軟件定義汽車：宏觀藍圖與挑戰

2025-07-04 來源：

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

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

汽車軟件面臨的挑戰

汽車電子產品本身的特性，使得那些正在向SDV技術轉型的、快速增長的軟件組合，在開發、維護和管理上變得更加復雜。表1總結了這些特點及其對以SDV為中心的軟件平臺的影響。這些特點增加了進入SDV時代的復雜性和努力。

表1：SDV面臨的挑戰(來源：Egil Juliussen)

汽車軟件的生命周期是所有行業中最長的，尤其是對于那些年銷量達數千萬臺的量產產品而言。過去十年間，汽車軟件的復雜性和程序規模急劇增加。一些現有車型中的ECU軟件平臺代碼總量已經超過一億行，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小？

許多ECU執行實時操作，這意味著完成軟件任務有特定的時間限制；否則，控制汽車運行部件(例如發動機、制動器和轉向)的軟件可能會發生故障，從而危及安全性。ADAS和AV功能也是實時軟件功能的一部分，其重要性正在日益增加。由于許多實時軟件功能涉及生死攸關的操作，因此SDV軟件平臺必須符合現行和新興的安全法規及相關標準。

原始設備制造商(OEM)、一級供應商和軟件供應鏈的SDV軟件技能是一個持續存在的問題。接下來的五至十年內，汽車軟件從業者將忙于更新舊版軟件平臺，這些平臺將在內燃機(ICE)汽車上重復使用和改進。OEM廠商及其軟件供應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平臺和軟件構建模塊開發軟件基礎設施。它們必須經過測試、驗證，并可重復使用十年左右，之后還需要在未來大約15年內提供支持和升級。

新的軟件技術不斷涌現，更多技術也被需要來識別脆弱和低效的代碼。AI技術正在汽車軟件領域興起，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、中間件、軟件庫和特定應用程序。由于這些程序的開發周期緊迫，大多數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論——“布魯克斯定律”：“向一個已經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技術概述

“SDV”這個術語有多種使用方式，可能會造成一些混淆。表2總結了當前SDV技術的含義。

表2：SDV的要求(來源：Egil Juliussen)

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

傳統ECU是以硬件為中心并帶有附加軟件的設計。而SDV則需要以軟件為中心的系統架構，在這個架構中，軟件的需求決定了硬件的能力。初始的硬件設計應當具備支持未來軟件擴展的能力。可升級的硬件將是未來的一個重要方向。

SDV的軟件架構至關重要，因為需要適用于多種車型和多代車型。SDV的設計理念包含了對未來軟件增強的考慮。其中一個關鍵特性就是將軟件平臺與硬件平臺的復雜性抽象開來。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行。

面向服務架構、微服務和容器等技術，在大型云服務提供商中得到了廣泛應用，并且在SDV平臺中也具有優勢。微服務和容器旨在比傳統軟件組件更加簡單、小巧和安全。亞馬遜網絡服務(AWS)在這方面一直是汽車軟件開發的領頭羊。

第三項關鍵技術是以SDV為中心的云架構，它包含兩個重要階段：軟件開發期間和車輛整個生命周期內的使用。使用壽命可能成為SDV軟件價值主張的關鍵因素，隨著時間推移，軟件可以從成本中心轉變為利潤中心，因為通過軟件即服務(SaaS)產生的收入最終會超過軟件開發成本。

傳統OEM廠商面臨的挑戰

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

純電動汽車(BEV)初創公司沒有傳統軟件的要求，能夠專注于開發SDV軟件。這意味著在SDV的專業技能方面，BEV初創公司遠遠領先于傳統OEM廠商。表3展示了這一趨勢，依據Gartner數字汽車制造商指數的數據，該指數按照各汽車制造商利用數字技術的能力對前20家廠商進行了排名。SDV是汽車數字技術的重要組成部分。

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

表格中，中國汽車制造商用紅色標記在排名欄，傳統汽車制造商用綠色標記在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，傳統汽車制造商在SDV和其他數字技術方面落后于BEV初創企業。

