2022年迈向生态共建的车用操作系统之路.pdf

迈向生态共建的车用操作系统之路德勤管理咨询2022年11月oPzRpPsQoRoNuMyRoMmQrN6MaO8OoMrRmOsQkPmNqRfQoOvM6MnMnRwMrQnMMYtOsM迈向生态共建的车用操作系统之路|目录 0 目录 一、操作系统是智能汽车的重要一、操作系统是智能汽车的重要“引擎引擎”2 2 1.车用操作系统的沿革与定义车用操作系统的沿革与定义 2 2.操作系统是智能汽车赢得市场的关键操作系统是智能汽车赢得市场的关键 3 3.操作系统发展趋势操作系统发展趋势 4 二、国产操作系统的机遇二、国产操作系统的机遇 8 8 1.中国电动车市场环境与国产汽车操作系统的历史性发展机遇中国电动车市场环境与国产汽车操作系统的历史性发展机遇 8 2.当前操作系统的市场格局当前操作系统的市场格局 9 三、汽车产业如何构建和融入以三、汽车产业如何构建和融入以“操作系统为核心的生态体系操作系统为核心的生态体系”1717 1.丰富系统生态环境、推动场景应用高质量发展丰富系统生态环境、推动场景应用高质量发展 17 2.实现汽车系统及生态的自主可控实现汽车系统及生态的自主可控 19 3.引导相关标准的引导相关标准的统一统一 21 4.政策制定层与产业管理层应有效引导社会更高效分工政策制定层与产业管理层应有效引导社会更高效分工 22 5.促进产业集群效应促进产业集群效应 23 四、对车用操作系统价值链主要参与者的启示四、对车用操作系统价值链主要参与者的启示 2525 迈向生态共建的车用操作系统之路|目录 一、操作系统是智能汽车的重要“引擎”一、操作系统是智能汽车的重要“引擎”迈向生态共建的车用操作系统之路|操作系统是智能汽车的重要“引擎”2 一、一、操作系统是操作系统是智能汽车的重要“引擎”智能汽车的重要“引擎”1.车用操作系统的沿革与定义车用操作系统的沿革与定义 自汽车于 18 世纪末期被发明出来后的近百年时间里，内燃机一直以来都是汽车的核心，被视为汽车的心脏，是决定汽车价值的最核心的零部件。而随着 2000 年开始的第三次工业革命的推进，如今汽车已正式进入了电动化、智能化时代，传统汽车的内燃机“心脏”被三电系统替代，此外汽车也首次被赋予了“灵魂”车用操作系统与软件，昭示着汽车开始拥有智能能力，“软件定义汽车”的时代已正式开启。车用操作系统（vehicle operating system）是运行于车内的系统程序集合，对上它能够支撑应用程序的开发、人机交互的设计、数据的传输，对下能够调动不同架构的硬件和底层软件，以最优的效率管理和调度包括主控芯片、传感器、执行器等在内的硬件资源，合理安排任务的优先级，确保多项智能化任务的协调、安全高效进行。从这一层面看，操作系统既是智能网联时代下主机厂定义差异化用户体验的基石，也是其构建软件价值链和生态圈的入口。这也成就了操作系统成为继芯片之后主机厂最主要的软件战略抓手。当前业界普遍将车用操作系统分为两个组成部分：车控操作系统及车载操作系统（见图一）。图图一一：车用操作系统类型车用操作系统类型 资料来源：车用操作系统测试评价研究报告，德勤分析 迈向生态共建的车用操作系统之路|操作系统是智能汽车的重要“引擎”3 2.操作系统是智能汽车赢得市场的关键操作系统是智能汽车赢得市场的关键 1)1)操作系统点燃汽车产业创新之火操作系统点燃汽车产业创新之火 2)操作系统及软件相比硬件具有更强的体验可塑性及规模效应，可帮助品牌构建差异化操作系统及软件相比硬件具有更强的体验可塑性及规模效应，可帮助品牌构建差异化竞争优势竞争优势 3)电动化时代汽车操作系统对车辆安全及数据安全有直接且重大影响电动化时代汽车操作系统对车辆安全及数据安全有直接且重大影响 一方面汽车电动化后几乎所有汽车控制全部由电信号驱动，操作系统作为汽车的“大脑”拥有对汽车的潜在控制能力，系统安全及稳定会直接影响车辆行驶安全。