2022年汽车软件行业发展现状分析.docx

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1、2022年汽车软件行业发展现状分析1. 汽车软件驱动价值链转型以智能网联汽车为例，在软件驱动下，其产业链价值自上而下，可以分为纯软件层、基 础软件层、工具软件、以及电子硬件堆栈。从价值链角度看，两端的应用及算法软件、 软件密集型的电子硬件目前占据着较高的产业附加值，也是主机厂、零部件企业、科技 公司争相布局的焦点。中间的基础软件是汽车走向软件驱动转型的重要前提，而且随着 主机厂争取更多话语权、强化自身软件能力趋势的兴起，基础软件在产业链中的地位也 将进一步得到提升。转型中的关键：三类软件及其工具链供应商将在汽车产业向软件转型的过程中扮演关键 角色。操作系统软件意义：汽车厂商在智能网联领域战略布

2、局的核心，新进入科技企业的布局重点，汽车 电子电气架构在不同阶段对操作系统呈现出不同的需求。分类：根据内核类型的不同，可分为 Unix 家族、Windows 家族、Linux 家族（包括 Android）、RTOS 家族（包括 QNXVxworks）等。不同操作系统因各自的优势被应 用在不同的车载环境中。例如同属智能座舱域，车载信息娱乐系统（IVI）更注重消 费者体验、应用生态的丰富性，往往采用 Android 系统。而仪表盘因其高安全性要 求则以 QNX 为主。自动驾驶系统由于其更高的实时性、功能安全要求，主要采用 RTOS，目前主流的有三种 RT-Linux、QNX、VxWorks。主机厂

3、转变：由于操作系统在产业链中地位的“下沉”，主机厂开始使用开源方式独 立开发操作系统，不再依赖供应商，无需开放核心数据，自己掌握软件堆栈，通过 OTA 的方式修复问题或推送新的功能包。例如 2019 年大众宣布巨资投入 VW.OS 操 作系统的研发，打造一个能够兼容多个底层操作系统的统一 OS 平台，实现不同域控 制器、不同屏幕之间的智能交互。在此之前，特斯拉基于 Linux 开发出自有的实时操 作系统（RTOS），可支持 IVI 系统和 ADAS 系统。处于应用和操作系统之间的中间件软件定义：分布式中间件的核心是提供一个分布式计算和通信框架，对下屏蔽各类操作系 统内核的差异，为上层应用开发者

4、提供标准接口和协议。典例：Adaptive Autosar 和 ROS。潜力：预计智能汽车的软件系统将长期处于多种操作系统并存的局面，随着电子电气 架构的快速演变、系统复杂性持续提升，连接硬件底层和应用层的中间件业务存在巨 大发展空间。虚拟机管理程序产生原因：源于电子电气架构在域集中阶段对软硬件隔离的需求，例如智能座舱域的 一芯多屏多系统趋势。多屏融合背后的核心需求是降低成本（单个 SOC 上运行多个 不同安全级别的操作系统对降本收效最大），由于每块屏幕对应不同的操作系统，因 此在物理硬件上需要一个虚拟化平台以支持智能座舱域 QNX、Android、Linux 等各 操作系统的同步运行。汽车电

5、子行业引入航电设备中的虚拟机管理概念，基于 AUTOSAR 标准之上提出了 AUTOSAR Hypervior 虚拟机，类似于一个运行在操作系 统内核和物理硬件层之间的软件层，为操作系统提供虚拟硬件平台，使其具有硬件无关性，可以在多平台上移植。发展现状：目前达到车规级、且实现量产的装载虚拟机管理程序的产品包括黑莓公司 的 QNX Hypervisor，Wind River VxWorks，Green Hills INTEGRITY Muitivisor，Mentor Graphics Embedded Hypervisor 以及 2020 年被松下汽车电子收购的 OpenSynergy。智能汽

