汽車制造商需要努力應對根本性的技術變革

汽車 OEM 正在努力應對影響其業務和技術各個部分的一系列變化，從關稅威脅和不斷變化的地緣政治聯盟，到新的車輛架構、更嚴格的市場窗口，以及 OEM 與其供應商之間關系和優先事項的根本重新排序。

這些發展沒有一致性，也沒有解決它們的最佳途徑。一些 OEM 正試圖將所有內容都整合到內部，以更緊密地集成芯片、軟件和服務。其他公司繼續與分層供應商合作，幫助交付他們的產品。還有一些公司正在尋找新的關系來補充或取代舊的關系，在有意義的地方打破孤島，并重新思考進入市場的策略。

控制垂直領域是目標，但如何最好地做到這一點非常復雜。關于客戶正在和將要尋找什么，人們需要更多的猜測，并且更加關注芯片、IP 和軟件——許多汽車制造商都是相對較新的領域，背負著很多傳統包袱。與此同時，隨著新技術的實施，核心關系正在發生變化。一級供應商可能不知道他們的 OEM 客戶在設備層面想要做什么，或者芯片將如何在整個車輛中使用。他們可能知道 OEM 正在添加某種程度的 ADAS 功能，但這些知識的深度通常因 OEM 而異。同樣，OEM 不太可能知道他們需要哪些傳感器陣列，或者將使用哪些特定相機分辨率或幀速率的詳細信息。

一些 OEM 比其他 OEM 更好地管理了這一過渡，而一些 OEM 比其他 OEM 更積極地應對這一轉變。在短時間內經歷了多次架構轉變后，老牌汽車制造商采取更加規避風險的方法進入一個領域也就不足為奇了，他們制定了加強對垂直領域的控制，同時保持更完整的客戶-供應商關系的計劃。因此，目前可能仍有 OEM、一級和二級供應商的知識庫需要密切的合作伙伴關系，但正在制定計劃，以在未來改變這些關系。

“生態系統面臨巨大的挑戰，”Imagination Technologies 的質量、功能安全和網絡安全總監 Andrew Johnston 表示。“這本質上是現代科學和現代工程，從哲學上講，這包括大數據、機器學習——以及訓練、推理等。這是一種非常現代的動態。然后，有很多現代的、復雜的技術，而且是非常軟件密集型的。傳統上，汽車行業在軟件方面做得不是很好。即使對于具有離散和簡單功能的傳統控制算法，開發高質量的軟件也仍處于學習曲線上。像 ISO 26262 這樣的標準有助于為這些合理的傳統控制系統提供質量，但現在我們必須將這一理念外推到更復雜的控制系統中。同時，該技術本身就很復雜，無論是前端的傳感器，還是攝像頭、激光雷達或雷達類型的傳感器。信號處理鏈也是如此，即基本的計算處理，無論是 CPU、GPU 還是兩者的組合，還是 NNA 和 DSP。這包括所有這些有趣的事情，而且它們都很復雜。

其他人則指出了類似的發展。“突然之間，OEM 們意識到，'哦，我最終可以創建自己的小芯片作為區別于其他競爭對手的秘訣，'”Cadence 汽車解決方案集團總監 Robert Schweiger 說。“一級供應商也可以說，'我可以做一兩個這樣的小芯片，因為我們相信我們在這個領域有很多專業知識，我們可能應該創建一個小芯片。'您不需要創建一個完整的芯片，因為您不僅解耦了 SoC 功能，而且還從成本角度將整個單片 SoC 分成了多個部分。但是，如果您設計一個小芯片，而不是使用完全集成和封裝的 SoC，則成本會更低，因此制作小芯片的負擔會更低。特別是，您不需要為每個功能以 3nm 制造。還有其他函數無法縮放。PHY 是一項完美的技術。它的擴展性不是很好。也許它可以在 28nm 中。

這在很大程度上是基于 OEM 的專業知識。Schweiger 說：“對于一些擁有大量 PHY 專業知識的公司來說，他們可以使用非常成熟的技術節點，這種節點要便宜得多，產量更高，所有這些好處都可以從中獲得。“然后，只有從事 AI 處理部分的人需要走到最前沿，因為他們需要最高的性能，而 PCIe PHY 接口沒有 60nm 或 7nm 可供選擇。它僅提供 5、3 或 4nm 版本。這意味著，如果您想擁有最快的 UCIe 接口，而 UCIe 支持的協議之一是 PCIe，這就是為什么您需要使用最先進的工藝節點 — 以最高性能版本提供所有這些接口。有趣的問題是，誰在提供汽車供應鏈中的哪些小芯片，以及誰在整合所有東西。