此外，我国自2021 年 9 月开始执行中华人民共和国数据安全法，公民个人数据重要性已经上升到国家级安全层级，数据安全的战略高度也使汽车操作系统的重要性不言而喻。迈向生态共建的车用操作系统之路|操作系统是智能汽车的重要“引擎”4 3.操作系统操作系统发展趋势发展趋势 1)1)横向：电子电气架构集中化驱动横向：电子电气架构集中化驱动 OSOS 系统一体化融合趋势系统一体化融合趋势 车内软硬件架构的迭代对车用操作系统也带去了深刻影响。过去，传统汽车核心零部件及各类总成单元被多个汽车电子控制单元（ECU）所控制。随着汽车逐步向智能化和网联化发展，零散的分布式 ECU 架构已无法满足软件开发和算力需求，逐渐演变成了域集中架构。域架构概念下，与某个域相关的功能模块划分到同一域控制器之下，多个算力强大的域控制器接管了分布式架构下数以百计个 ECU。而各域控制器之上运行着多个操作系统。前述提到的车控、智能驾驶和车载三大细分车用操作系统正是整车电子电气架构从分布式向域集中的体现。随着整车电子电气架构的不断迭代升级，主机厂对跨系统的统一软件平台的需求变得越来越迫切，车用操作系统也将迎来进一步的升级。业界普遍认为汽车未来将从几个域的架构演变成为一个开放的超级计算机，这台中央计算机上将运行着标准化的硬件系统和多核、分布、异构的操作系统及中间件服务，其上运行着各类丰富的应用（一部分应用在云端），横跨座舱、自动驾驶、整车控制等各个领域。图图二二：汽车操作体系架构变革汽车操作体系架构变革 资料来源：德勤分析 迈向生态共建的车用操作系统之路|操作系统是智能汽车的重要“引擎”5 2)2)纵向：上下层双解耦驱动产业生态整合趋势纵向：上下层双解耦驱动产业生态整合趋势 图图三三：软硬件解耦模式软硬件解耦模式 资料来源：中国汽车报，中国电动汽车百人会 a.a.上层解耦：中间件扮演解耦关键角色，构建更开放的应用生态上层解耦：中间件扮演解耦关键角色，构建更开放的应用生态 位于操作系统上层的中间件是其与应用软件解耦的关键使能工具，通过中间件实通过中间件实现与上层应用的充分解耦，使得操作系统可以更加开放地接入应用生态。现与上层应用的充分解耦，使得操作系统可以更加开放地接入应用生态。应用生态的整合将持续激发行业和用户对人车关系的想象力，同时也通过接入、授权等新模式为车企带来新的利润增长点。b.b.下层解耦：与硬件解耦是基线要求，与硬件协同发展是产业自主创新的加速器下层解耦：与硬件解耦是基线要求，与硬件协同发展是产业自主创新的加速器 软硬件解耦与软硬件协同发展并不矛盾。软硬件解耦、一套操作系统可以和或同构或异构的底层芯片适配，不仅在技术角度上可以使汽车物理开发和数字开发能够并行不悖，而且在汽车产业已经面临全球供应链风险的背景下，更是有效防范操作系统这一供应链环节进一步“失守”，缓解“缺芯”等难题的必要应对措施，确保 OEM 能更加灵活自如地切换底层硬件供应商。即，软硬件解耦在技术和供应链安全角度，都是基线要求。但如果软硬件之间只“解耦”，不“协同”，则会造成操作系统在研发上对不同的硬件架构搞起“平均主义”。软件系统不可能在同时适配所有底层硬件的基础上，在每套硬件架构上都发挥最大的能效。