6、车车载软件架构分为系统软件层、功能软件层以及应用软件层。 1. 系统软件层：车载操作系统（OS）的基础是系统软件层级，稳定的操作系统是一切 功能实现的基础。操作系统可以为 Application 和 Function 提供了高效、稳定的环境 支持，操作系统根据任务优先级来调度底层硬件资源（桥梁的作用，是车载智能化 的核心功能）。 2. 功能软件层：功能软件（Functional Software）包括自动驾驶的核心功能模块及相 应中间件，利用公共功能模块，Developer 可节省时间和资源，一心研发自动驾驶业 务层面功能。 3. 应用软件层：应用软件层（Application Softwar

7、e）包括智能汽车场景算法（自动停 车、自动驾驶不同应用场景）、智能座舱功能（更好体现智能汽车给驾驶员体验）、 海量数据（算法迭代优化）、高精地图（场景化渲染对比）等内容，是车载智能座舱 以及自动驾驶方案体现各家技术差异化的核心。2. 软硬件解耦趋势明朗，国内厂商已推出自研解决方案2.1. 软硬件解耦趋势明朗，中间件是关键环节分布式 ECU 架构下资源利用效率低、开发成本高，驱动软硬件解耦。具体而言，1）汽车 软件模块化、平台化程度低，导致软件资源协作性差。分布式 ECU 控制器采用嵌入式系 统，软硬件高度耦合，多以“黑盒模式”由供应商交付给主机厂，主机厂的 ECU 来自不 同供应商，造成这些“

8、黑盒”中底层软件的高重复性。当在软件与硬件高度耦合时，这 些底层代码无法被复制和移植，造成 ECU 软件开发的大量重复和资源利用的低效。2）软 硬件高度嵌套情况下，主机厂更新升级和定制化开发工作周期长、成本高。分布式软件 架构是一种面向信号的架构，控制器间通过信号来传递信息，整个系统是封闭、静态的。 若主机厂需要修改或增加某控制器的功能定义，同时该指令还须调用另一个控制器的功 能时，就不得不把所有需要的控制器全部升级，大大延长开发周期、增加开发成本。软硬件解耦趋势清晰：域集中趋势下，汽车软硬件架构变革可类比智能手机。从功能机 到智能机，手机架构经历了从嵌入式软件到软硬件解耦、OTA 升级的演进

9、过程：智能手 机经过解耦硬件和软件，成为了一个硬件平台，制造商可以在此基础上创建定制版本的 操作系统，并通过 OTA 进行更新，开发者则可以在此基础上开发各种各样的应用程序。 对汽车而言，在原先的分布式 ECU 架构中，软件只能是嵌入式，无法实现定制化；而随 着整车电子电气架构向域集中式发展，硬件逐渐集中化，智能汽车将像智能手机一样， 走向硬件为基础、更新软件的升级之路，软硬解耦已成明确趋势。软硬件解耦趋势落实后，国内造车新势力、传统车企已推出“硬件预埋+OTA 升级”新盈 利模式。2016 年 10 月起，特斯拉所有出厂车型都预埋了 AutoPilot 硬件，用户可以根据 需求选择是否开启软

10、件，最早启动“硬件预埋+OTA 升级”模式，现已推出多个 OTA 收 费升级包。国内造车新势力小鹏、蔚来也是该模式先行者之一，小鹏推出了价值 2 万元 的 XPILOT3.0 软件包，蔚来则推出了 NIO Pilot 升级包，预装率均非常可观。宝马、吉利 等传统车企，也逐步推出不同的 OTA 付费模式。目前，多个车型已具备整车 OTA 能力， 截至 2021 年 6 月，31 个汽车品牌已进行了约 215 次 OTA 升级。“硬件预埋+OTA 升级” 正成为解耦大背景下一种普遍可行的盈利模式，同样也印证软硬件解耦趋势落实。中间件是座舱软件中底层操作系统与上层应用程序间的“通用语言”，是整车实现

11、软硬件 解耦的关键环节。好的中间件平台可以加速开发过程、降低复杂性，最终支持新车整个 生命周期内的功能更新或增加。据华为鲲鹏计算产业发展白皮书预计，到 2023 年， 全球中间件市场空间实现 434 亿美元，2019 年至 2023 年 5 年复合增长率 10.3%。中国中 间件市场空间 13.6 亿美元，2019 年至 2023 年 5 年复合增长率 15.7%。以 AUTOSAR 为代表的中间件解决方案已被许多车企和供应商应用。AUTOSAR 是由全球 主要汽车生产厂商、零部件供应商、软硬件和电子工业等企业（如宝马、博世、大陆、 福特、丰田等）共同制定的汽车开放式系统架构标准，它利用中间件

