软件定义汽车(SDV)的成功不是“能否”的问题，而是“何时”的问题。
软件定义汽车(SDV)技术可能是汽车行业最重要的话题之一。软件定义了所有电子控制单元(ECU)的能力及其详细功能，包括那些控制机械系统的ECU。过去十年中，这些ECU在复杂性和代码量方面都有显著增长，并且这种趋势还将继续。在SDV中，所有与软件相关的功能都连接到云计算系统。
与传统汽车相比，SDV需要不同的组织方法、技术、策略、开发、测试，尤其是全生命周期软件管理。高级驾驶辅助系统(ADAS)和自动驾驶汽车(AV)软件的出现增加了SDV的复杂性和要求。人工智能(AI)技术也在被探索并逐渐应用于SDV中，尽管这一发展的结果尚不清楚，但预计其影响将在未来十年变得相当重要。
汽车软件面临的挑战
汽车电子产品本身的特性，使得那些正在向SDV技术转型的、快速增长的软件组合，在开发、维护和管理上变得更加复杂。表1总结了这些特点及其对以SDV为中心的软件平台的影响。这些特点增加了进入SDV时代的复杂性和努力。
表1：SDV面临的挑战(来源：Egil Juliussen)
汽车软件的生命周期是所有行业中最长的，尤其是对于那些年销量达数千万台的量产产品而言。过去十年间，汽车软件的复杂性和程序规模急剧增加。一些现有车型中的ECU软件平台代码总量已经超过一亿行，并可能在未来十年翻一番。那么，问题来了，SDV平台将会如何影响总代码大小？
许多ECU执行实时操作，这意味着完成软件任务有特定的时间限制；否则，控制汽车运行部件(例如发动机、制动器和转向)的软件可能会发生故障，从而危及安全性。ADAS和AV功能也是实时软件功能的一部分，其重要性正在日益增加。由于许多实时软件功能涉及生死攸关的操作，因此SDV软件平台必须符合现行和新兴的安全法规及相关标准。
原始设备制造商(OEM)、一级供应商和软件供应链的SDV软件技能是一个持续存在的问题。接下来的五至十年内，汽车软件从业者将忙于更新旧版软件平台，这些平台将在内燃机(ICE)汽车上重复使用和改进。OEM厂商及其软件供应链在从旧版软件平台过渡的过程中，需要提升其SDV软件技能。
迫切需要为SDV平台和软件构建模块开发软件基础设施。它们必须经过测试、验证，并可重复使用十年左右，之后还需要在未来大约15年内提供支持和升级。
新的软件技术不断涌现，更多技术也被需要来识别脆弱和低效的代码。AI技术正在汽车软件领域兴起，并将成为SDV软件的一个主要因素。
“软件膨胀”是一个未得到足够重视的重要问题。任何软件程序都是由许多组件组成的，包括操作系统、中间件、软件库和特定应用程序。由于这些程序的开发周期紧迫，大多数程序会使用各种第三方软件组件。
如果没有彻底的检查和测试，这些组件将大大增加程序代码的大小。软件错误和漏洞的数量总是与代码大小成正比。弗雷德·布鲁克斯(Fred Brooks)在其1975年出版的经典著作《人月神话》(The Mythical Man-Month)中提出了一个后来广为人知的观察结论——“布鲁克斯定律”：“向一个已经延期的软件项目增派人力，只会让项目更加延误。”
如需深入了解软件膨胀的相关问题，不妨参考文章“Why Bloat Is Still Software's Biggest Vulnerability”所提供的深刻洞见。
SDV技术概述
“SDV”这个术语有多种使用方式，可能会造成一些混淆。表2总结了当前SDV技术的含义。
表2：SDV的要求(来源：Egil Juliussen)
基于SDV的ECU连接是大多数软件功能(包括OTA和网络安全)的核心要求。这种连接可以降低软件召回、错误修复和功能更新的成本。
传统ECU是以硬件为中心并带有附加软件的设计。而SDV则需要以软件为中心的系统架构，在这个架构中，软件的需求决定了硬件的能力。初始的硬件设计应当具备支持未来软件扩展的能力。可升级的硬件将是未来的一个重要方向。
SDV的软件架构至关重要，因为需要适用于多种车型和多代车型。SDV的设计理念包含了对未来软件增强的考虑。其中一个关键特性就是将软件平台与硬件平台的复杂性抽象开来。这意味着SDV软件平台只需要做少量更改即可在各种硬件平台上运行。
