繼上一篇“軟體定義汽車—箭在弦上的變革”，
本文繼續探讨軟體定義汽車賽道在湧現的機會與應對之策。
1、新賽道将湧現哪些機會
1.1 軟體定義汽車趨勢下産業價值鍊盤點
以智能網聯汽車為例，在軟體驅動下，其産業鍊價值發生了哪些變化。自上而下，可以分為純軟體層、基礎軟體層、工具軟體、以及電子硬體堆棧。從價值鍊角度看，兩端的應用及算法軟體、軟體密集型的電子硬體目前占據着較高的産業附加值，也是主機廠、零部件企業、科技公司争相布局的焦點。中間的基礎軟體是汽車走向軟體驅動轉型的重要前提，而且随着主機廠争取更多話語權、強化自身軟體能力趨勢的興起，基礎軟體在産業鍊中的地位也将進一步得到提升。
純軟體層包括應用軟體和算法軟體。其中應用軟體包括資訊娛樂系統（後來融合了儀表盤、擡頭顯示屏及其他顯示裝置為智能座艙）的人機互動、界面設計，ADAS軟 件（例如自适應巡航、碰撞預警等）、車身控制軟體等等。一些應用軟體背後主要靠各種算法來提供支撐，例如ADAS軟體背後的視覺和圖像處理算法，自動駕駛軟體背後的基于人工智能或深度學習的環境感覺、決策規劃、控制執行等核心算法。
基礎軟體層主要包括作業系統和架構軟體。其中作業系統又分為硬實時和軟實時系統，主要承擔着排程和配置設定車載硬體資源的任務，該領域目前僅有少數幾家作業系統廠商，行業集中度相對較高。架構軟體是一個中間件概念，目的在于将作業系統、傳感器、執行器、計算平台等硬體資源全部抽象化，為上層的應用和算法軟體開發提供統一的基礎軟體接口，避免因作業系統或硬體差異而導緻的重複開發工作。在所有中間件方案中，最常見的是AUTOSAR16，它是由全球主要汽車生産廠商、零部件供應商、軟硬體和電子工業等企業共同制定的汽車開放式系統架構标準。
工具套件具體包括測試、設計和研發等。例如ECU軟體的測試和驗證，自動駕駛系統的仿真測試等。電子硬體堆棧則包括通訊子產品、資料存儲子產品、GPS慣導、傳感器、晶片、控制器等。
1.2 軟體平台的地位凸顯
通過梳理上述産業鍊，我們認為三類軟體及其工具鍊供應商将在汽車産業向軟體轉型的過程中扮演關鍵角色。
- 作業系統軟體
在軟體定義汽車的趨勢下，作業系統的重要性愈發凸顯，并且成為汽車廠商在智能網聯領域戰略布局的核心，也成為新進入科技企業的布局重點。
作業系統根據核心類型的不同，可分為Unix家族、Windows家族、Linux家族（包 括Android）、RTOS家族（包括QNX\Vxworks）等等。不同作業系統因各自的優勢被應用在不同的車載環境中。例如同屬智能座艙域，車載資訊娛樂系統（IVI）更注重消費者體驗、應用生态的豐富性，往往采用Android系統。而儀表盤因其高安全性要求則以QNX為主。自動駕駛系統由于其更高的實時性、功能安全要求，主要采用RTOS，目前主流的有三種RT-Linux、QNX、VxWorks。
在分布式ECU時期，主機廠還隻專注于車載資訊系統，在上述底層作業系統基礎上定制開發專屬的IVI作業系統。例如基于Linux系統的兩個開源項目AGL和Genivi就被主機廠廣泛采用，這兩個平台允許主機廠直接沿用在消費電子/通信行業就被開發的軟體代碼（70%），僅需開發剩餘30%的針對車載場景和差異化體驗的軟體。該模式很大程度降低了主機廠的軟體開發門檻和難度。一些自主研發能力強的車企則走的更遠，聯合科技企業基于開源作業系統定制自有的作業系統，例如AliOS。在此期間，科技公司主要針對某些特定的需求，建立一些特定的架構/中間件供開發者使用，例如DuerOS。