操作系统产业发展到一定阶段，会需要有领头羊站出来，和芯片等核心硬件的先锋形成生态联盟，在全栈协同发展之路上互相帮扶，其意义不仅是为汽车产品性能和体验的提升带来“1+12”的效果，也为汽车全栈架构的自主可控构筑了更为坚实的力量。迈向生态共建的车用操作系统之路|操作系统是智能汽车的重要“引擎”6 1 九章智驾，自动驾驶 OS 市场的现状及未来 6 3)3)车企与供应商在操作系统市场中的车企与供应商在操作系统市场中的定位将更加清晰定位将更加清晰 当软件定义汽车变为现实后，汽车厂商对于掌握核心汽车软件能力的需求变得空前强烈，这也促使主机厂改变软件采购策略，回收过往旁落的车载软件开发主导权，毕竟自研的优势是显而易见的，它能带来软件产品开发和迭代效率的全方位提升。基于主机厂不同的研发实力和产品开发需求，未来车企与供应商在操作系统市场中的竞合关系将呈现以下几种模式并存的状态：全栈式自研：全栈式自研：部分高端智能化车企采用全栈自主模式，只对外部的第三方应用生态开放 合作研发：合作研发：与软件系统供应商合作组建操作系统生态平台，联合研发，共同打造操作系统 直接外采：直接外采：直接采购软件系统供应商提供的成熟操作系统解决方案 4)4)软硬件主体责任相关法规将进一步明软硬件主体责任相关法规将进一步明确确 目前，在车载软件及智能驾驶等软硬件融合发展大趋势下，整车与驾驶员之间的交通安全权责划分已开始逐渐明晰，国家已经制定了国家标准汽车驾驶自动化分级，深圳也出台了深圳经济特区智能网联汽车管理条例，以立法形式明确各智能驾驶等级中在不同驾驶状态下的责任主体。而在在整车产品内部，零部件及软件在车辆事故责任中的认定标准及法律规范仍然处于较为空白的阶段，例如当运行自动驾驶系统的车辆发生事故时，如何界定是操作系统软件故障还是执行器硬件的质量问题，对于界定自动驾驶操作系统供应商内部的责任界限尤为关键。未来需要有更加明确的政策法规以保障汽车系统及软件产业的有序高质量发展。迈向生态共建的车用操作系统之路|操作系统是智能汽车的重要“引擎”二、二、国产国产操作系统的机遇操作系统的机遇 迈向生态共建的车用操作系统之路|国产操作系统的机遇 8 1 九章智驾，自动驾驶 OS 市场的现状及未来 二、国产操作系统的机遇二、国产操作系统的机遇 1.中国电动车市场环境与国产汽车操作系统的历史性发展机遇中国电动车市场环境与国产汽车操作系统的历史性发展机遇 在内燃机时代，中国汽车核心零部件技术一直被外资品牌主导。而电动车时代，中国起步早，市场规模领先，已经具备了一定先发优势。我们认为中国企业当前“天时、地利、人和”兼备，有望在操作系统领域打破传统核心零部件产业被外资企业主导的局面。1)1)天时：新能源智能网联汽车普及初期，全球竞争格局未定天时：新能源智能网联汽车普及初期，全球竞争格局未定 当下全球仍处于智能网联汽车普及阶段，市面上汽车操作系统尚未形成在技术或市场份额上具有统治力的垄断或寡头企业，这正为中国企业的全球业务提供了广阔的发展空间。图图四四：智能网联汽车技术路线图智能网联汽车技术路线图 资料来源：中国智能网联汽车创新中心智能网联汽车技术路线图 2.0 2)2)地利：国内具备得天独厚的市场条件，近水楼台先得月地利：国内具备得天独厚的市场条件，近水楼台先得月 首先，中国当前是全球新能源汽车最大单一市场，为操作系统发展提供了良好土壤。其次，而相较国外企业，本土企业在本土化应用生态资源获取、用户需求理解、场景理解和本土客户（主机厂及终端客户）支持等方面都有着得天独厚的地缘优势。此外，中国拥有特色的车路云一体化融合智能驾驶技术路线以及车云协同的信息安全战略，国产操作系统企业在这些差异性的政策和技术路线的理解上拥有天然的优势。