面向服务架构、微服务和容器等技术，在大型云服务提供商中得到了广泛应用，并且在SDV平台中也具有优势。微服务和容器旨在比传统软件组件更加简单、小巧和安全。亚马逊网络服务(AWS)在这方面一直是汽车软件开发的领头羊。
第三项关键技术是以SDV为中心的云架构，它包含两个重要阶段：软件开发期间和车辆整个生命周期内的使用。使用寿命可能成为SDV软件价值主张的关键因素，随着时间推移，软件可以从成本中心转变为利润中心，因为通过软件即服务(SaaS)产生的收入最终会超过软件开发成本。
传统OEM厂商面临的挑战
销售搭载以硬件为中心的电子系统的ICE汽车的传统OEM厂商，在将其ECU转换为SDV架构方面面临着巨大的挑战。这些OEM厂商依赖于现有搭载传统电子设备的车辆销售来资助SDV软件的开发。这意味着软件开发必须覆盖新的SDV平台以及现有传统软件平台的更新。
纯电动汽车(BEV)初创公司没有传统软件的要求，能够专注于开发SDV软件。这意味着在SDV的专业技能方面，BEV初创公司远远领先于传统OEM厂商。表3展示了这一趋势，依据Gartner数字汽车制造商指数的数据，该指数按照各汽车制造商利用数字技术的能力对前20家厂商进行了排名。SDV是汽车数字技术的重要组成部分。
表3：Gartner 2024年数字化汽车制造商指数(来源：Gartner)
表格中，中国汽车制造商用红色标记在排名栏，传统汽车制造商用绿色标记在OEM栏。值得注意的是，前七名汽车制造商中有四家是中国汽车制造商。此外，传统汽车制造商在SDV和其他数字技术方面落后于BEV初创企业。
图1进一步展示了传统OEM厂商在向SDV平台过渡时所面临的困境。概念图的时间线从2020年延伸到2030年之后，提供了对当前及未来SDV趋势的评估。
图1：传统OEM厂商如何加速向SDV平台的过渡？(来源：Egil Juliussen)
三个绿色方框展示了BEV初创企业在软件迭代中的SDV进展。SDV的代数划分因OEM不同而有所差异。三个蓝色方框估算了传统OEM厂商在BEV上的SDV进展，各传统OEM厂商之间存在显著差异。黑色方框展示了传统OEM厂商在ICE车辆上的SDV进展。
BEV初创企业在部署SDV系统方面领先于传统OEM厂商，并预计在未来十年内将继续保持领先地位。BEV初创企业和传统OEM厂商之间的众多合作和合资项目证明了这一点。如果BEV估值下降，类似的合作和收购活动可能会增加。
传统OEM厂商在SDV方面的进展因公司而异(如图中左侧蓝色方框所示，为0.5代至1代)。几家主要的传统OEM在其首次SDV迭代(即0.5代)中，OTA更新及其他SDV功能较为有限。虽然下一代产品将有所提升，但与此同时，BEV初创企业也在持续优化其SDV功能。目前，基于AI的功能已成为许多BEV初创公司的重点发展方向。
传统OEM厂商在ICE汽车上开展的SDV工作更难确立。由于许多地区的法律要求，一些SDV活动将OTA和网络安全作为主要功能添加进来。
传统OEM厂商在ICE汽车上开展SDV工作的难度相对更高。受多个国家和地区法规要求的推动，部分SDV功能正通过OTA更新和网络安全等核心特性逐步落地。
关键问题是传统OEM厂商能否以及如何加速向SDV平台的过渡。下一节讨论的一些SDV支持活动可能会有所帮助，但只有时间才能给出答案。
SDV支持活动
随着SDV平台成为汽车行业最重要的软件主题，许多组织和公司正在开展越来越多的活动，重点关注软件创建阶段或开发方面。图2展示了一些这样的工作，但还有更多正在进行中。
图2：成功的关键在于为SDV打造安全可靠的软件平台和生态系统。(来源：Egil Juliussen)
左侧上方两个绿色方框代表两个专注于SDV开发的组织：Arm的嵌入式边缘可扩展开放架构(SOAFEE)和Eclipse SDV。顶部中央的绿色方框代表一个新组织，该组织正在开发芯粒(chiplet)技术，以推动为SDV打造更优质的、以软件为中心的硬件平台。底部左边的绿色方框包含拥有SDV平台的芯片公司，旨在鼓励其微处理器在硬件系统中的使用。右侧上方两个蓝色方框代表为SDV开发软件供应链的活动。