12、隔绝硬件更换的影 响，实现软硬件解耦。2008 年，宝马 BMW 7 系即实现 AUTOSAR 架构系统车型量产首发。 近年，大众推出 MEB 平台，其中 AP AUTOSAR 是整车软件架构的关键元素。2021 年， 大疆推出的智能驾驶域控制器采用自研中间件，适配 AUTOSAR 标准等。 截至 2020 年 5 月，AUTOSAR 一共拥有 284 个合作伙伴。其中，中国厂商有：长城、东 风、一汽、上汽、吉利、蔚来等。AUTOSAR 的 9 个核心成员（创始会员）：宝马、博世、 大陆、戴姆勒、福特、通用、PSA、丰田、大众。2.2. AP AUTOSAR：适用于车辆智能化时代的 SOA 解

13、决方案汽车电子电器架构向域集中式演进的趋势下，整车软件架构由传统“面向信号”软件架 构向 SOA“面向服务”软件架构转型升级。AUTOSAR 本质是一种软件设计的方法论，它 为如何具体实现 SOA 的软件架构提供了标准化的服务设计和实现方式。AUTOSAR 分为 Classic AUTOSAR（CP）和 Adaptive AUTOSAR（AP），AP 是在 CP 的基础上发展而来。相较于 CP，AP AUTOSAR 是一种 SOA 解决方案，更适用于智能车时代的域集中式架构： 1）主要性能方面：AP 可运行于高算力芯片，满足域集中式架构需求。智能汽车时代， 算力成为影响汽车性能的核心要素，集中

14、式架构下，可将多个 ECU 收集的数据在同一域 控制器中统一处理，域内主控芯片算力较强。相比于 CP AUTOSAR，AP AUTOSAR 的 EU 基于 SOA 架构可以更好的支持多核、多 ECU、多 SoCs 并行处理，从而提供更强大的计 算能力，更加安全；基于 SOA 架构式 AP AUTORSAR 中各个服务模块独立，可以独立加 载，由 IAM 管理访问权限。Adaptive AUTOSAR 服务不局限于部署 ECU 本地，可分布于 车载网络中，使得系统模块更灵活部署，后期也可灵活独立更新；AP AUTOSAR 可实现 基于 Ethernet 等高通信带宽的总线通信，同时基于以太网的

15、SUV 通信，更易实现无线远 程与连接，方便部署 V-2-X 应用。2）通信方式方面：AP 是面向服务的动态通信方式，满足 SOA 架构要求。AUTOSAR 规 定 CP 只能支持 SOME/IP 协议（SOME/IP 是一种中间层协议，是实现 SOA 的面向服务通 信的一种具体的技术实现方式），而 AP 可以运行 SOME/IP，也支持 HTTP 协议，后续还 会增加其他协议。这意味着，CP 仅支持静态 SOME/IP 服务交互机制，而 AP 可以支持静 态和动态 SOME/IP 服务交互机制。SOA 的重要特征是以服务为核心、通过中间件来实现 动态、可配置的高级别服务复用，CP AUTOS

16、AR 的整个通信链路仍是静态配置，并不是 真正的面向服务的通信。3）应用场景方面：AP AUTOSAR 可满足智能车 OTA 需求。传统嵌入式 ECU 中的软件主 要根据输入的电气信号和来自车载网络上其他 ECU 的输出信息来控制其输出的电气信号， 它们在整个车辆寿命中往往不会发生明显变化，而智能车要求随着外部系统的不断发展 或功能改进，车辆中的软件能够不断被更新。AUTOSAR 经典平台（CP）标准满足了深度 嵌入式 ECU 的需求，而智能 ECU 的需求无法满足。因此，AUTOSAR 指定了另一个软件 平台，即 AUTOSAR 自适应平台（AP）。AP 主要提供高性能的计算和通信机制，并提

