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智能时代,中国汽车软件“群体崛起”,成芯片生态核心 | 老兵戴辉

来源:爱集微

#老兵戴辉#

#汽车软件#

7天前

小小病毒太猖狂。现在成功搞个大会,就像是中了个大奖。

首届集微汽车半导体生态峰会因为疫情推迟两次,终于在2021年的12月24日于上海浦东得以完成。事不过三。老杳认为:生态很重要。

科技老兵戴辉最大的感受就是:智能时代到来后,中国汽车软件和世界先进水平基本同步,即可帮助汽车业扩大销售,又可带动芯片产业的发展。有芯还要有“灵魂”,魂就是操作软件、中间件(如SOA面向服务的架构)和广泛的应用软件。

一、“软件定义汽车”时代到来!

“软件定义汽车”的说法已经甚嚣尘上了!预计到2030年中国软件定义汽车市场规模将突破823亿美元。

图注:上汽零束科技梅近仁介绍“软件定义汽车”时代

图注:诚迈科技叶丽伟介绍智能汽车软件

智能化时代到来,这是一场技术革命,中国汽车业赢得了弯道超车的宝贵机遇。中国本土汽车软件产业功不可没。

说起来很有意思,通信老兵戴辉研究历史,发现手机对汽车行业的影响很大。

06年开始,山寨机时代兴起,联发科和展讯推动了TURNKEY SOLUTION提供了一揽子软硬件解决方案,国内也随之有了手机操作系统软件产业。3G/4G兴起后,高通充分借助了中国成熟的手机底层软件产业,搞了QRD(高通参考设计),也提供一揽子手机解决方案。

高通从2014年开始跨界进入汽车智能座舱领域,2014年1月高通推出其第一代汽车智能座舱平台骁龙602A。当时的市场上,座舱电子技术比较Fragmented(支离破碎)。高通采用了手机业成功经验,选择和中国软件产业战略合作,提供了智能座舱的一揽子软硬件解决方案,大大推动了智能座舱产业的发展。本土汽车软件产业一起获得快速发展并走向世界。参加本次峰会的诚迈科技便是中国手机和汽车底层软件的代表公司,见证了这个时代。

高通孙刚认为:中国车厂的强势崛起,实际上跟手机崛起有相似之处。现在新技术的演进速度越来越快,而且中国车厂速度要快于欧美车厂。中国市场有一个鲜明的特点,即车厂众多、需求众多、迭代快速,如在汽车通讯上,4G技术从2012年推出后的2-3年,采用这一技术的车厂只有两家;而当5G推出后的两三年,已在超过18家车厂中得到上车,其中大多数为中国车厂。

图注:高通孙刚介绍汽车半导体战略

未来30年是万物互联的时代。在这个时代里,基于原来通讯和计算领域(所谓ICT科技)的芯片技术,可以衍生出很多产品,车载正是其中的细分市场之一。安谋(ARM)、高通、华为等的发展历史都是如此。

图注:安谋科技(ARM)在大陆研发NPU(神经网络单元)

国产汽车SoC(系统级芯片)在积极追赶,也很注重与本土软件生态的合作。芯驰CEO仇雨菁曾介绍,对SoC芯片而言,要想成功,光做芯片远远不够,还需要构建软硬件生态。以软件为例,围绕芯片的第一层是操作系统,往外延展是中间件,再往外延展是算法,如语音算法、导航算法、DMS算法、ADAS自动泊车算法等。芯片公司要将这些细节都进行适配,客户直接使用,就可以快速实现量产。

汽车上的人工智能软件则是另外一个领域,最早做起来的是MOBILE-EYE(现在属于INTEL),成功策略是软件和芯片耦合(目前已经开放)。本次参加峰会的纵目科技和魔视智能业等AI软件公司,利用本土海量数据深度学习,提供了上面芯驰提到的DMS(驾驶员监测)与ADAS(高阶辅助驾驶)等软件,而且符合目前主流的软硬件分离策略。