但随着軟體定義汽車的深入，作業系統的複雜性和重要性進一步提升。汽車電子電氣架構在不同階段對作業系統就呈現出不同的需求。例如，在向“域集中”階段，作業系統的需求主要集中在兩個層面：重開放、相容和生态，以及重安全、實時和穩定。而到了跨域融合以及中央計算平台階段，對實時性、安全等級、性能等存在不同要求的域控制器将被整合在一起，或合并到中央計算單元，則需要一個既能滿足實時計算要求、又能兼顧性能的單一作業系統。
由于作業系統在産業鍊中地位的“下沉”，主機廠開始使用開源方式獨立開發作業系統，不再依賴供應商，無需開放核心資料，自己掌握軟體堆棧，通過OTA的方式修複問題或推送新的功能包。2019年大衆宣布巨資投入 VW.OS 作業系統的研發，打造一個能夠相容多個底層作業系統的統一OS平台，實作不同域控制器、不同螢幕之間的智能互動。而在此之前，特斯拉基于Linux開發出自有的實時作業系統（RTOS），可支援IVI系統和ADAS系統。
- 處于應用和作業系統之間的中間件軟體
所謂的分布式中間件，其核心是提供一個分布式的計算和通信架構，對下屏蔽各類作業系統核心的差異，為上層的應用開發者提供标準接口和協定。
Adaptive Autosar和ROS就是典型的作業系統中間件。目前，Autosar開發工具鍊及基礎軟體基本被幾家國外零部件企業所壟斷，包括Elektrobit（被大陸集團收購）、Vector和博世。近期國内企業也開始自己研發工具鍊，例如華為最新釋出的智能駕駛域控制器MDC就支援和相容Autosar标準體系架構，還提供了一套功能完整的開發工具鍊。
在智能汽車時代，中間件的重要性将進一步凸顯。預計在很長一段時間内，智能汽車的軟體系統都将處于多種作業系統并存的局面，随着電子電氣架構的快速演變、系統複雜性持續提升，連接配接硬體底層和應用層的中間件業務存在巨大發展空間。
- 虛拟機管理程式
虛拟化技術的應用很大程度源于電子電氣架構在域集中階段對軟硬體隔離的需求，例如智能座艙域的一芯多屏多系統趨勢。智能座艙域的一個主要發展趨勢是中控屏逐漸和儀表盤、擡頭顯示屏以及其他屏顯裝置融合，控制各類硬體的微控制器都将被整合到單顆晶片内。多屏融合背後的核心需求仍然是降低成本，畢竟單個SOC（單晶片系統，System on a Chip）上運作多個不同安全級别的作業系統最便宜。但每塊螢幕又對應着不同的作業系統，這就意味着智能座艙域需要同步支援QNX、Android、Linux 等多作業系統，是以在實體硬體之上要有一個虛拟化平台以支援各作業系統的運作。是以汽車電子行業引入航電裝置中的虛拟機管理概念，基于Autosar标準之上提出了AUTOSAR Hypervior虛拟機，類似于一個運作在作業系統核心和實體硬體層之間的軟體層，為作業系統提供虛拟硬體平台，使其具有硬體無關性，可以在多平台上移植。目前達到車規級、且實作量産的裝載虛拟機管理程式的産品包括黑莓公司的QNX Hypervisor，Wind River VxWorks，Green Hills INTEGRITY Muitivisor，Mentor Graphics Embedded Hypervisor以及去年被松下汽車電子收購的OpenSynergy。