確保所有這些系統無縫協同工作以及龐大而復雜的軟件堆棧的集成挑戰非常復雜。它甚至擁有自己的生態系統。“OEM 突然之間必須以某種方式將所有這些整合在一起，讓一切順利進行，”Imagination 的 Johnston 說。“這很難，從某種意義上說，僅僅讓它發揮作用就很困難。但是，要讓它具有高完整性、安全性、可靠性、可靠性、可用性——這就困難了幾個數量級。因此，全球每個人都處于學習曲線上。在半導體層面，我們試圖預測該市場將走向何方，并真正了解客戶的需求，無論是二級供應商、一級供應商還是 OEM，并嘗試將一些點連接起來，制造出最適合高市場成功和客戶滿意度的產品。這真的很有挑戰性。

至少其中一些基礎是傳統的電氣/電子 （E/E） 架構，這些架構正在被更新的方法所取代。

“ECU 的歷史可以追溯到 1970 年代，當時是汽車中的單個 ECU，”Siemens Digital Industries Software 汽車和運輸戰略副總裁 Nand Kochhar 說。“當時的目標是控制排放。然后它開始長大。我們引入了制動功能，引入了安全功能、安全氣囊，ECU 不斷成倍增加。硬件和軟件從供應商傳到 OEM，他們建立在這種關系之上。到 2000 年代，一些豪華車已經開始引入 1 級和 2 級 ADAS 功能，并且有專門的 ECU。我是福特的安全主管，我絕不會讓任何人接觸安全控制模塊。我會告訴信息娛樂人員，'你可以做任何事情，但這是在需要時提供安全氣囊或在需要時提供安全帶的原因，沒有其他人在亂搞它，因為每個功能都是專門為此而設計的。現在，當一輛豪華汽車有 150 個 ECU 時，從復雜性的角度來看，將所有這些組合在一起開始變得不可能。

擁有那么多 ECU 也是低效的。“所需的布線量、哪個功能需要去哪里以及管理所有這些 — 這就是演變成下一代架構的原因，許多公司都在過渡到下一代架構，”Kochhar 說。“從零開始的汽車公司沒有所有的遺留和歷史，并且能夠快速跳轉到域控制器和中央計算單元作為架構，這構成了車輛的基礎。每家公司的決定都不同。歸根結底，要確保在調用所有這些功能時滿足硬件和軟件的要求。

這種演變正在改變 OEM 和各級供應商之間的基本關系。

“沒有一個答案，也沒有明確的答案，”科赫哈爾說。“當大陸集團和博世將硬件和軟件捆綁在一起時，商業模式將按該捆綁收費。但現在你可以想象 7 到 10 家不同的公司會帶來這些之間的集成。每個人都在努力保護自己的 IP 并保持獨立，這對 OEM 來說是另一個噩夢。即使您開始進行協調，考慮到跨項目所需的時間，在新聞中聽到 X 公司的發布被推遲，而 Y 公司有這么多的召回也就不足為奇了。所有這些情況都促成了他們轉向這種域控制器模型的原因，在這種模型中，他們與相同的供應商合作，但現在采用了一種新的方法。并非每個 OEM 都會決定開發自己的 CPU，但他們對芯片要求非常清楚，芯片開發商會開發它。在 ECU 以上的級別，他們將與該供應商合作。但在車輛層面，OEM 將控制這一點。所以現在交易和商業模式正在發生變化。他們為什么需要付費？以前，硬件是出售的，但他們包括免費的軟件，所以價格是固定的。現在有不同的角色和職責。這就是行業正在經歷的轉型。

由于全球汽車銷售放緩，汽車銷售放緩，但電動汽車前景光明
，目前尚不完全清楚這種組織轉型的速度有多快。“所有支持 ADAS、自動駕駛、ADAS 連接等的技術都與車輛 [銷售] 增長有關，”Rambus 硅 IP 業務開發總監 Adiel Bahrouch 說。“我們面臨的市場需求受限，這給價格、利潤率、研發工作等帶來了壓力。我們看到一些 OEM 宣布縮減他們的設計團隊或擺脫某些部門。但與此同時，我們看到全球電動汽車銷量正在上升，預計這種情況將繼續下去。

從地區來看，中國在電動汽車采用率方面處于領先地位，其次是歐洲，美國落后于第三位。“美國市場有 10% 以電動汽車為主，其余仍然是傳統的傳統汽車，”Bahrouch 說。“據預測，美國和歐洲預計將在 2030 年或 2035 年迎頭趕上。因此，在 10 年內，[美國和歐洲] 的采用率或多或少將上升到 60% 到 80%——所有這些都是由零排放法規推動的。

