汽车制造商需要努力应对根本性的技术变革

汽车 OEM 正在努力应对影响其业务和技术各个部分的一系列变化，从关税威胁和不断变化的地缘政治联盟，到新的车辆架构、更严格的市场窗口，以及 OEM 与其供应商之间关系和优先事项的根本重新排序。

这些发展没有一致性，也没有解决它们的最佳途径。一些 OEM 正试图将所有内容都整合到内部，以更紧密地集成芯片、软件和服务。其他公司继续与分层供应商合作，帮助交付他们的产品。还有一些公司正在寻找新的关系来补充或取代旧的关系，在有意义的地方打破孤岛，并重新思考进入市场的策略。

控制垂直领域是目标，但如何最好地做到这一点非常复杂。关于客户正在和将要寻找什么，人们需要更多的猜测，并且更加关注芯片、IP 和软件——许多汽车制造商都是相对较新的领域，背负着很多传统包袱。与此同时，随着新技术的实施，核心关系正在发生变化。一级供应商可能不知道他们的 OEM 客户在设备层面想要做什么，或者芯片将如何在整个车辆中使用。他们可能知道 OEM 正在添加某种程度的 ADAS 功能，但这些知识的深度通常因 OEM 而异。同样，OEM 不太可能知道他们需要哪些传感器阵列，或者将使用哪些特定相机分辨率或帧速率的详细信息。

一些 OEM 比其他 OEM 更好地管理了这一过渡，而一些 OEM 比其他 OEM 更积极地应对这一转变。在短时间内经历了多次架构转变后，老牌汽车制造商采取更加规避风险的方法进入一个领域也就不足为奇了，他们制定了加强对垂直领域的控制，同时保持更完整的客户-供应商关系的计划。因此，目前可能仍有 OEM、一级和二级供应商的知识库需要密切的合作伙伴关系，但正在制定计划，以在未来改变这些关系。

“生态系统面临巨大的挑战，”Imagination Technologies 的质量、功能安全和网络安全总监 Andrew Johnston 表示。“这本质上是现代科学和现代工程，从哲学上讲，这包括大数据、机器学习——以及训练、推理等。这是一种非常现代的动态。然后，有很多现代的、复杂的技术，而且是非常软件密集型的。传统上，汽车行业在软件方面做得不是很好。即使对于具有离散和简单功能的传统控制算法，开发高质量的软件也仍处于学习曲线上。像 ISO 26262 这样的标准有助于为这些合理的传统控制系统提供质量，但现在我们必须将这一理念外推到更复杂的控制系统中。同时，该技术本身就很复杂，无论是前端的传感器，还是摄像头、激光雷达或雷达类型的传感器。信号处理链也是如此，即基本的计算处理，无论是 CPU、GPU 还是两者的组合，还是 NNA 和 DSP。这包括所有这些有趣的事情，而且它们都很复杂。

其他人则指出了类似的发展。“突然之间，OEM 们意识到，'哦，我最终可以创建自己的小芯片作为区别于其他竞争对手的秘诀，'”Cadence 汽车解决方案集团总监 Robert Schweiger 说。“一级供应商也可以说，'我可以做一两个这样的小芯片，因为我们相信我们在这个领域有很多专业知识，我们可能应该创建一个小芯片。'您不需要创建一个完整的芯片，因为您不仅解耦了 SoC 功能，而且还从成本角度将整个单片 SoC 分成了多个部分。但是，如果您设计一个小芯片，而不是使用完全集成和封装的 SoC，则成本会更低，因此制作小芯片的负担会更低。特别是，您不需要为每个功能以 3nm 制造。还有其他函数无法缩放。PHY 是一项完美的技术。它的扩展性不是很好。也许它可以在 28nm 中。

这在很大程度上是基于 OEM 的专业知识。Schweiger 说：“对于一些拥有大量 PHY 专业知识的公司来说，他们可以使用非常成熟的技术节点，这种节点要便宜得多，产量更高，所有这些好处都可以从中获得。“然后，只有从事 AI 处理部分的人需要走到最前沿，因为他们需要最高的性能，而 PCIe PHY 接口没有 60nm 或 7nm 可供选择。它仅提供 5、3 或 4nm 版本。这意味着，如果您想拥有最快的 UCIe 接口，而 UCIe 支持的协议之一是 PCIe，这就是为什么您需要使用最先进的工艺节点 — 以最高性能版本提供所有这些接口。有趣的问题是，谁在提供汽车供应链中的哪些小芯片，以及谁在整合所有东西。