17、供灵 活的软件配置，例如支持 OTA（无线更新软件）技术。2.3. 国内厂商已推出自研 AUTOSAR 解决方案：NeuSAR东软睿驰推出自研汽车基础软件平台产品-NeuSAR，兼容最新版 AUTOSAR CP 和 AP 平 台标准。在支持面向传统的 ECU 开发的同时，还支持域控制器和面向下一代 E/E 架构的 软件开发，最高可支持功能安全 ASIL-D 级，可提供完善的基础软件产品和开发工具链。NeuSAR 产品由 cCore、aCore、中间件和工具链组成。其中 cCore 基于 CP AUTOSAR 标 准开发，主要针对传统控制系统等实时性要求较高的汽车产品开发场景；aCore 则基于

18、 AP AUTOSAR 标准开发，面向自动驾驶等高性能计算需求，满足更加多变的通信模式、 汽车互联、高度自动化和自动驾驶领域的应用。NeuSAR 可适配不同指令集的软硬件平台 并对上统一封装接口，并将开发各领域 SOA 化应用软件过程中，所须的基础运行环境和 开发环境接口集中起来并实现标准化，预装在标准化域控里面，提供完善的配套 SOA 工 具链等。东软睿驰通过 NeuSAR 实现 OTA 远程软件升级。2021 年在 AUTOSAR 中国用户组成员单 位共同开发的车用计算机网络 OTA 演示系统中，车用防火墙便是基于 NeuSAR aCore 基 础软件开发的。 3.3. 软件定义汽车，利润

19、中心由硬转软3.软件定义汽车，更多赋能推动价值量增加软件定义汽车：软硬件解耦趋势下，软件能更新、能有更多赋能，价值量势必增加。“硬 件预埋”浪潮下，汽车软件功能不断增加、OTA 需求持续提升，这不仅带来汽车软件代 码量的提升，更对软件性能提出更高要求。McKinsey 预计，全球车载软件市场规模持续 提升，2030 年有望达到 4690 亿美元，2020-2030 间实现 7%的 CAGR。Association for Computing Machinery 数据显示，2000-2010 年间，整车软件价值量与硬件价值量比值已 从 20%：80%提升到 38%：62%，且操作系统和应用软件带

20、来软硬件整体价值量提升。随着软件定义汽车的深入，除中间件外，操作系统及虚拟机的重要性也进一步提升。汽 车电子电气架构在不同阶段对操作系统就呈现出不同的需求。“域集中”阶段对操作系统 的需求主要集中在两个层面:重开放、兼容和生态，以及重安全、实时和稳定；跨域融合 以及中央计算平台阶段，将整合实时性、安全等级、性能等存在不同要求的域控制器， 或将其合并到中央计算单元，则需要一个既能满足实时计算要求、又能兼顾性能的单一 操作系统。虚拟机管理程序方面，电子电气架构在域集中阶段对软硬件隔离的需求，如 智能座舱域的一芯多屏多系统趋势，助推了虚化技术的应用。整车商业模式变革：“Tier 0.5”供应商成关键

21、生态位，吸引多方企业入局软件定义汽车背景下，互联网科技企业、整车厂各有所缺。1）互联网厂商（百度、阿里、 腾讯等）缺乏硬件开发能力及与车厂合作的经验。互联网厂商以其完善的应用生态和极 强的底层系统开发能力为优势，加速布局智能车行业。互联网巨头在车载娱乐应用软件 等软件生态上占据绝对优势，然而，对硬件集成开发的经验是它们所缺少的。2）整车厂： 造车新势力（小鹏、蔚来、华为等）硬件能力不足、难以将软件开发与传统车机制造 融合。造车新势力软件研发能力相对较强，但缺乏汽车电子方面的积累、也不具备传统 整车厂生产制造、供应商管理的能力，难以实现传统车机制造与软件开发之间的跨领域 融合。传统整车厂（宝马、