電動汽車對半導體的發展非常重要。根據大量研究，混合動力和全電動汽車的半導體含量是內燃機汽車的兩倍多。

“這很好，因為這意味著電動汽車市場將支持半導體的增長，”Bahrouch 說。“與此相關的是電池管理系統，用于監控電池的健康狀況，以及用于優化充電和放電的充電狀態，以保持電池處于良好的健康狀態，并保護車輛免受過度充電或過熱的影響，這也與安全有關。這些系統對于電動汽車來說是獨一無二的，還有電機控制系統來控制電池和電機之間的電流，以最大限度地提高車輛的續航里程，這是 OEM 將其車輛與其他車輛區分開來的重要標準之一。

合作伙伴關系比以往任何時候都更加重要
沒有一家公司可以單獨完成所有這些工作，因此 OEM 繼續在其生態系統中保持戰略和共生關系。“如果你回到 2024 年 9 月，我們看到了一個完美的例子，”Siemens Digital Industries Software 半導體和電子副總裁 Michael Munsey 說。“這就像汽車和半導體交匯的地方。例如，Analog Devices 是一家擁有汽車部門并開發 ECU 的老牌公司，它意識到現成的 ECU 正在下降。作為一家半導體公司，他們不一定想投入大量資金來建造新的晶圓廠，因為并不是每個人都有 190 億美元的資金。相反，他們與塔塔集團簽署了一份諒解備忘錄，塔塔集團剛剛從印度政府獲得了一大筆贈款來建造晶圓廠。因此，現在 ADI 可以使用下一代晶圓廠。此外，塔塔汽車還不想邁出發展半導體設計小組來做 ECU 的步驟，但他們仍然需要 ECU。猜猜他們將為誰定制 ECU？Analog Devices 的 S S S TAnalog Device 將在哪里構建這些設備？在塔塔正在建造的晶圓廠中。所以你會看到這些共生關系的發生。如果您是特斯拉公司，并且是市場上的新公司，您可能可以投資構建內部所需的基礎設施。但是，當你查看供應鏈并開始在公司之間建立更多此類關系以能夠交付這項技術時，還有其他方法可以在這方面發揮創意。

Rambus 的 Bahrouch 對此表示贊同，并指出他看到 OEM 正在積極尋找合作伙伴。“OEM 過去是一家集成商，他們會指定他們的需求、一級供應商的支持，并提供車輛所需的所有系統。然后 OEM 會將所有這些系統集成到汽車中。但 OEM 對內容或使用的技術一無所知。這種情況已經改變。您現在看到 OEM 正在改變他們在這個價值鏈中的角色。他們中的一些人開始建立自己的內部軟件部門的能力，以便控制該軟件的價值，并通過該軟件和他們將提供的所有服務來區分他們的品牌。擁有數據或控制數據或服務的人擁有業務模型。現在，您可以為這些數據庫服務收費。其他 OEM 甚至繞過了一級和二級，開始自己構建 SoC。這是另一個層次。因此，不僅是軟件，還有硬件，這意味著他們的商業模式正在發生變化。

第三層也在發生變化，這是半導體、IP 和 EDA 工具提供商所在的位置。他說：“我們在行業中看到的是，如今我們還與 OEM 直接溝通，以了解他們的路線圖和半導體戰略，并確保我們的硬件硅 IP 符合他們對下一代片上系統的未來需求。“所以不是下一代，而是下一代，比如五年后，以確保當需求存在時，我們的路線圖支持 OEM 的愿景。這是新的。在過去的兩三年里，情況發生了變化。

隨著整個汽車生態系統中關系的變化，角色和責任也必須隨之變化，打破汽車公司內部幾十年來一直存在的功能孤島。

“現在真正擁有權力的人——正在構建新架構的傳統 OEM——正在構建車輛來維持軟件和所有這些東西，而不是處理遺留問題，”Synopsys 系統軟件副總裁 Marc Serughetti 說。“這對現有的 OEM 來說是一個巨大的挑戰。挑戰歸結為他們希望如何應對現在必須經歷的轉型以保持競爭力，并設定一條使他們具有相關性的前進道路。他們如何跟蹤他們擁有的所有遺產？今天我們看到他們在這種轉變中遇到了重大問題，因為他們試圖以某種方式將傳統和新事物結合在一起，這使得問題比尋找新事物和一張白紙要困難得多。歸根結底，這是一個集成問題。這是關于如何將新事物與舊事物相結合，并一起驗證所有這些。