确保所有这些系统无缝协同工作以及庞大而复杂的软件堆栈的集成挑战非常复杂。它甚至拥有自己的生态系统。“OEM 突然之间必须以某种方式将所有这些整合在一起，让一切顺利进行，”Imagination 的 Johnston 说。“这很难，从某种意义上说，仅仅让它发挥作用就很困难。但是，要让它具有高完整性、安全性、可靠性、可靠性、可用性——这就困难了几个数量级。因此，全球每个人都处于学习曲线上。在半导体层面，我们试图预测该市场将走向何方，并真正了解客户的需求，无论是二级供应商、一级供应商还是 OEM，并尝试将一些点连接起来，制造出最适合高市场成功和客户满意度的产品。这真的很有挑战性。

至少其中一些基础是传统的电气/电子 （E/E） 架构，这些架构正在被更新的方法所取代。

“ECU 的历史可以追溯到 1970 年代，当时是汽车中的单个 ECU，”Siemens Digital Industries Software 汽车和运输战略副总裁 Nand Kochhar 说。“当时的目标是控制排放。然后它开始长大。我们引入了制动功能，引入了安全功能、安全气囊，ECU 不断成倍增加。硬件和软件从供应商传到 OEM，他们建立在这种关系之上。到 2000 年代，一些豪华车已经开始引入 1 级和 2 级 ADAS 功能，并且有专门的 ECU。我是福特的安全主管，我绝不会让任何人接触安全控制模块。我会告诉信息娱乐人员，'你可以做任何事情，但这是在需要时提供安全气囊或在需要时提供安全带的原因，没有其他人在乱搞它，因为每个功能都是专门为此而设计的。现在，当一辆豪华汽车有 150 个 ECU 时，从复杂性的角度来看，将所有这些组合在一起开始变得不可能。

拥有那么多 ECU 也是低效的。“所需的布线量、哪个功能需要去哪里以及管理所有这些 — 这就是演变成下一代架构的原因，许多公司都在过渡到下一代架构，”Kochhar 说。“从零开始的汽车公司没有所有的遗留和历史，并且能够快速跳转到域控制器和中央计算单元作为架构，这构成了车辆的基础。每家公司的决定都不同。归根结底，要确保在调用所有这些功能时满足硬件和软件的要求。

这种演变正在改变 OEM 和各级供应商之间的基本关系。

“没有一个答案，也没有明确的答案，”科赫哈尔说。“当大陆集团和博世将硬件和软件捆绑在一起时，商业模式将按该捆绑收费。但现在你可以想象 7 到 10 家不同的公司会带来这些之间的集成。每个人都在努力保护自己的 IP 并保持独立，这对 OEM 来说是另一个噩梦。即使您开始进行协调，考虑到跨项目所需的时间，在新闻中听到 X 公司的发布被推迟，而 Y 公司有这么多的召回也就不足为奇了。所有这些情况都促成了他们转向这种域控制器模型的原因，在这种模型中，他们与相同的供应商合作，但现在采用了一种新的方法。并非每个 OEM 都会决定开发自己的 CPU，但他们对芯片要求非常清楚，芯片开发商会开发它。在 ECU 以上的级别，他们将与该供应商合作。但在车辆层面，OEM 将控制这一点。所以现在交易和商业模式正在发生变化。他们为什么需要付费？以前，硬件是出售的，但他们包括免费的软件，所以价格是固定的。现在有不同的角色和职责。这就是行业正在经历的转型。

由于全球汽车销售放缓，汽车销售放缓，但电动汽车前景光明
，目前尚不完全清楚这种组织转型的速度有多快。“所有支持 ADAS、自动驾驶、ADAS 连接等的技术都与车辆 [销售] 增长有关，”Rambus 硅 IP 业务开发总监 Adiel Bahrouch 说。“我们面临的市场需求受限，这给价格、利润率、研发工作等带来了压力。我们看到一些 OEM 宣布缩减他们的设计团队或摆脱某些部门。但与此同时，我们看到全球电动汽车销量正在上升，预计这种情况将继续下去。

从地区来看，中国在电动汽车采用率方面处于领先地位，其次是欧洲，美国落后于第三位。“美国市场有 10% 以电动汽车为主，其余仍然是传统的传统汽车，”Bahrouch 说。“据预测，美国和欧洲预计将在 2030 年或 2035 年迎头赶上。因此，在 10 年内，[美国和欧洲] 的采用率或多或少将上升到 60% 到 80%——所有这些都是由零排放法规推动的。