Arm的SOAFEE是早期致力于SDV软件发展的组织之一，提供用于创建可部署SDV软件的云原生开发框架。SOAFEE的成员现已超过128个。尽管通用汽车是唯一的OEM成员，但大多数一级供应商都已加入。
Eclipse基金会新增了一个开源平台用于SDV软件开发。Eclipse SDV已有超过50个成员，其中包括博世、大陆集团、电装、法雷奥和采埃孚等关键的一级供应商。主要OEM厂商成员包括宝马、通用和梅赛德斯-奔驰。
多家芯片供应商也正在为SDV提供软件开发平台，以推广其芯片系列的应用。所有主要的汽车芯片供应商都将推出专注于SDV的开发平台。恩智浦(NXP)于2024年11月在慕尼黑电子展(electronica)上展示了其CoreRide平台。
一个值得关注的新项目是由imec牵头的汽车chiplet计划，该计划于2024年10月宣布。重点是创建一个基于chiplet的系统芯片(SoC)开发生态系统，以加速SDV平台所需硬件的发展速度。
SDVerse：SDV市场
在线汽车软件市场SDVerse于2024年9月30日在底特律举行了首次新闻发布会。
表4总结了SDVerse的当前状态信息，它定位为一个撮合SDV买家和卖家的市场。该市场目前有16个成员，其中通用、麦格纳和Wipro作为创始成员。
表4：SDVerse在线汽车软件市场(来源：Egil Juliussen)
SDVerse专注于一个SDV产品及其规格的数据库，目标是成为所有SDV产品的一站式商店。其商业模式的核心是会员费，会员可以访问SDV产品数据库，而购买或销售产品本身无需支付额外费用。
对于SDV买家来说，优势包括通过更明智的自制或购买决策来降低SDV开发成本，缩短开发周期，并提高软件工程效率。
对于SDV卖家而言，他们可以获得潜在客户的可见性以及机会分析，卖家可以在SDVerse数据库中更新他们的产品列表，以公告现有产品的更新或新产品发布。
最终，SDVerse电子商务平台可能类似于汽车软件行业的亚马逊。然而，根据目前公开的信息很难估计SDVerse的具体价值，因此需要依赖使用过SDVerse的公司的反馈。在CES 2025期间，SDVerse举办了会议，并介绍了相关的信息。基于这些反馈，SDV行业有望从SDVerse提供的服务中受益，且市场的成功前景看好。
未来成功的衡量可以通过评估两个数据点来进行：会员数量和待售软件产品的数量。目前会员数量较少，只有16个，但这需要时间让感兴趣的各方规划资金加入新组织。截至2025年1月底，软件产品数量达到了255款，相比2024年12月初的200款有所增长。未来会员数量的快速增长以及待售软件产品数据库的扩大将是SDVerse进展的关键标志。
汽车行业正走在从SDV中获益的道路上，这将使客户、OEM厂商和供应商在整个车辆生命周期内受益。但是，SDV开发复杂、耗时且成本高昂，需要大量资源，汽车行业必须围绕这些资源积累更多的专业知识，并配备更大的员工队伍。
图3概述了SDV的演变历程，从软件平台和网联汽车到OTA更新和网络安全，再到最近不断增长的以SDV为中心的平台。SDV的关键技术已从四个核心功能发展而来：远程信息处理(即网联汽车)、日益增多的可用软件平台、OTA软件更新及连接到云端的车载网络安全平台。这些技术正在全面改进SDV，并将在未来十年取代所有传统硬件和软件。
图3：SDV成功总结——不是“能否”，而是“何时”(来源：Egil Juliussen)
预计到2030年，所有OEM厂商都将普及SDV，其功能也将不断增强。一个关键问题是AI将如何影响SDV。某些BEV初创公司已经将AI定义的汽车视为下一代SDV。虽然这种可能性很大，但具体的时间尚不确定。
最终结论是，SDV的成功不是“能否”的问题，而是“何时”的问题。
（原文刊登于EE Times欧洲版，参考链接：SDVs: Big Picture and Challenges，由Franklin Zhao编译。）
本文为《电子工程专辑》2025年7月刊杂志文章，版权所有，禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里。
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