22、大众、吉利等）软件开发能力不足。传统车企拥有成熟的 汽车研发、生产、供应链体系，但软件开发能力不足，也没有互联网公司广泛的应用生 态。降低成本、缩短新车型开发周期等需求推动汽车“模块化”进程提速。汽车模块化平台 是指以模块的方式设计组装汽车的各部分子系统，将汽车的各部分总成以模块的形式进 行标准化设计和生产，最后再根据不同车型的定位进行“组装”。汽车模块化平台打破了 传统汽车平台只针对一个级别车型的限制，降低研发和生产成本、缩短新车型开发周期 等优点的同时，还有助于质量标准统一、提高产品整体实力。在 2012 年大众推出 MQB 模块化平台以来，国内、国际车企都纷纷发布了自己的模块化平台，覆盖

23、多个级别、多 种车型。随着新能源汽车产业高速发展，目前大部分企业已推出或计划推出电动车专属 平台，汽车模块化进程提速。整车商业模式变革催化新生态位“Tier 0.5 供应商”成型。模块化背景下，整车零部件的 关键领域可被分为动力模块、自动驾驶模块、智能座舱及智能网联模块。部分互联网厂 商及造车新势力受限于硬件开发能力及整车制造经验不足，难以完成全模块的自研自制， 倾向于将其外包给“Tier 0.5”供应商生产，以节省成本、迅速开拓市场。与传统 Tier 1、 Tier 2 级供应商相比，“Tier 0.5”供应商生态地位更高，不再高度依附于上游需求，其 To B 属性减弱、平台性增强。传统供应

24、商是特定 OEM 的零部件供应商；Tier 0.5 供应商则是 面向服务的系统方案解决商，其开发对象变为终端服务场景，提供的解决方案可以作为 平台提供给任意 OEM。互联网企业、主机厂及供应商纷纷入局 Tier 0.5，是“软件价值量提升”成为市场共识的重要佐证。Tier0.5 这一全新供应商定位成为整车厂与上游之间的关键纽带，向上提供部 分集成的软硬件，向下提出定制化需求。目前，1）具有软件研发优势的互联网企业和 ICT 企业已提前布局：华为与北汽合作的“极狐阿尔法 S 华为 HI”车型搭载了华为全栈智 能汽车解决方案（包括鸿蒙 OS 智能座舱系统、高阶自动驾驶 ADS 系统等），已于 20

25、21 年开启预售。除互联网企业外，2）传统主机厂已加速向上游软件环节布局：大众汽车在 2020 年 6 月创建了全新的 Car.Software 软件部门，计划招聘软件相关人员近 5000 人，并 宣布未来 3-5 年内在软件组织架构方面整体的投入 70 亿欧元；丰田是宣布将成立一家新 控股子公司和两家运营子公司，专注于自动驾驶、操作系统及高清地图等软件业务的开 发。智能座舱产业链：部分传统 Tier1/2 供应商具备 Tier 0.5 能力，竞争优势明显我们认为 Tier 0.5 合作模式形成后，整车行业将有以下发展趋势：1）To B 的属性减弱， 开发对象从传统汽车厂商变成具体的使用场景；

26、2）行业对 Tier 0.5 厂商的顶层设计能力 和集成能力要求提高，很多传统的零部件厂商不具备优势；3）Tier0.5 厂商的产品平台性 增强、可以结合客户的需求进行更改。上述发展趋势带来 Tier0.5 厂商所能提供的价值提 高，再考虑到 tier0.5 这一生态位在新产业链中的关键性地位，Tier 0.5 厂商整体议价能力 提升，整车利润中心由硬转软。 智能座舱领域，Tier 0.5“座舱解决方案提供商”成产业链新宠，部分传统 Tier1 供应商 竞争优势明显。智能座舱产业链中，上游零部件厂商需求向下延展，下游整车厂商需求 向上延伸，纷纷抢夺 Tier 0.5“座舱解决方案提供商”的位置

27、，主要竞争厂商集中在传统 整车厂、互联网公司与传统 Tier 1 级供应商。相较于其他二者，部分软硬件能力兼备的传 统 Tier 1 供应商优势明显。相较于传统整车厂，他们具备提供专属操作系统的能力；相较 于互联网公司/造车新势力，他们具备提供座舱域控制器解决方案的能力及与车厂合作的 经验，且更容易获取核心基础数据。此外，传统系统集成商在适配域控制器芯片、电子 元器件及操作系统等的软硬件集成开发能力优势显著，可满足未来智能座舱使用一颗域 控制器，支持多个操作系统，以达到高度集成的要求。Tier 2 供应商亦有望站上产业链核心地位。原本处于 Tier 2 位置的算法企业、芯片企业、 中间软件层供

