汽车芯片操作系统车机芯片和自动驾驶芯片

深度 | 2022-10-14| 85

图片来源:全国商报魏冠宏摄

10月11日，9月汽车销量排行榜出炉。乘联会公布的数据显示，9月乘用车市场零售量194.7万辆，其中新能源汽车61.1万辆，创近5年单月销量新数据，渗透率进一步提升。

“金九”的销售数据显示了汽车“新能源革命”的冰山一角。在这场革命中，伴随着电气化趋势的，还有智能化。

新能源汽车是智能汽车的理想载体。从L9理想的“五屏联动”，到小鹏G9的“5D音乐厅”，所有造车新势力都把智能汽车作为下一步的努力方向之一。

智能联网和自动驾驶的快速落地正在导致汽车价值方式的改变。打好智能化基础需要两个核心技术，一个是芯片，一个是操作系统。

“就车辆操作系统的发展趋势而言，‘缺芯’已经被关注，但‘缺魂’容易被忽视。很多车企都意识到芯片对于汽车供应链自主控制的重要性，但操作系统是比芯片更紧迫、更致命的问题，是决定汽车智能化、网联化成败的关键。”在日前举行的2022全球新能源与智能汽车供应链创新大会上，全国政协经济委员会副主任、原工信部部长苗伟敲响了汽车操作系统的警钟。

“手机操作系统的缺失让我们深刻认识到，在功能性产品向智能化产品转化的过程中，如果没有操作系统，芯片再强，汽车做得再好，都将是建在沙滩上的高楼。”虽然车载操作系统远不如PC和服务器操作系统受关注，但它是中国汽车工业改革下半场的核心技术之一。

现状:车用操作系统还是国外厂商的第三世界。

虽然中国新能源汽车保有量已经超过1000万辆，但国内大部分车企仍然使用安卓系统。在个人电脑时代，Windows占主导地位，在智能手机时代，全球智能手机操作系统主要被Android和iOS占据。如今，在汽车智能化的趋势下，加快建立自主可控的车辆操作系统势在必行。

目前汽车正在向智能化、网络化发展，软件是汽车智能化的核心。根据麦肯锡的预测，未来汽车软件的价值有望快速提升。“到2030年，汽车软件的价值将达到30%，届时全球汽车软件市场将达到840亿美元。”

操作系统(OS)被喻为“汽车的大脑”，智能操作系统是汽车下半场竞争的重要战场。在操作系统方面，分为车辆控制操作系统和车辆操作系统。其中，车控操作系统分为安全车控操作系统和智能驾驶操作系统；车载操作系统，用于信息娱乐和智能驾驶舱，主要用于控制系统。

目前，国外厂商QNX(黑莓)、Linux(开源)、Andorid(谷歌)是底层汽车操作系统的核心玩家，三大阵营相对稳定。黑莓虽然在手机市场一败涂地，但改用车载操作系统后成为“王者”。黑莓推出的QNX系统现已被奥迪、宝马等众多主流汽车品牌采用。

斑马智行相关负责人近日通过微信接受国家商报记者采访时表示:在智能座舱系统方面，QNX+安卓组合是国内厂商选择的主流方案；在智能驾驶系统方面，QNX占据垄断地位。

图片:视频截图

先说QNX吧。QNX采用微内核架构，因为内核小，所以运行速度非常快，安全性和稳定性高。因此，QNX常用于安全性和稳定性要求较高的数字仪表和智能驾驶系统中。但QNX是非开源系统，具有开发难度大、应用生态弱的特点，需要商业收费。

“目前汽车的嵌入式操作系统对安全性、稳定性、实时性的要求非常严格。凭借这些优势，QNX仍然牢牢占据汽车嵌入式操作系统市场份额第一的位置。”斑马智行相关负责人表示。