1.3 從Tier-2到Tier-0.5
未來汽車将是高度機電一體化的智能裝置，由軟體來驅動絕非代表着硬體不重要，相反硬體仍然是軟體功能實作的重要載體。尤其是軟體密集型的電子硬體、半導體硬體将在産業鍊中攫取更大的附加值和利潤占比。
從近幾年的發展趨勢來看，原本處于Tier- 2位置的算法企業、晶片企業，通過強化軟硬體協同開發能力，實作硬體資源、系統軟體、功能軟體的全面整合，并相容産業鍊上下遊的多元需求，逐漸從一個二級子供應商躍升成為主機廠的一級、甚至0.5級供應商，在智能網聯發展時期站上核心地位。
仍以AI晶片産業為例，過去兩年包括英偉達、Mobileye、地平線等國内外晶片企業都對其産品定位、核心能力、銷售戰略做了重要調整。長期以來，衡量一家晶片企業的核心競争力包括有效算力（算力使用率）、算力能耗比（TOPS/W）、成本和量産能力，而從去年的舉動來看，晶片廠商越來越向上遊客戶強調其軟硬體一體化、生态環境、開放的工具鍊等全棧道能力。例如晶片巨頭英偉達的産品戰略就發生了微妙變化，重點宣傳其開放、自由拓展和可自定義的産品特性。去年英偉達釋出了軟體定義自主機器平台DRIVE AGX Orin，這是一套開源的預訓練AI模型和訓練代碼，自動駕駛汽車開發者隻要願意加入這套生态系統，就能通過一套NVIDIA AI工具自由擴充和自定義模型，以此提高其自動駕駛系統的穩健性與能力。
國内晶片廠商也做出了相似調整。地平線最新釋出的車載AI晶片“征程3”除了突出其高性能、低功耗、拓展性強、安全可靠的特點以及對自動駕駛各應用場景算法的深入了解和解決方案之外，還進一步強調其靈活和開放的産品亮點—向客戶開放地平線算法樣例、AI晶片工具鍊，以及進行應用開發所需的全套工具，幫助廠商快速實作産品級應用落地。
在銷售戰略方面，晶片企業除了繼續同一級供應商保持高度綁定之外，一些企業直接同主機廠達成供貨協定。例如在吉利和Mobileye最新的合作方案中，Mobileye一改以往隻向tier-1供應半成品元件的模式，首次負責完整的解決方案堆棧，包括硬體和軟體、驅動政策和控制，并計劃在系統部署後提供持續的軟體更新服務。通過繞過tier-1，核心硬體廠商不僅有望攫取更高的利潤，還将獲得更高的行業話語權。
AI晶片企業在智能汽車産業鍊中角色的變化
2、産業鍊上不同企業該如何應對
2.1 主機廠理性評估，按能力布局轉型
自去年起，全球汽車産業就開始了向軟體轉型過程。同過往幾次變革不同的是，汽車産業一貫所依賴的共享成本共攤風險的“聯盟模式”被進一步打破，逐漸向垂直整合發展。另外，轉型深度也呈現出前所未有的程度，已經下探至主機廠的産品開發流程、組織結構和供應鍊網絡。
大衆汽車是傳統整車企業的代表，其斥巨資組建軟體研發團隊（并從集團中獨立出來）、自研作業系統等底層軟體基礎設施，無論是轉型廣度還是力度都走在主機廠陣列中的最前面。特斯拉則是新造車企業的典型，從應用軟體、作業系統到AI芯 片，車載中央計算平台，均選擇了高度自研和垂直整合的模式。