图注:黑芝麻杨宇欣表示,芯片成功需要完整的生态,黑芝麻采用软硬件分离策略

曾长期在手机设计公司工作的爱集微陈云荣认为,这和当年联发科/展讯做山寨手机SoC起家一样,本土汽车SoC也有望和国内先进的软件能力合作而突围成功。

汽车半导体生态峰会上,好几家公司都不约而同地秀出了一张类似的车载电子电气架构演进图片。中兴通讯是传统ICT(信息通信科技)厂家,早早进入了手机和车联网领域,也有同样的理念。

图注:中兴通讯张效宇讲述的电子电气架构演进图

传统汽车采用分布式电子电气架构,有数十到上百个不同的ECU(电子控制单元)。智能网联时代到来之后,域集中或者跨越集中式电子电气架构正在加速来临,最终将向基于中央计算机的集中式电子电气架构演进。在这一演进的过程中,软件始终是不可或缺的关键环节。

如同过去几十年底盘平台化趋势一样,国内外汽车巨头们纷纷推出全新的整车平台和新一代电子电气(E/E)架构,简化了传统整车平台的硬件,并且强调采用软件打造差异化优势,从过去围绕“底盘+动力系统”转变为以“电子+软件”为中心并适配不同的底盘和动力系统。

在未来汽车架构当中,域控制器的应用或者进入到中央计算单元的阶段,高算力成为基础。软件正在日益成为汽车产业链新一轮市场争夺战的中心。

未来的智能汽车可望有多个域,如智能座舱域、智能驾驶域、车身控制/动力域等。域控制器(DCU)作为未来汽车运算决策的中心,其功能的实现主要依赖于主控芯片、软件操作系统及中间件、应用算法等多层次软硬件的有机结合。在未来整个汽车电子电气架构变革中,底层软件的复杂程度和难度将极大地增长。

OTA商业模式是软件定义汽车的一大助力。景略半导体郑联群以特斯拉新近更新的轮胎磨损检测功能为例指出,小小的功能升级背后蕴藏着巨大的技术和商业模式变革,去年特斯拉通过OTA模式获得的营收就超过了10亿美元。未来汽车E/E架构会越来越集中,会看到多个SoC芯片负责不同区域的控制和功能,并通过车载以太网进行连接,预计高端车型的连接节点将超过100个。

图注:景略郑群辉认为,OTA和SOA等新软件思维,需要众多的以太网连接

很多国际TIER 1(一级供应商)都在大陆设立了研究所并投资国内企业,如博世,重要原因就是大陆的智能汽车和智能化生态发展迅猛。

罗兰贝格合伙人时帅认为:谈到当下的汽车产业,绕不开软件定义汽车,而软件定义汽车背后有两个重要的驱动因素。

一是车载软件的集成复杂度大幅提升。由软件驱动的创新领域包括汽车互联功能、自动驾驶、动力总成电气化。

第二大因素是半导体与软件技术快速创新,例如多核SoC、AI芯片、高性能车载以太网络,更加服务导向的软件架构与功能实现,以及云端集成和网络安全技术等等,这些科技的发展将带来未来集中式计算平台和端到端软件平台的发展,它将降低集成复杂性和成本,并赋能第三方服务实现商业化变现。

总体而言,在软件定义汽车的技术驱动下,电子电气架构将引领全新的整车架构与集成,同时,主机厂包括零部件供应商未来将打造支持服务生态的软件平台。

国内也有OTA方案提供商如艾拉比,提供专业的OTA升级与应用管理技术,使得汽车主机厂可以为车主提供OTA服务。

二、传统汽车电子控制器(ECU)软件历史悠久

汽车是人类文明的结晶。汽车电子是过去几十年全世界最聪明的脑袋一起开发出来的,汲取了众多惨痛的交通事故的教训。

传统汽车是分立式E/E(电子电气)架构,一辆车从几个ECU发展到几十个甚至100多个ECU(电子控制单元)。MCU(微处理单元)要连接各种传感器,通过汇编语言或高级语言对MCU进行编程,软件和算法是很重要的。

现在国内很多入门级的家用轿车也装备了ABS、ESP、AEB、胎压监测等汽车电子安全设备,拯救了很多生命。西方的TIER 1(一级供应商,标杆是博世)是标杆企业,在国内也有研发和生产基地。

