汽车硬件和软件的发展阶段

汽车电子正在成为软件定义系统。

回顾过去五年，当包括所有机械、机电和电子系统在内时，汽车一直是量产中最复杂的产品。在此期间，电子系统已经增强和/或取代了机械和机电系统，而且还有更多正在开发中。

这意味着汽车的电子系统迟早会成为量产中最复杂的电子设备，并且可能已经达到了这一区别。是的，飞机的零件可能更复杂，超级计算机的电子设备可能更复杂，但它们的年产量并不是数千万。

汽车电子迅速增加了所有汽车中的软件内容——有些比其他的更多。有许多文章声称，一辆最先进的汽车拥有超过 1 亿行的软件代码。我还没有看到 1 亿这个数字中包含的内容的详细分类，如果有人有这样的数据，那将非常有用。毫无疑问，随着高级驾驶辅助系统 (ADAS)、连接性、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着增长。

我没有看到很多从战略问题、软件细分、关键技术和其他重要问题的角度讨论汽车软件的故事。本专栏着眼于这些差异，并对当前的汽车软件行业提出看法。硬件和软件之间存在非常重要的差异，这些差异会影响如何在汽车软件中取得成功。

在过去的二十年里，汽车软件取得了长足的进步。在 1990 年代，汽车软件主要是控制驱动电子设备和简单娱乐系统的嵌入式软件。这些系统的软件复杂性不断增加，但很少有（如果有的话）嵌入式系统的代码大小在 100 万行范围内。汽车 OEM 及其一级供应商自行开发了这些嵌入式系统。

这种情况在 1990 年代后期发生了变化，当时信息娱乐和嵌入式导航系统的特性和功能不断增长，需要 *** 作系统 (OS) 来管理软件的复杂性。该 *** 作系统将高科技行业带入了汽车软件，包括 QNX、Green Hills、Wind River、微软等。在过去十年中，Linux 等开源软件在汽车软件中也变得很重要。

创造制造市场使用概念

下图显示了汽车硬件和软件的不同之处。但是该图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。“创造”阶段是产品的研发和设计。“制造”阶段是产品的生产，包括所有零件的成本、制造成本和供应链。第三阶段是产品的“营销”，包括广告、销售和分销渠道——本质上是将产品送到客户手中的所有活动和成本。第四个阶段是客户的“使用”阶段，对于汽车行业来说是相当长的。

create-make-market 概念是我在德州仪器 (TI) 学到的东西，因为它在 1970 年代和 1980 年代被大量使用。我在 IHS Markit 工作时添加了使用阶段。我在报告和/或演示文稿中利用这四个阶段的见解作为分析许多汽车细分市场的工具，包括软件、电动汽车 (BEV)、3D 打印等。

该图侧重于硬件和软件四个阶段中每个阶段的个别重要性。但也有关于硬件和软件如何影响汽车在每个阶段的成功的评论。

硬件阶段

图的顶部显示了汽车硬件四个阶段的关键特征。硬件“创建”阶段决定了电子功能集，并继续突出。芯片行业为最重要的硬件部件提供了更多未来。硬件生态系统变得越来越重要，包括所有开发系统和其他硬件设计工具。汽车电子中使用的处理器平台的生态系统也越来越重要。硬件“创造”阶段的成本以数百万或数千万美元计算，但由于产量以数十万辆为单位，因此每辆车的成本很低。

由于所有硬件电子部件的成本或物料清单 (BOM) 成本，“制造”阶段是最昂贵的阶段。管理硬件供应链、制造设备、人员成本等等也需要成本。总体而言，电子硬件成本仅占汽车总成本的一小部分，但随着单个电子零件成本的下降，它一直在增加。所有电子硬件系统的典型成本从 3,000 美元到 8,000 美元不等——豪华车的价值更高。

硬件的“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。这种间接影响来自硬件功能创建的所有理想功能。未来将流行的新兴功能包括 ADAS、网络安全硬件、可升级硬件和自动驾驶功能。

汽车使用阶段通常持续 10 到 15 年，有时甚至更长。如此长的使用寿命需要出色的硬件可靠性来限制 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——尤其是在保修期到期之后。由于需要新的电子硬件系统，大量车祸也创造了重大机会。

软件阶段

该图的底部显示了汽车软件四个阶段的关键特征。该软件是纯数字的，具有与硬件非常不同的特性。但是，该软件当然完全依赖于其相关的硬件。

“创建”阶段是软件中最难的部分，通常是软件业务中成本最高的阶段。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尽可能多的错误的困难测试程序。任何大型软件平台都不会没有错误，并且在软件的整个生命周期中都会发现新错误。对网络安全的需求本质上在已完成的代码中创造了一类新的软件错误——黑客可以渗透到各种负面用途的网络安全弱点。由于大多数汽车程序员不是网络安全技术专家，他们不知道如何避免容易受到黑客攻击的代码序列。

软件“创建”阶段还需要非常强大的生态系统来开发新程序并测试生成的软件。汽车行业取得了良好的进展，并正在利用或使用开源软件开发系统。

“制作”阶段通常是成本最低的阶段，因为软件可以免费运行在硬件系统上。有一些软件特许权使用费，但通常是硬件零件成本的一小部分。软件的“制作”阶段实质上是将程序加载到汽车的电子系统中。软件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”阶段因细分市场和系统类型而异。在大多数情况下，软件“市场”阶段也会通过一级供应商成为汽车电子系统的一部分。

软件功能对汽车销售的影响也越来越大。这种间接影响基于软件实现人机界面 (HMI) 或功能可用性的程度。软件可用性影响涉及所有不断增长的功能——联网汽车功能、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价，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的问题，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。

汽车“使用”阶段通常持续 10 到 15 年，在许多国家有时甚至更长。如此长的使用寿命将需要大量软件错误修复。OTA 需要降低修复和更新软件错误的成本，以限制 OEM 和软件供应商的保修和召回成本。

“使用”阶段是软件在软件即服务 (SaaS) 和云软件领域看到巨大增长机会的阶段。基于 SaaS 的网络安全是非常有前景的机会。修复错误的 OTA 和功能软件更新已被标记为领先的使用阶段机会。通过 SaaS 提供的信息娱乐内容也处于有希望的增长曲线上。车祸也创造了机会，因为新的硬件系统需要新的软件。

审核编辑：汤梓红