28、应商，通过强化软硬件协同开发能力，实现硬件资源、系统及功能软件的 全面整合，并兼容产业链上下游的多元需求，可为 Tier 1 带来必要的软硬件支持，逐步从 一个二级子供应商向一级、甚至 tier 0.5 跃升，随着智能网联发展站上产业链核心地位。 国内一批软件密集型的电子硬件、半导体硬件厂商如东软集团、德赛西威等，兼备 Tier1/2 能力，有望在产业链中攫取更大的附加值和利润占比，有机会成为座舱领域 Tier 0.5。1）东软集团：与本田合作已形成 Tier 0.5 模式，软硬件能力及优质客源助力新模式推广 东软子公司东软睿驰与本田合作，已形成 Tier0.5 模式。2020 年，Honda

29、 中国与东软睿 驰合资成立新公司海纳新思（Hynex），Hynex 是本田 Honda Connect（智导互联）系统 企划、开发、运营的主体，为多款本田品牌车提供智能网联和数据运营服务。2021 年， 本田发布第三代 Honda Connect，这是 Hynex 成立后收获的首个成果，该系统可实现 “AI 智能助理”、“日常生活互联”、“远程操控”、“OTA 在线升级”等功能，将开始在本 田新车型上陆续搭载。软件起家深耕智能座舱领域，优质客户网助力 Tier 0.5 模式持续推广。东软集团以软件起 家，具备一定硬件能力，既可软硬一体售卖，也可单卖软件、与硬件厂商合作，销售模 式多元。公司深耕

30、智能座舱领域多年，已形成较为成熟的智能座舱整体架构方案。其拥 有包括 IVI 车载信息娱乐系统、全液晶仪表、智能座舱域控制器、车联网模块、全球在线 导航系统等在内的智能座舱系列产品。2020 年内，东软新一代智能座舱产品应用于红旗、 奇瑞等多款新上线车型。其全球在线导航系统完成日产、捷豹路虎等车厂的量产交付， 并先后获得宝腾、长安、长城等车厂的全球量产项目定点，软硬件能力兼备、客户资源 丰富优质助力 Tier 0.5 模式推广。2）德赛西威：硬件起家、域控制器龙头，提前布局提升软件能力 提前布局提升软件能力，与一汽组建合资公司推进 Tier 0.5 落地。2018 年，德赛西威软 件工程师的数

31、量已经占整个研发团队的 67%，2019 年达到 70%，公司认同软件定义汽车 趋势，提前布局提升软件能力。2020 年，德赛西威与一汽投资、富奥公司三方合资设立 新公司“富赛汽车电子”，探索 tier 0.5 模式落地。强大硬件能力、全力布局智能座舱：推动公司向 Tier 0.5 转型。2021 年 9 月，高工智能 汽车研究院发布国产智能驾驶域控制器竞争力排名，德赛西威位列综合排名、量产规模 双第一。2019 年 10 月，公司成立智能座舱、智能驾驶和网联服务三大事业部，其中智能 座舱事业部占了公司大概 80%的份额。德赛西威 2020 年报显示，公司的多屏智能座舱产 品已在广汽乘用车、长城、长安、理想等多家国内领先车企的车型上规模化配套量产， 并持续获得核心客户新项目订单，融合座舱产品及座舱域控制器正步入规模化销售快速 提升的新阶段。2020 年，公司量产了基于 Hypervisor 架构的新一代智能座舱，该座舱域 控制器采用了 QNXHypervisor 和 QNXNeutrino实时操作系统（RTOS），搭载公司最 新的 AR 导航功能，目前已正式应用于奇瑞瑞虎 8Plus 和捷图 X90 车型。公司自身对智能 座舱领域的投入及强大硬件能力，辅以软硬件协同开发能力的强化，或将催化其生态位向 Tier 0.5 跃升。