上汽旗下的零束软件科技梅近仁回忆,在2000年以前,国产汽车里的电子部件很少,主要是收音机等,相比国外的汽车业是有很大差距的。2004-05年,国内汽车产业开始引入发动机电喷、自动变速箱、制动系统等技术。为了解决动力总成系统和底盘系统整合,引入了国外的分布式电子电气(E/E)架构,一辆车里面的电子控制器也就四五个,还是8位机。后来,ECU数量也逐步增长起来,应用的MCU除了8位机以外,也有了16位和32位MCU,直到今天。

记得本世纪初,我学车的时候老师还在告诉我们要点刹,06年买第一台车(富康)的时候,就有ABS防抱死制动系统了,紧急刹车就是一脚到底好了!我09年买第二辆车的时候,市场上还没有听说ESP(车身稳定系统)这个词。这个ECU就是10年才由博世发展起来的,是一种主动行车安全措施,可较大程度避免侧滑。

ECU是汽车电子的基础,将在车身、底盘和动力领域长期存在。

新能源汽车的比例在新车中越来越高,2021年达到了20%左右,而2019年还只有5%。新能源汽车相比传统燃油车,将采用更多的电子控制单元ECU。

传统电动车大厂都在自己开发“三电”(电驱、电控、电池管理)的整体电子电气架构,里面包含不少的ECU。北汽新能源工程研究院梁海强在峰会上做了简要介绍。

国内业已开始ECU软件的研发。举个例子,2008年,富士通南大研究所就开始搞柴油机电喷系统的研究。2013年,富士通半导体的MCU业务出售,后辗转归于英飞凌。曾工作于此的周志华等人于2014年创立南京美均电子开始做ECU的开发,核心就是底层软件,并适配了瑞萨、恩智浦、英飞凌三大MCU体系,也在对国产MCU进行验证。其角色是TIER 2,直接客户主要是TIER 1,最终客户则是不少国内的车厂。下图是一个某TIER 1的电子水泵,里面的控制器由美均电子研制,采用了NXP的16位MCU,核心的工作之一就是写软件。国内车厂迭代速度很快,本土企业可以迅速修改软件来响应。

图注:用于电子水泵的控制器(美均电子)

“缺芯”的大背景下,车厂都出于“保供”需要,积极验证国内芯片。这是一个千载难逢的机遇,国内的汽车芯片也几乎从0开始,快速进入市场验证阶段。

有些地方安全等级要求不高,如车窗、天窗、座椅、车灯、后备箱、雨刮器、空调、氛围灯等,无论是软件还是芯片,国内都在积极导入。

车身、底盘和动力领域,安全等级要求很高,与行车人身安全密切相关,而且主要是用作“控制”。采用的芯片(MCU和传感器)主要还是来自西方,采用成熟制程,尽管供应很紧张,但只要出的价格够高,现货市场还是可以高价买到。

关于MCU的编程,科技老兵戴辉要吹下牛逼。在90年代初就学习了8位单片机(就是MCU)和16位机的汇编语言编程,好汉不提当年勇啊。单片机最初在消费电子和工业(如华为徐文伟在程控交换机开发)上广泛使用,并用到要求更高的汽车领域。

三、上汽零束:全栈解决方案引入SOA中间件

上汽零束配合上汽集团开发了第一代和第三代电子电气(E/E)架构,加速其对电子架构进行更进一步的融合,为的是把更多的软件开发转移到OEM(就是整车厂或主机厂),使OEM迭代速度进一步加快,这也是契合市场需求,因为以前开发一个车型的周期基本要三年,现在基本都控制在大概18个月内。即将推出的智己汽车就已经采用。

零束梅近山的发言中,我最感兴趣的是“SOA云管端一体化软件平台”。

SOA向下可兼容异构OS(如安卓、LINUX、QNX),向上提供应用API(应用编程接口),提供了软件开发IDE环境,实现应用可移动、可插拔,持续打造汽车专属应用生态,并确保未来的智能网联汽车可以轻松实现OTA等功能。对最终用户就是我们这样的车主而言,则可以实现服务与软件灵活组合,实现可订阅式服务,满足千人千面的用户需求。