迈向生态共建的车用操作系统之路|国产操作系统的机遇 9 3)3)人和：汽车供应链安全、智能汽车的数据人和：汽车供应链安全、智能汽车的数据/网络网络/信息安全得到政府、信息安全得到政府、OEMOEM 关注，并获得关注，并获得政策、技术、人才资源倾斜政策、技术、人才资源倾斜 近年来，受国际关系、疫情防控影响，汽车产业链各环节都面临着核心技术缺失、关键零部件断供等问题，供应链安全已成为政府及行业的首要关注点，相关技术、人才资源随之大量向薄弱环节倾斜，这也为操作系统领域诞生技术突破提供了必备条件。2.当前操作系统的市场格局当前操作系统的市场格局 图图五五：车用操作系统细分市场车用操作系统细分市场 车控操作系统车控操作系统 车载操作系统车载操作系统 底层内核系统底层内核系统(分为以分为以 Linux 为代表的宏内核及以为代表的宏内核及以 QNX 为代表的微内核为代表的微内核)车控系统车控系统 智能驾驶系统智能驾驶系统 车载系统（按定制开发完整度车载系统（按定制开发完整度由高到低又可以进一步分为完由高到低又可以进一步分为完整型、整型、ROM 型和超级型和超级 APP）资料来源：车用操作系统标准体系 根据应用领域，可以将目前的车用操作系统分为 4 个关键细分市场，分别是底层内核系统、车控系统、智能驾驶系统及车载系统。迈向生态共建的车用操作系统之路|国产操作系统的机遇 10 1 九章智驾，自动驾驶 OS 市场的现状及未来 当前汽车系统市场正经历发展的第二阶段，即系统域集中阶段。预计在中短期内，4 个关键细分市场仍将同时独立存在，直至中央计算机架构出现，汽车系统有望进入第三阶段，既中央计算集中架构，并完成多系统的完全整合。因此我们认为：中短期内，中短期内，车载系统完成一轮洗牌后，未来会出现头部企业个别领先 OEM 通过自研操作系统打造半封闭生态（如特斯拉），其他绝大多数 OEM 将迫于安卓内核限制及团队维护压力选择接入外部车载系统；同时，在中短期内，智能驾驶系统将保持群雄逐鹿状态，以 OEM 为核心的联合定制模式将持续存在；但长期看来，但长期看来，当中央计算机架构出现时，同时具备三类操作系统供应能力的企业将有机会成为 Tier-0.5 供应商，从而进一步提升自身在汽车供应链中的价值。1)1)底层内核系统：本土厂商乘国产化浪潮厚积薄发，打破海外底层内核系统：本土厂商乘国产化浪潮厚积薄发，打破海外 OS 主导地位主导地位 竞争格局现状竞争格局现状 底层内核系统又称为底层操作系统，提供操作系统最基本的功能，负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统，决定着系统的性能和稳定性。车用操作系统出于内核层的差异性，又可分为基于微内核的实时操作系统（RTOS）和基于宏内核的非实时操作系统。微内核的 RTOS 在汽车这类注重高实时、高可靠和高安全的领域得到了广泛应用，目前 QNX、VxWorks 等系统已经实现了商用化，国内一些头部操作系统厂商也在积极投入该领域，并乘着国产化之东风实现了技术和产品化上的双突破，包括斑马智行的 AliOS 和华为的鸿蒙 OS。例如，AliOS 在基于Linux 开发的宏内核之外，还研发出了自身的微内核实时操作系统，使其既能满足车载环境下对多任务处理、运行复杂软件算法等新兴需求，同时也能符合高功能安全、可靠性的合规准线。目前，AliOS 已经通过汽车产品最高功能安全等级 ASIL-D 的认证，并且在头部自主品牌车企的智能座舱和智能驾驶产品上量产落地。未来趋势研判未来趋势研判 打造操作系统内核是一个耗时耗力的庞大工程，当前主流的 QNX 与 Linux 均肇始于上世纪八十年代，经过三十余年发展，地位才逐渐稳固。