相比QNX，先说Linux，它最大的优势在于开源，具有很强的定制化开发的灵活性。通常，人们开发一个新的基于Linux的操作系统，意味着进一步集成中间件、桌面环境和一些基于Linux内核的应用软件。

图片:视频截图

斑马智行的相关负责人也介绍到:“Linux比QNX更强大，组件也更复杂，所以Linux常用于支持更多应用和接口的信息娱乐系统。或者协会致力于将开源的Linux操作系统推广到汽车领域。典型代表是全球最大的汽车Linux联盟AGL(开源共享软件平台)和COVESA。”

最后，Android——一个叫做“Linux发行版”的系统。Android是基于Linux开发的最成功的产品之一。众所周知，Android的应用生态最为丰富，主要应用于移动设备。目前国内车载信息娱乐系统往往基于Android开发。Android的主要优势包括:开源、灵活(原生Android可根据自身需求定制)、可移植性强(Android手机上的APP无需大的修改即可应用于汽车)，有利于国内互联网厂商切入汽车领域，快速建立车载软件生态。但其缺点也是显而易见的，安全性和稳定性差，系统漏洞带来的风险高，技术维护成本高，过度依赖Google。

国泰君安在研报中表示，未来三个底部核心仍是主流。“QNX的市场份额超过50%，Linux有100多个AGL成员。开源的优势吸引了大量的程序员，而Android有Google技术的支持，系统开源成本低。展望未来，Linux和Android的市场份额将逐渐扩大。”

图片来源:每经记者杨霞

突破:开发自动驾驶汽车操作系统的难点是什么？

虽然底层基础OS已经趋于稳定，但是一些国内企业在开发过程中也在寻求一些自主的“突破”，比如中兴、华为、斑马等。

一位资深从业者9月在线向记者介绍了这一“突破”的难度:“从技术难度来看，车载操作系统的内核操作系统对实时性和安全性的要求极高。如果微内核出了问题，汽车无论是驾驶还是驾驶舱都会失灵，这就需要厂商有很深的技术积累。”

即便如此，至少国内企业以不同的技术路线切入市场。目前，斑马智行AliOS和华为鸿蒙系统是国内两大车载操作系统。但整体来看目前的机载操作系统(包括智能座舱系统)自主率不足5%；车辆控制操作系统(包括自动驾驶系统)正在RD合作中。

图片:AITO网页截图

至于斑马智行的AliOS，据公司相关负责人介绍，“AliOS拥有超过10年的RD和推广，移动端的承载量已经超过1亿。2016年，车载操作系统正式在船上量产，累计运载量近300万辆。合作的汽车公司包括SAIC、一汽、大众等。，而且是中国自主研发的第一款量产车数量最多的车载操作系统。”

从系统设计理念和落地来看，AliOS采用多核分布式、异构集成架构，从智能驾驶舱、智能驾驶、智能车辆控制到整车智能落地，最终形成完整的车辆操作系统。关于操作系统领域的开发进展，斑马智行相关负责人透露:“面向智能驾驶舱的车载操作系统已经量产；针对智能驾驶和智能汽车控制的汽车控制操作系统，AliOS已完成内核研发，并通过国际标准ISO26262 ASIL-D产品安全认证。”

此外，中兴通讯相关负责人也在9月份通过书面回复告诉记者，在车载操作系统方面，中兴通讯(SZ000063，股价21.27元，市值1007亿元)聚焦底层基础操作系统，形成了以微内核操作系统RTOS、虚拟化产品Hypervisor、安全车载安全Linux为核心的三大产品。

除了技术沉淀，还有一个现实的“难点”，很像那句话——“你可以做艺术但没必要”。

小鹏互联网相关负责人表示:“目前自主研发的国产操作系统不是技术问题，而是时机和必要性。在安卓、鸿蒙系统等现有系统能够满足当前用户需求的条件下，单纯从厂商的角度来说很难(自研)。”