补一下课。SOA (Service-Oriented Architecture) 的意思是面向服务的架构,这是一种软件中间件,同时是一种软件设计的思想,在IT领域有了很多年的发展和应用。通过标准化的服务接口,松耦合的服务机制及可扩展性的服务特性,结合未来以高性能计算平台“域控制器”为核心的集中化电子电气架构,将成为未来汽车领域“软件定义汽车”、“科技驱动创新”、“数据驱动服务”的技术基础。下图是我找到的大众车载中央计算机基于多芯片的架构,就是采用SOA软件结构。

图注:大众汽车的架构SOA在VCC中的实现

四、诚迈科技:为操作系统和中间件等底层软件提供服务

手机的芯片算力固然重要,但操作系统等底层软件也非常重要,这个大家都知道,两者是不可分的。联发科山寨机芯片的一揽子解决方案奠定了成功经验。

诚迈科技从本世纪初开始,积极参与联发科、高通、展讯、海思等推动的手机TURNKEY SOLUTION(一揽子解决方案)的底层软件业务,并顺势进入了汽车智能座舱领域。智能座舱是智能手机的延伸,是新一代的连接和交互方式。

诚迈科技的定位是智能网联汽车的软件开发商和服务商,深耕各种操作系统和中间件,解决汽车OEM量产过程中最为复杂的软件问题,让主机厂及Tier1专注于汽车本身功能优化以及做好用户体验。操作系统及中间件主要负责对硬件资源进行合理调配,以确保各项智能化功能的有序进行。

诚迈科技将运用自身的软件优势,将底层中间件和操作系统打通,帮助汽车主机厂大幅缩短开发周期和节约开发成本。

操作系统上,诚迈已经在Android、QNX、AliOS、Linux等OS上深耕多年,也可支持鸿蒙OS。

图注:诚迈叶丽伟讲述产品线之一的智能座舱业务布局

科技老兵戴辉感慨,以前一颗处理器上只跑一个操作系统,现在一颗处理器上通过虚拟化层之后,可以同时跑多个不同的操作系统,如QNX(全球最大汽车实时操作系统RTOS)、LINUX、安卓等。16年1月,去拉斯维加斯CES的路上,我邻座就是QNX大中华区GM张人杰(现大众问问CEO)。刚刚得到消息,熊谱翔(江湖人称熊大)创立的RT-THREAD也进入了汽车RTOS行列。京华科讯也是国内最早的虚拟化技术企业之一。

图注:作者戴辉于渥太华QNX总部外

中间件上,诚迈科技基于主流AUTOSAR协议栈,可提供满足SOA架构下的AUTOSAR软件中间件,让OEM企业不再受困于芯片及底层AUTOSAR软件的研发和升级维护。

诚迈在汽车软件生态上超前一步,回过头来有效地拉动了本土芯片SOC公司的发展,双方合作甚至超前到芯片设计前期非常重要的SPEC定义之中。

诚迈与宝马汽车成立了合资公司,进行本土化软件定制,如适配鸿蒙和ALIOS,并和本土汽车生态连接等。

中科创达、东软睿驰、润芯微等公司也提供了类似的业务。

五、中兴通讯:基于核心ICT能力推出GoldenSAR平台总体框架

汽车传统上以机械为主,IT(信息科技)和CT(通信)在不断渗入。高通、华为和中兴都是从通信信息科技进入汽车领域的企业。

中兴在ICT领域有多方面的强大基础能力,中兴也很早就进入了车联网、汽车、电池等领域。中兴于去年初整合内部资源成立了汽车电子业务产品线,并与上汽和一汽等主机厂合作。

峰会上,中兴通讯张效宇着重介绍了汽车电子GoldenSAR平台总体框架。

GoldenSAR平台采用分层架构设计思路,包括基础软件平台AUTOSR和SOA框架中间件(SOA Framework Middleware);GoldenSAR是分层、开放、可扩展平台,支持OEM和Tier1协同配合开发。

