳統(tǒng)OEM廠商在ICE汽車(chē)上開(kāi)展SDV工作的難度相對(duì)更高。受多個(gè)國(guó)家和地區(qū)法規(guī)要求的推動(dòng)，部分SDV功能正通過(guò)OTA更新和網(wǎng)絡(luò)安全等核心特性逐步落地。

關(guān)鍵問(wèn)題是傳統(tǒng)OEM廠商能否以及如何加速向SDV平臺(tái)的過(guò)渡。下一節(jié)討論的一些SDV支持活動(dòng)可能會(huì)有所幫助，但只有時(shí)間才能給出答案。

SDV支持活動(dòng)

隨著SDV平臺(tái)成為汽車(chē)行業(yè)最重要的軟件主題，許多組織和公司正在開(kāi)展越來(lái)越多的活動(dòng)，重點(diǎn)關(guān)注軟件創(chuàng)建階段或開(kāi)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(tái)和生態(tài)系統(tǒng)。(來(lái)源：Egil Juliussen)

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

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(kāi)發(fā)框架。SOAFEE的成員現(xiàn)已超過(guò)128個(gè)。盡管通用汽車(chē)是唯一的OEM成員，但大多數(shù)一級(jí)供應(yīng)商都已加入。

Eclipse基金會(huì)新增了一個(gè)開(kāi)源平臺(tái)用于SDV軟件開(kāi)發(fā)。Eclipse SDV已有超過(guò)50個(gè)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(jí)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(kāi)發(fā)平臺(tái)，以推廣其芯片系列的應(yīng)用。所有主要的汽車(chē)芯片供應(yīng)商都將推出專(zhuān)注于SDV的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。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(tái)。

一個(gè)值得關(guān)注的新項(xiàng)目是由imec牽頭的汽車(chē)chiplet計(jì)劃，該計(jì)劃于2024年10月宣布。重點(diǎn)是創(chuàng)建一個(gè)基于chiplet的系統(tǒng)芯片(SoC)開(kāi)發(fā)生態(tài)系統(tǒng)，以加速SDV平臺(tái)所需硬件的發(fā)展速度。

SDVerse：SDV市場(chǎng)

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

表4總結(jié)了SDVerse的當(dāng)前狀態(tài)信息，它定位為一個(gè)撮合SDV買(mǎi)家和賣(mài)家的市場(chǎng)。該市場(chǎng)目前有16個(gè)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(chē)軟件市場(chǎng)(來(lái)源：Egil Juliussen)

SDVerse專(zhuān)注于一個(gè)SDV產(chǎn)品及其規(guī)格的數(shù)據(jù)庫(kù)，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(huì)員費(fèi)，會(huì)員可以訪問(wèn)SDV產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)，而購(gòu)買(mǎi)或銷(xiāo)售產(chǎn)品本身無(wú)需支付額外費(fèi)用。

對(duì)于SDV買(mǎi)家來(lái)說(shuō)，優(yōu)勢(shì)包括通過(guò)更明智的自制或購(gòu)買(mǎi)決策來(lái)降低SDV開(kāi)發(fā)成本，縮短開(kāi)發(fā)周期，并提高軟件工程效率。

對(duì)于SDV賣(mài)家而言，他們可以獲得潛在客戶(hù)的可見(jiàn)性以及機(jī)會(huì)分析，賣(mài)家可以在SDVerse數(shù)據(jù)庫(kù)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(tái)可能類(lèi)似于汽車(chē)軟件行業(yè)的亞馬遜。然而，根據(jù)目前公開(kāi)的信息很難估計(jì)SDVerse的具體價(jià)值，因此需要依賴(lài)使用過(guò)SDVerse的公司的反饋。在CES 2025期間，SDVerse舉辦了會(huì)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(chǎng)的成功前景看好。

未來(lái)成功的衡量可以通過(guò)評(píng)估兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行：會(huì)員數(shù)量和待售軟件產(chǎn)品的數(shù)量。目前會(huì)員數(shù)量較少，只有16個(gè)，但這需要時(shí)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(zhǎng)。未來(lái)會(huì)員數(shù)量的快速增長(zhǎng)以及待售軟件產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)的擴(kuò)大將是SDVerse進(jìn)展的關(guān)鍵標(biāo)志。

汽車(chē)行業(yè)正走在從SDV中獲益的道路上，這將使客戶(hù)、OEM廠商和供應(yīng)商在整個(gè)車(chē)輛生命周期內(nèi)受益。但是，SDV開(kāi)發(fā)復(fù)雜、耗時(shí)且成本高昂，需要大量資源，汽車(chē)行業(yè)必須圍繞這些資源積累更多的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，并配備更大的員工隊(duì)伍。

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

圖3：SDV成功總結(jié)——不是“能否”，而是“何時(shí)”(來(lái)源：Egil Juliussen)

預(yù)計(jì)到2030年，所有OEM廠商都將普及SDV，其功能也將不斷增強(qiáng)。一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是AI將如何影響SDV。某些BEV初創(chuàng)公司已經(jīng)將AI定義的汽車(chē)視為下一代SDV。雖然這種可能性很大，但具體的時(shí)間尚不確定。

最終結(jié)論是，SDV的成功不是“能否”的問(wèn)題，而是“何時(shí)”的問(wèn)題。

（原文刊登于EE Times歐洲版，參考鏈接：SDVs: Big Picture and Challenges，由Franklin Zhao編譯。）