所以操作系统有了这样一个新的分类:在底层系统之上，车载操作系统根据这些系统的修改程度，可以分为三种，定制、ROM、超级APP。

目前可定制的有AliOS/华为鸿蒙系统OS，ROM有蔚来(HK9866，股价103港币，市值1743亿港币)和Xpeng Motors (HK9868，股价38.5港币，市值664港币)，超级APP有小迪车载OS、腾讯车联泰、百度Carlife。

ROM系统是基于一个成熟的基础操作系统，如Linux或Android，进行优化或定制，但一般不涉及系统内核的改变。自主品牌发布的大部分系统基本都是ROM系统。

为什么国内车载操作系统主要采用ROM模式？9月下旬，高新兴高级副总裁、智能网联事业部总经理吴东升博士在线回应记者称，“这是因为基础操作系统受到生态和行业垄断的制约。最新的车载芯片通常支持外国操作系统，如QNX、Linux和Android。受限于市场压力，各公司仍然优先基于这些基础操作系统产品组合开发自己的ROM操作系统，以体现自己的品牌价值。ROM型车厂自研和第三方公司提供服务的核心区别在于车厂的商业模式。对于车企来说，ROM型车厂自研的软件生态自主性更高，可控性更强。”

操作系统不仅仅是技术问题。可见，类似于手机操作系统开发中遇到的困境，车载操作系统研发成功的难度在于生态能否搭建。

对生态系统的重要性不言而喻。图片来源:网页截图

谈及自研国产操作系统的难点，斑马智行相关负责人表示:“首先需要芯片生态的支持。企业对独立操作系统的支持还停留在浅层次，需要更多的企业支持和联合定义。其次，应用生态学的发展。在形成相当规模之前，一些APP对应的企业不愿意投入太多精力开发小程序等服务；第三，大部分车企对于自己的操作系统还处于尝试阶段，有一定数量的车企仍然坚持使用生态相对丰富的海外操作系统；最后，当中国独立的数据安全方案在车辆模型上形成时，行业需要标杆产品。

对此，小鹏互联网相关负责人也持相同意见。“国内自研可能很难有丰富的生态，对用户来说是体验的下降；其次，生态要适应芯片，但目前主流芯片已经自然适应主流系统；最后是ROI(投资回报)，自研操作系统需要很长的周期，这对厂商的管理是一个挑战。”

破局:自主车企+软件商打造智能汽车联盟开放联盟

除了有实力的车企自研之外，在发展初期，也有车企选择直接购买完整的解决方案——即将芯片、操作系统、智能驾驶系统等所有软硬件整合打包给车企，这就是所谓的“黑匣子”方案。

21世纪初，智能驾驶的市场需求尚未显露。另外，自动驾驶领域进入者较少，技术发展处于初级阶段。车企对自动驾驶领域的看法一片空白。此时，芯片供应商全包模式成为车企的主要选择。2007年，宝马、通用和沃尔沃都配备了Mobileye(英特尔旗下的自动驾驶公司)提供的服务。

“黑盒”方案也被用于数字产品。此前，手机芯片供应商联发科推出了“交钥匙”方案，将各种类型的芯片(如音频、视频解码、信号处理)集成在一个芯片上，并提供系统和开发平台——这也是当时手机市场山寨品泛滥的原因之一。

无论是“黑箱”还是“交钥匙”方案，最大的效果是改变了整个行业的发展逻辑:交付行业终端产品(如手机、电脑、耳机)的门槛变了，从“技术能力”变成了营销加供应链管理能力。

这种“全包模式”的优势在于成本低，见效快。但在智能网联时代，却成为制约车企个性化定制和差异化竞争的因素。同时，汽车厂商无法掌握核心技术，产品差异化不再由自己决定，而往往依赖于第三方系统提供商或芯片厂商。