电动汽车对半导体的发展非常重要。根据大量研究，混合动力和全电动汽车的半导体含量是内燃机汽车的两倍多。

“这很好，因为这意味着电动汽车市场将支持半导体的增长，”Bahrouch 说。“与此相关的是电池管理系统，用于监控电池的健康状况，以及用于优化充电和放电的充电状态，以保持电池处于良好的健康状态，并保护车辆免受过度充电或过热的影响，这也与安全有关。这些系统对于电动汽车来说是独一无二的，还有电机控制系统来控制电池和电机之间的电流，以最大限度地提高车辆的续航里程，这是 OEM 将其车辆与其他车辆区分开来的重要标准之一。

合作伙伴关系比以往任何时候都更加重要
没有一家公司可以单独完成所有这些工作，因此 OEM 继续在其生态系统中保持战略和共生关系。“如果你回到 2024 年 9 月，我们看到了一个完美的例子，”Siemens Digital Industries Software 半导体和电子副总裁 Michael Munsey 说。“这就像汽车和半导体交汇的地方。例如，Analog Devices 是一家拥有汽车部门并开发 ECU 的老牌公司，它意识到现成的 ECU 正在下降。作为一家半导体公司，他们不一定想投入大量资金来建造新的晶圆厂，因为并不是每个人都有 190 亿美元的资金。相反，他们与塔塔集团签署了一份谅解备忘录，塔塔集团刚刚从印度政府获得了一大笔赠款来建造晶圆厂。因此，现在 ADI 可以使用下一代晶圆厂。此外，塔塔汽车还不想迈出发展半导体设计小组来做 ECU 的步骤，但他们仍然需要 ECU。猜猜他们将为谁定制 ECU？Analog Devices 的 S S S TAnalog Device 将在哪里构建这些设备？在塔塔正在建造的晶圆厂中。所以你会看到这些共生关系的发生。如果您是特斯拉公司，并且是市场上的新公司，您可能可以投资构建内部所需的基础设施。但是，当你查看供应链并开始在公司之间建立更多此类关系以能够交付这项技术时，还有其他方法可以在这方面发挥创意。

Rambus 的 Bahrouch 对此表示赞同，并指出他看到 OEM 正在积极寻找合作伙伴。“OEM 过去是一家集成商，他们会指定他们的需求、一级供应商的支持，并提供车辆所需的所有系统。然后 OEM 会将所有这些系统集成到汽车中。但 OEM 对内容或使用的技术一无所知。这种情况已经改变。您现在看到 OEM 正在改变他们在这个价值链中的角色。他们中的一些人开始建立自己的内部软件部门的能力，以便控制该软件的价值，并通过该软件和他们将提供的所有服务来区分他们的品牌。拥有数据或控制数据或服务的人拥有业务模型。现在，您可以为这些数据库服务收费。其他 OEM 甚至绕过了一级和二级，开始自己构建 SoC。这是另一个层次。因此，不仅是软件，还有硬件，这意味着他们的商业模式正在发生变化。

第三层也在发生变化，这是半导体、IP 和 EDA 工具提供商所在的位置。他说：“我们在行业中看到的是，如今我们还与 OEM 直接沟通，以了解他们的路线图和半导体战略，并确保我们的硬件硅 IP 符合他们对下一代片上系统的未来需求。“所以不是下一代，而是下一代，比如五年后，以确保当需求存在时，我们的路线图支持 OEM 的愿景。这是新的。在过去的两三年里，情况发生了变化。

随着整个汽车生态系统中关系的变化，角色和责任也必须随之变化，打破汽车公司内部几十年来一直存在的功能孤岛。

“现在真正拥有权力的人——正在构建新架构的传统 OEM——正在构建车辆来维持软件和所有这些东西，而不是处理遗留问题，”Synopsys 系统软件副总裁 Marc Serughetti 说。“这对现有的 OEM 来说是一个巨大的挑战。挑战归结为他们希望如何应对现在必须经历的转型以保持竞争力，并设定一条使他们具有相关性的前进道路。他们如何跟踪他们拥有的所有遗产？今天我们看到他们在这种转变中遇到了重大问题，因为他们试图以某种方式将传统和新事物结合在一起，这使得问题比寻找新事物和一张白纸要困难得多。归根结底，这是一个集成问题。这是关于如何将新事物与旧事物相结合，并一起验证所有这些。