遷移到 SDV
未來的方向是軟件驅動的車輛架構，但從硬件驅動的架構遷移并非易事。

“原始設備制造商正在努力解決這個問題，在這方面遇到了相當大的困難，”Serughetti 說。“這是一個擺動的鐘擺，靜止不動。兩年前，OEM 會說，'我什么都要做。我要做半導體。我要做軟件。我要做 X、Y 和 Z。我需要擁有該軟件。我需要擁有這個。我們現在看到的可能是鐘擺向另一個方向擺動，因為他們意識到，'我該怎么做？需要改變什么？這是一場需要發生的數字化轉型。它不會在一天內發生。您需要功能更強大、功能更強的 SoC。您需要一個適當的軟件開發基礎設施。雖然這有很多技術，但也有方法論方面。有人員和組織方面。這也需要發展。這種轉變不可能隨便發生。這不僅僅是技術轉型。這是一種組織和方法的轉變。您如何開始集成與之配套的工具？可能會有更多的企業軟件。此外，我們仍然處于汽車內的嵌入式世界中。您如何開始關注嵌入式方面和企業軟件開發方面，并將這些方面結合起來？其他行業也解決了一些問題。你只需要弄清楚如何將它們應用于汽車的這個特定領域，一個分布式的嵌入式系統，具有安全性、安保要求，所有這些都結合在一起。這種心態必須隨著演變的發生而改變。這就是行業轉型的方式。標準是實現這一目標的一種方式，但也有協作。以前，汽車生態系統非常孤立。現在，存在關于 OEM 應該在哪些方面脫穎而出以及應該在哪些方面進行合作的問題。

將新技術引入車輛
汽車 OEM 面臨的最大挑戰之一是如何將新技術注入到成熟的流程中，同時引導必要的合作伙伴關系，以推動整個公司通過技術向前發展。所有這些都必須在關注客戶需求的同時進行，并且必須及時交付。

“上市時間是關鍵，因為所有這些系統都變得非常復雜，軟件變得非常復雜，硬件也變得非常復雜，”Rambus 的 Bahrouch 觀察到。“裁員是必要的。存在安全問題和安全問題。需要額外的安全和安保技術。與此同時，我們的客戶期望更快的應用程序生命周期，即車輛、新車型、新技術的生命周期。擁有軟件定義汽車的目標是能夠通過軟件無線按需為汽車添加功能。因此，如果客戶想要擁有一項功能，他只需通過應用程序添加它，支付一個月的費用，然后在不需要它時禁用它，因為它都在那里。硬件就在那里，所以基礎就在那里。可以添加軟件。然后，客戶可以增強他的駕駛體驗。但為了做到這一點，上市時間變得非常關鍵。

其中一些已經在發生。Bahrouch 以 SoC 設計為例。“SoC 開發很容易需要 3 到 4 年，至少需要 2 到 3 年。然后，作為 ECU 的一部分，這種芯片開發又是一年。然后我們會進行一些安全和安保測試和合規性，之后該 ECU 將集成到您的汽車中。這意味著下一個模型很容易需要五到七年的時間。這種情況需要改變。現在，客戶的期望已經不同了。這個開發時間最多需要減少到三到四年。因此，芯片和軟件開發必須快兩年。這也是你現在看到軟件的原因之一。軟件開發不會等到硬件準備好。他們正在利用數字孿生。他們正在利用硬件模型、云功能等，在硬件甚至不存在時開始軟件開發。一旦硬件到位，期望軟件和硬件都能順利、無縫地工作，并且它們都向左移動。其他技術正在支持這種更快的上市時間，并試圖支持或滿足客戶的期望。如果一個 OEM 決定不這樣做，而另一個 OEM 決定這樣做，無論是中國 OEM 還是歐洲 OEM，這將是該 OEM 能夠在功能、更新、部署、發布等方面支持和管理并滿足客戶要求的關鍵區別。這就是為什么可靠、強大的安全和安保系統上市時間是一個大問題，也是一個大問題。

汽車生態系統面臨的最大挑戰是掌握所有這些事情，從影響供應鏈的全球行業動態，到它如何影響車輛投入生產。

“我們必須密切關注這些事情，”西門子的 Kochhar 說。“好消息是，我們都有一些過去事件的經驗可以借鑒——例如，多年前日本的海嘯，當時我們無法獲得用于開發黑色涂料的材料，我們不得不停止生產，因為我們無法生產任何具有這種顏色的東西。這是一種性質的破壞。然后我們研究了大流行的中斷，以及它是如何演變的，將大量制造業帶回美國，帶回了大量投資。規劃了哪個工廠，它將如何發展？哪種電池技術將回歸？哪一個會改用固態技術而不是鋰離子？我們將如何處理電池回收？這些都與 OEM 面臨的業務挑戰有關，他們必須始終面臨這些挑戰。