尽管开发技术壁垒和成本投入较高，但在供应链安全和以软件定义汽车为代表的技术迭代双重因素的驱动下，国产车用操作系统厂商有望迎来国产替代的黄金窗口期，并有机会挑战 QNX 和 Linux 在底层操作系统的主导地位。首先，前文提到，操作系统正成为影响汽车供应链安全不容忽视的底层技术。工信部原部长苗圩在近期呼吁车企需要建立自主可控的操作系统，“如果没有操作系统，芯片再强，汽车做得再好，都是在沙滩上起高楼。”这为国产操作系统厂商上车提供了全新的机遇。一方面，主机厂希望基础软件和硬件低耦合，当切换芯片供应商时，基础软件可灵活适配，并且能够做到向后的兼容、升级和维护。另一方面，当海外操作系统面临供应链中断情况下，其上运行的应用软件也得以完整的移植和复用到全新的国产软件平台。其次，随着整车电子电气架构集中化，过去车上控制器软件以黑盒的供应模式被打破，软硬件解耦，软件架构向模块化、标准化发展。价值链越来越集中到三个不同部门：应用软件、基础软件、硬件设计，主机厂直接采购软件和硬件组件，更多从事集成、验证和测试工作。软件产业链将进一步沿着纵向分工和深化，国产操作系统厂商在性能和安全等级上的突破、产业化的验证，也给国内主机厂除国外操作系统厂商之外更多技术上有保障、硬件适配更泛化、需求响应速度更快、运维服务更及时的供应商选择。综上而言，凭借国产替代和整车智能化产业变革契机，国产操作系统厂商突出海外供应商的重围，并且有望成为冲击 QNX、Linux 在底层内核领域主导地位的一股不容忽视的力量。迈向生态共建的车用操作系统之路|国产操作系统的机遇 11 2)2)车控系统：国际软件供应商占据主导，国内厂商需乘智能化之风突围车控系统：国际软件供应商占据主导，国内厂商需乘智能化之风突围 竞争格局现状竞争格局现状 车控系统通常指内嵌入核心零部件 ECU 的操作系统，主要面向车辆传统控制领域，如动力系统、底盘系统和车身系统等。随着车内ECU 数量越来越多，整车电子电气系统日益复杂，主机厂急需要为 ECU 设计一个标准化的软件架构，方便其自主研发的应用软件可自如地在不同车型平台之间移植，以及在不同供应商控制器之间切换。在此背景下，由宝马、博世等 9 家企业于 2003 年牵头成立的汽车开发系统架构组织 AUTOSAR，制定了安全车控操作系统底 层 技 术 规范 标 准 Classic AUTOSAR。AUTOSAR 将提供统一的接口和协议，旨在实现应用软件和基础软件的解耦，最大程度实现软件的复用，节省底层软件的重复开发工作和开发成本，允许主机厂更专注于体现其差异化能力的应用程序的开发。AUTOSAR 软件标准沿用至今，目前负责整车控制类的 ECU 软件主要基于 AUTOSAR 的软件框架进行开发，且多采用国际供应商的开发工具，包括 Vector,博世旗下子公司ETAS，大陆集团子公司 EB 等。但汽车行业各利益相关方对待AUTOSAR 的态度并不统一。一方面，大部分国内外主流汽车企业在积极向 AUTOSAR 靠拢。另一方面，中国也在牵头成立兼容 AUTOSAR 标准、同时又融入更多中国标准的中间件行业组织：2019年12月由中国汽车工业协会联合车企与软件企业组建了中国汽车基础软件生态委员会AUTOSEMO；2022 年 6 月，该组织发布了基于AUTOSAR 标准的整车基础服务参考框架和技术规范，推动 AUTOSAR 标准在智能化时代的推广，同时致力于建立由本土产业主导的基础软件架构标准和产业生态。