我們認為，主機廠需要根據自身業務體量、研發實力、現金流狀況、曆史包袱等都多方面因素選擇适合自己的轉型路徑。在這點上，量産品牌和豪華品牌、燃油車和電動車企将做出截然不同的轉型選擇。德勤根據已公布的企業變革舉措，并結合未來趨勢的判斷，總結出主機廠向軟體轉型的四種路徑。這四種路徑基于主機廠對于軟體能力的主要能力和軟體能力的寬度，分布在四個象限中。首先，右上象限代表了最激進且最徹底的轉型路徑。這一路徑的主要特點是建立全棧道的技術能力，從軟體架構、軟體開發到軟體工程等；并積極推進垂直一體化。其次，右下象限代表了相對激進但不徹底的路徑，即在一到兩個核心技術上重點突破，專注于“邊際收益明顯高于邊際成本”的領域，花精力圖六：主機廠向軟體轉型的四種路徑圖資料來源：德勤研究去提升消費者使用頻率最高、最能帶去實際使用者體驗改善的地方。左上象限代表了一種溫和的轉型路徑，即主機廠一方面組建自己的軟體團隊，另一方面積極同科技企業、網際網路公司建立合作聯盟，在自身擁有成熟的軟體開發能力之前，基礎軟體、軟硬體架構方案仍依賴tier-1或新興軟體企業。最後，左下象限則是保守路徑的代表，即主機廠繼續采用典型的外包模式，将軟體開發任務交給tier-1。
主機廠向軟體轉型的四種路徑圖
2.2 零部件企業“兩頭受擠”，最好開啟自我變革
自新四化趨勢興起以來，國際零部件巨頭便開始為向軟體領域發力，并主要集中在三個方向：
第一、建立更全面、彈性的軟硬體內建能力，在核心軟體上逐漸從外包轉向自研；
第二、調整人員組織架構以更好的适應軟體開發節奏和周期；
第三、業務轉型，探索新的商業模式。
零部件廠商的強項在于內建能力和量産經驗。但在“軟體定義汽車”的驅動下，零部件廠商的核心能力變為“開放”、“相容” 和“生态”。以智能座艙為例，Tier-1擁有成熟的域控制器嵌入式軟體開發和硬體內建方案，但無論是行業發展趨勢還是來自主機廠新的需求，都要求tier-1企業開放其域控制器的開發，允許廠商自定義應用和功能，支援異構多核的作業系統、基礎軟體可複用和可移植，搭載性能更強的計算硬體等等。上述種種都意味着tier-1需要建立更全面、相容的軟硬體內建能力，并開放其供應鍊生态網絡，同核心子系統企業進行深度綁定以縮短适配周期。
其次，同主機廠一樣，零部件企業也面臨組織架構的調整壓力。去年7月，全球零部件巨頭博世宣布将汽車軟體部門和電子部門進行合并，建立了智能駕駛與控制事業部，新事業部主要由來自汽車多媒體事業部，動力總成解決方案事業部、底盤控制系統事業部和汽車電子事業部中負責密集型軟體開發和跨域電子系統開發的技術人員組成。其競争對手大陸集團在2019年便啟動了全球組織架構的調整，并于2020年初開始執行。新的架構下，“汽車技術”與動力總成和橡膠技術被單獨劃分出來，其中“汽車技術”子集團下又分兩大事業群：分别為自動駕駛及安全事業群和車聯網及資訊事業群；另設中央汽車研發部門，涉足研發及工程開發，同時探索面向未來5-10年的前瞻技術開發與目前的基礎性研發，為兩個事業群提供支援，并充分發揮雙方的通力協作。
最後，軟體将全方位影響零部件廠商的收入模式。過去基于物料成本核算的一次性硬體銷售模式将不再适用，軟體開發的邊際成本趨于零，而且軟體收費形式多元、可貫穿于産品生命周期始末。首先，在量産前，汽車軟體的主要收入來自于一次性工程項目開發費用和軟體許可權費用：前者是根據tier-1或主機廠需求，進行專項軟體設計與定制化開發并最終向客戶傳遞開發成果而收取的費用，在開發過程中收取；後者則是向使用了軟體公司自主擁有的軟體産品（系統或開發工具）收取許可費。在量産後，軟體收費形式轉為“版權費”（Royalty fees）、“技術服務費”和基于FOTA的軟體更新費等。其中版權費是根據客戶使用的功能子產品IP數量，再結合出貨量收取單車版權費用。對于汽車軟體企業來說，未來還可以像如水電等基礎設施服務一樣可持續性收費，例如SaaS模式。