上述资深从业者认为这种服务模式意味着车厂可能失去主导权，只提供硬件和机械的价值。

近年来，在国际大环境的影响下，OEM厂商逐渐意识到自主供应链建设的重要性，纷纷通过开展软件业务布局、建立生态合作等方式加快自身软件创新的进程。

在构建智能汽车新生态方面，国内厂商也有所布局。2021年9月，智能汽车联盟开放联盟ICCOA宣布成立。目前联盟成员超过120家，涵盖小米、OPPO、vivo等主流手机厂商，以及汽车厂商。在汽车移动终端、解决方案及技术提供、测试认证等方向，成员达成深度战略合作，构建智能车联新生态，打造全球智能车联新场景。

图片:联盟网页截图

OPPO总经理张欣表示:“目前联盟已经推出了两个标准，一个是手机数字车钥匙标准，一个是车联标准。已经落地长安欧尚等车型，年内大概会有七八家各种车型的车厂陆续落地。对于这个联盟的长期建设和发展，我认为以上海汽车股份有限公司为首的汽车行业同仁在社会上发挥了重要作用，携手通信行业，共同推动中国汽车智能化浪潮。"

张欣认为，从车辆操作系统来看，国内厂商已经实现了部分领先。“智能经过10年的高速发展，国内已经积累了大量的系统开发工程师人才，这在手机厂商的带动下有了很大的提升。在汽车领域慢慢开始使用Android后，Android的人才红利将转化为生产力，以改善车企向用户交付的体验。”

另外，汽车的复杂程度也决定了第三方软件服务商的价值。从软件的角度:不同的功能模块有不同的功能安全级别和要求，导致一辆车多个操作系统。

国泰君安计算机团队在报告中表示:“汽车的操作系统实际上是一个大包，驾驶舱域、驾驶域、车身控制域都需要独特的操作系统，以满足不同的安全级别和使用功能要求。比如QNX的优点是安全性和稳定性高，所以被很多主机厂用于仪表盘；Android拥有大量的系统开发者，应用开发生态完善，一般作为娱乐系统使用。一辆车有很多操作系统，意味着下层需要动态的资源分配。没有办法直接用QNX基线和高通基线。需要定制和系统优化，这往往需要第三方服务商来完成。”

在国内，中科创达(SZ300496，股价105.1元，市值480亿元)的转型路线与黑莓类似。早年还为手机厂商提供操作系统。从2013年开始布局智能网联汽车业务。

目前，中科创达的智能网联汽车业务主要涉及操作系统、中间件和UI设计。高通的硬件开发出来后，会形成流媒体版本，先发布到创达，创达通过他们的合资公司创通大莲帮助高通点亮；第二部分是软件层，其中可以叠加很多中间件，比如视觉、语音、通信SDK、停车应用算法等。，连接底层驱动和上层应用。

在谈到OEM厂商更看重的第三方操作系统公司的能力时，吴东升告诉记者，首先是操作系统的定制、优化、改进能力和成熟度，以及能否根据OEM厂商的要求进行定制和优化；其次是硬件适配性，是否能广泛适配车载硬件，包括MCU/SOC等计算芯片，CAN/ Ethernet /LIN等通信接口；第三，软件生态，是否兼容和支持标准和规范，支持接入丰富的第三方软件和算法。

此外，从与车厂的实际沟通中，中兴通讯相关负责人看到，就国内主机厂而言，尤其是有国有资本的大型主机厂更倾向于与国内操作系统厂商合作。“一方面是为了实现国产化自主创新，另一方面是因为国内厂商可以提供更灵活的国产化服务，对国内主机厂更有吸引力。包括中兴在内的国内各大操作系统厂商都在与国内主机厂合作探索车载操作系统的国产化，并取得了相应的进展。”

展望未来，张欣对国产汽车的操作系统持乐观态度:“国产芯片已经如雨后春笋般逐渐出现，并且已经在大规模使用和推广。每个人都会逐渐建立自己的能力。”不过，他也认为，打破关键底层操作系统的“三足鼎立”格局还需要五到十年的时间。