圖1進一步展示了傳統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，提供了對當前及未來SDV趨勢的評估。

圖1：傳統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初創企業在軟件迭代中的SDV進展。SDV的代數劃分因OEM不同而有所差異。三個藍色方框估算了傳統OEM廠商在BEV上的SDV進展，各傳統OEM廠商之間存在顯著差異。黑色方框展示了傳統OEM廠商在ICE車輛上的SDV進展。

BEV初創企業在部署SDV系統方面領先于傳統OEM廠商，并預計在未來十年內將繼續保持領先地位。BEV初創企業和傳統OEM廠商之間的眾多合作和合資項目證明了這一點。如果BEV估值下降，類似的合作和收購活動可能會增加。

傳統OEM廠商在SDV方面的進展因公司而異(如圖中左側藍色方框所示，為0.5代至1代)。幾家主要的傳統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。雖然下一代產品將有所提升，但與此同時，BEV初創企業也在持續優化其SDV功能。目前，基于AI的功能已成為許多BEV初創公司的重點發展方向。

傳統OEM廠商在ICE汽車上開展的SDV工作更難確立。由于許多地區的法律要求，一些SDV活動將OTA和網絡安全作為主要功能添加進來。

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

關鍵問題是傳統OEM廠商能否以及如何加速向SDV平臺的過渡。下一節討論的一些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，重點關注軟件創建階段或開發方面。圖2展示了一些這樣的工作，但還有更多正在進行中。

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

左側上方兩個綠色方框代表兩個專注于SDV開發的組織：Arm的嵌入式邊緣可擴展開放架構(SOAFEE)和Eclipse SDV。頂部中央的綠色方框代表一個新組織，該組織正在開發芯粒(chiplet)技術，以推動為SDV打造更優質的、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中的使用。右側上方兩個藍色方框代表為SDV開發軟件供應鏈的活動。

Arm的SOAFEE是早期致力于SDV軟件發展的組織之一，提供用于創建可部署SDV軟件的云原生開發框架。SOAFEE的成員現已超過128個。盡管通用汽車是唯一的OEM成員，但大多數一級供應商都已加入。

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

多家芯片供應商也正在為SDV提供軟件開發平臺，以推廣其芯片系列的應用。所有主要的汽車芯片供應商都將推出專注于SDV的開發平臺。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。重點是創建一個基于chiplet的系統芯片(SoC)開發生態系統，以加速SDV平臺所需硬件的發展速度。

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布會。

表4總結了SDVerse的當前狀態信息，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產品及其規格的數據庫，目標是成為所有SDV產品的一站式商店。其商業模式的核心是會員費，會員可以訪問SDV產品數據庫，而購買或銷售產品本身無需支付額外費用。

對于SDV買家來說，優勢包括通過更明智的自制或購買決策來降低SDV開發成本，縮短開發周期，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會分析，賣家可以在SDVerse數據庫中更新他們的產品列表，以公告現有產品的更新或新產品發布。

最終，SDVerse電子商務平臺可能類似于汽車軟件行業的亞馬遜。然而，根據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，并介紹了相關的信息。基于這些反饋，SDV行業有望從SDVerse提供的服務中受益，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據點來進行：會員數量和待售軟件產品的數量。目前會員數量較少，只有16個，但這需要時間讓感興趣的各方規劃資金加入新組織。截至2025年1月底，軟件產品數量達到了255款，相比2024年12月初的200款有所增長。未來會員數量的快速增長以及待售軟件產品數據庫的擴大將是SDVerse進展的關鍵標志。

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

圖3概述了SDV的演變歷程，從軟件平臺和網聯汽車到OTA更新和網絡安全，再到最近不斷增長的以SDV為中心的平臺。SDV的關鍵技術已從四個核心功能發展而來：遠程信息處理(即網聯汽車)、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絡安全平臺。這些技術正在全面改進SDV，并將在未來十年取代所有傳統硬件和軟件。