對傳統零部件企業而言，軟體數量/價值占比的提升對其盈利模式帶去的一大痛點在于無法精準的計算出單車軟體成本，是以不能像銷售硬體一樣基于上遊原材料成本的核算将其毛利率控制在一個穩定水準；此外作為系統內建方，零部件廠商很難擷取産業鍊轉型中最大的附加值部分。Tier-1對上承接主機廠的定制需求，對下則向第三方軟體企業購買專有的開發工具或系統，并支付定向開發工程費用（參 考Mobileye早期的商業模式）。而軟體天然擁有較強的定制屬性，這也使得費用無法标準化，并讓一級供應商逐漸失去定價的主導權。目前，Tier-1企業仍在探索适合軟體定義汽車時期彈性、靈活的收費模式，例如全球零部件巨頭博世表示，未來既可以單獨賣軟體或單獨賣硬體，也可以是軟硬體一起出售。
2.3 汽車軟體公司機遇和挑戰并存，靈活定位釋放價值
如前文提到，伴随着EE的架構重塑等其他趨勢，軟體企業在未來軟體價值鍊中地位逐漸提升：包括應用軟體、基礎軟體、安全測試驗證軟體等。但也必須認識到，汽車軟體開發不可避免會遭遇一些客觀上的挑戰：首先、車載軟體擁有較高的進入門檻：随着汽車電子化、智能網聯化的不斷發展，以及全球市場對汽車安全性能要求日趨嚴格，汽車電子電氣相關功能安全的國際标準ISO 26262被制定出來。滿足該标準中的高安全等級“ASIL-D”适用于ADAS/自動駕駛系統）對軟體企業的安全技術、開發工藝都提出了相對嚴苛的準入要求；而且整車企業對于供應商的篩選嚴格，不僅要求功能安全、系統穩定、可靠，并要求企業在汽車産品全生命周期都能提供技術支援，幫助主機廠處理危機。其 次、汽車軟體缺乏一個清晰的定價模式，如果參照消費電子産業，軟體按照價值收費（即消費者支付該産品或服務的意願高低來定價），這就和目前主機廠的戰略相悖。目前主機廠将ADAS/自動駕駛技術視為核心資産和能力，願意付出較高溢價；但像IVI和地圖等應用更多被視為商品化的軟體産品，使得這類軟體開發企業的議價能力不高。再次，軟體開發需要前期的巨額資金投入，後續能否随着規模效應實作更高經濟效益還未可知。最後行業缺乏統一的軟體架構标準也是未來汽車軟體供應商需要面臨的一大難點。
但無論如何，軟體企業所面臨的機遇大于挑戰，新進入的汽車軟體企業/網際網路公司可以基于自身能力定位、上遊需求比對等因素，采取以下三種釋放價值的機會：
強調全棧式軟體能力：為應對軟硬體分離趨勢下研發勢力較強的主機廠尋求半自主研發的需求，新晉軟體企業可強調的一點優勢在于全棧式的軟體布局能力和相容開放的工具鍊，進而滿足主機廠既想自主開發又希望成本和風險可控的初衷。
突出快速市場化的能力：對于已開始嘗試單獨招标軟體供應商的主機廠，軟體企業則需要突出其高效率的産品化或商品化的解決方案能力。
綁定核心硬體企業融入汽車供應網絡：盡管一些大型軟體和算法企業自去年起全面向軟硬體一體化轉型，收購底層硬體企業或自研硬體，期望成為自動駕駛/智能網聯階段新的Tier-1，但對于中小型汽車軟體開發企業而言，最具競争力、且最高效的市場進入戰略是同上遊核心電子硬體廠商深度綁定。早期的Mobileye便是通過捆綁Tier-1企業才得以間接進入主機廠的供應網絡；智能座艙軟體則依靠和處理器廠商建立緊密的合作關系切入供應鍊。