迁移到 SDV
未来的方向是软件驱动的车辆架构，但从硬件驱动的架构迁移并非易事。

“原始设备制造商正在努力解决这个问题，在这方面遇到了相当大的困难，”Serughetti 说。“这是一个摆动的钟摆，静止不动。两年前，OEM 会说，'我什么都要做。我要做半导体。我要做软件。我要做 X、Y 和 Z。我需要拥有该软件。我需要拥有这个。我们现在看到的可能是钟摆向另一个方向摆动，因为他们意识到，'我该怎么做？需要改变什么？这是一场需要发生的数字化转型。它不会在一天内发生。您需要功能更强大、功能更强的 SoC。您需要一个适当的软件开发基础设施。虽然这有很多技术，但也有方法论方面。有人员和组织方面。这也需要发展。这种转变不可能随便发生。这不仅仅是技术转型。这是一种组织和方法的转变。您如何开始集成与之配套的工具？可能会有更多的企业软件。此外，我们仍然处于汽车内的嵌入式世界中。您如何开始关注嵌入式方面和企业软件开发方面，并将这些方面结合起来？其他行业也解决了一些问题。你只需要弄清楚如何将它们应用于汽车的这个特定领域，一个分布式的嵌入式系统，具有安全性、安保要求，所有这些都结合在一起。这种心态必须随着演变的发生而改变。这就是行业转型的方式。标准是实现这一目标的一种方式，但也有协作。以前，汽车生态系统非常孤立。现在，存在关于 OEM 应该在哪些方面脱颖而出以及应该在哪些方面进行合作的问题。

将新技术引入车辆
汽车 OEM 面临的最大挑战之一是如何将新技术注入到成熟的流程中，同时引导必要的合作伙伴关系，以推动整个公司通过技术向前发展。所有这些都必须在关注客户需求的同时进行，并且必须及时交付。

“上市时间是关键，因为所有这些系统都变得非常复杂，软件变得非常复杂，硬件也变得非常复杂，”Rambus 的 Bahrouch 观察到。“裁员是必要的。存在安全问题和安全问题。需要额外的安全和安保技术。与此同时，我们的客户期望更快的应用程序生命周期，即车辆、新车型、新技术的生命周期。拥有软件定义汽车的目标是能够通过软件无线按需为汽车添加功能。因此，如果客户想要拥有一项功能，他只需通过应用程序添加它，支付一个月的费用，然后在不需要它时禁用它，因为它都在那里。硬件就在那里，所以基础就在那里。可以添加软件。然后，客户可以增强他的驾驶体验。但为了做到这一点，上市时间变得非常关键。

其中一些已经在发生。Bahrouch 以 SoC 设计为例。“SoC 开发很容易需要 3 到 4 年，至少需要 2 到 3 年。然后，作为 ECU 的一部分，这种芯片开发又是一年。然后我们会进行一些安全和安保测试和合规性，之后该 ECU 将集成到您的汽车中。这意味着下一个模型很容易需要五到七年的时间。这种情况需要改变。现在，客户的期望已经不同了。这个开发时间最多需要减少到三到四年。因此，芯片和软件开发必须快两年。这也是你现在看到软件的原因之一。软件开发不会等到硬件准备好。他们正在利用数字孪生。他们正在利用硬件模型、云功能等，在硬件甚至不存在时开始软件开发。一旦硬件到位，期望软件和硬件都能顺利、无缝地工作，并且它们都向左移动。其他技术正在支持这种更快的上市时间，并试图支持或满足客户的期望。如果一个 OEM 决定不这样做，而另一个 OEM 决定这样做，无论是中国 OEM 还是欧洲 OEM，这将是该 OEM 能够在功能、更新、部署、发布等方面支持和管理并满足客户要求的关键区别。这就是为什么可靠、强大的安全和安保系统上市时间是一个大问题，也是一个大问题。

汽车生态系统面临的最大挑战是掌握所有这些事情，从影响供应链的全球行业动态，到它如何影响车辆投入生产。

“我们必须密切关注这些事情，”西门子的 Kochhar 说。“好消息是，我们都有一些过去事件的经验可以借鉴——例如，多年前日本的海啸，当时我们无法获得用于开发黑色涂料的材料，我们不得不停止生产，因为我们无法生产任何具有这种颜色的东西。这是一种性质的破坏。然后我们研究了大流行的中断，以及它是如何演变的，将大量制造业带回美国，带回了大量投资。规划了哪个工厂，它将如何发展？哪种电池技术将回归？哪一个会改用固态技术而不是锂离子？我们将如何处理电池回收？这些都与 OEM 面临的业务挑战有关，他们必须始终面临这些挑战。