图注:中兴通讯张效宇介绍产品之一的GoldenSAR

六、人工智能:基于深度学习的高级辅助驾驶系统

百度阿波罗、多家robotaxi公司、华为MDC等展示的都是乘用车无人驾驶。不过,因为种种因素所限,无人驾驶(L4或L5)还需要一些时间。 国内造车新势力紧追特期拉,也推出了类似“辅助自动驾驶”的功能,都只说自己是L2.99(依然需要驾驶员控制)。

有意思的是,市场上出现了一批新兴创业公司,提供高阶辅助驾驶技术,支持传统乘用车与商用车、工具车等实现程度不一的高级辅助驾驶(ADAS)功能。

图注:纵目科技唐纵介绍辅助驾驶和自动驾驶业务

纵目科技是一家自动驾驶和高级驾驶辅助系统(ADAS)产品及技术的提供商,基于泊车算法能力、毫米波雷达、超级波雷达、摄像头及完整的系统设计能力,依据终端客户不同诉求,建立不同业务场景,对产品与芯片进行深度整合,开发行车、泊车、行泊一体的智能驾驶应用方案。

魔视智能虞正华也出席了峰会,魔视智能是”嵌入式人工智能自动驾驶赋能者”,当前阶段面向乘用车和商用车的量产车提供了基于摄像头和雷达的感知技术方案,帮助车辆实现车道偏离预警、前向碰撞预警、紧急制动、自动泊车等高级驾驶辅助功能,并向L4自动驾驶持续升级。

图注:魔视智能虞正华(中)与爱集微陈云荣及作者戴辉

人工智能发展历史也很有意思。94年我在东大图像室做毕业设计,有老师就在用模式识别的方法做印刷体数字和染色体的识别。大概是2010年,TI的摄像头芯片里集成了车牌号码识别算法,基于DSP。后来,海思的摄像头芯片里集成了北大赵勇教授团队开发的车牌号码识别算法,采用更加廉价的ASIC方式,基于模式识别和特征分析的基本原理。很多公司看起来是硬件或设备,其实核心是软件算法,如本人顾问的明锐理想AOI,就服务于特斯拉宝马丰田博世以及比亚迪等国内大厂。

随着算力大大提升,深度学习(deep learning)在北美获得突破,2015年GPU大会、2016年CES,科技老兵戴辉见证了这个伟大的技术革命。遗憾的是,没有买股票,我和一同与会的朱俊都扼腕痛惜。

图注:2015年,作者戴辉访问英伟达

以色列MOBILE-EYE是最早在ADAS领域起家的公司,后为INTEL私有化收购。成功策略是强调软件和芯片捆绑,并要对行车数据进行分析,进入了大部分主流车厂。特斯拉采用MOBILE-EYE进入市场后,开始自研,并成为很多车厂的趋势。痛定思痛,MOBILE-EYE近来也表示将解耦,开启开放之路,并将重新独立上市。

人工智能也在中国大陆风起云涌,包括安防人脸识别、美颜手机、汽车辅助驾驶等领域。大量涉及隐私的数据在本土产生,在本土进行深度学习也成为了必然。

中国大陆的ADAS软件企业群体崛起,服务中国大陆的本土汽车产业。从事ADAS业务的还有业界戏称为大小眼的MAXIEYE和MINIEYE,以及中科慧眼等一批优秀的公司。

在算力和深度学习算法的基础之上,数据和应用成为了人工智能发展的核心,而这在中国是不缺的。

七、结语

本次峰会中,上汽、北汽、本土芯片和生态的供应链伙伴一起闭门交流,有了这张难忘的合影。

图注:汽车供应链交流会议部分与会人员合影

让我们张开怀抱拥抱这智能时代,有歌《男儿当自强》唱到:

傲气面对万重浪

热血像那红日光

胆似铁打 骨如精钢

胸襟百千丈 眼光万里长

我发奋图强 做好汉

做个好汉子 每天要自强

热血男儿汉 比太阳更光

让海天为我聚能量

去开天辟地

为我理想去闯

(校对/范蓉)

责编: 爱集微

戴辉Steve

作者

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