未来趋势研判未来趋势研判 车控系统由于其远离消费者，且与硬件绑定较为紧密，上车过程主要由 Tier-1 供应商及 OEM合作完成，因此话语权掌握主要在传统 OEM 及Tier-1 供应商手中。中短期内，Classic AUTOSAR 作为底层安全车控标准的地位已然确立。然而放眼未来智能化时代，智能化时代，AUTOSARAUTOSAR 组织能否继续保持标组织能否继续保持标准制定者地位，安全车控操作系统又会在何时、准制定者地位，安全车控操作系统又会在何时、以何种形式、被谁整合进高层操作系统之中尚无以何种形式、被谁整合进高层操作系统之中尚无定论。定论。结合近期主要厂商所发布的技术战略动向，车控系统未来有以下三种可能的发展趋势：第第 1 1 种，行业大部分参与者选择沿用种，行业大部分参与者选择沿用 ClassicClassic AUTOSARAUTOSAR 标准标准，并进一步优化发展以适应电动并进一步优化发展以适应电动智能智能安全车控需求。安全车控需求。也正是有这样的目标，AUTOSAR 近年推出了 Adaptive AUTOSAR，期望能借 Classic AUTOSAR 积累的影响力推动自身进化为车控+智能驾驶系统标准，对此已有部分国内厂商积极跟进。第第 2 2 种种，由其他汽车厂商推出能主导市场的全，由其他汽车厂商推出能主导市场的全新系统。新系统。由于 Adaptive AUTOSAR 存在使用成本高、配置效率低、不支持车端到云端的通信、不适应不同国家的地图、数据平台要求等问题，其尚未获得行业普遍认可，因而也有可能未来会出现新的由某些 OEM、科技公司主导的新标准出现。例如在我国，由汽标委牵头出台的自主的智能驾驶系统标准，其中即涵盖小部分安全车控标准。随着这一类本土化智能驾驶系统不断推广，有望在未来出现新的本土化车控系统，对 AUTOSAR 形成部分替代。第第 3 3 种种，AUTOSARAUTOSAR 标准标准以开源形式以开源形式延续统治延续统治力，进而力，进而自然融入其他系统。自然融入其他系统。2022 年初，博世就联合微软在 Eclipse 开源基金会下成立了软件定义汽车工作组，希望依靠开源的力量，按照AUTOSAR 的标准，真正编写出一套安全车控操作系统代码。这不仅将改变现有汽车软件供应商的开发方式，也让 AUTOSAR 更有可能融入其他智能驾驶系统中，从而加速其推广。在这个过程里，相比 OEM，开源主导者博世和微软或将占据更加有利的地位。迈向生态共建的车用操作系统之路|国产操作系统的机遇 12 1 九章智驾，自动驾驶 OS 市场的现状及未来 车控系统是目前三类操作系统中历史最悠久的一种，过去，Classic AUTOSAR 只出于适配效率考虑规定了标准，代码实现的部分则由供应商各凭能力完成，这也基本成为了行业共识。这种共识凝聚成了强大的行业惯性，在这种惯性之下，第 1 种潜在发展趋势目前看拥有比后两种潜在发展趋势更高的可能性，但目前中国科技企业主导软件定义汽车的决心与博世在汽车领域的号召力及开源的强大传染力也不容小觑。最后究竟花落谁家，是不断进步的 AUTOSAR 组织及传统汽车软件厂商，还是试图更改游戏规则的国内科技公司，抑或是率先践行开源的博世和微软，还需继续观察各家厂商的下一步动作与各个领域的技术突破。3)3)智能驾驶系统：百花齐放，或将成为下一个十年最激烈战场智能驾驶系统：百花齐放，或将成为下一个十年最激烈战场 竞争格局现状竞争格局现状 智能驾驶系统负责驱动辅助驾驶以及全自动驾驶功能的控制器，涉及雷达、摄像头、传感器等更多硬件，不仅需要像安全车控一样具备实时性与安全性，还需要更强大的计算能力、数据吞吐能力，以及更高的灵活性、扩展性、可编程性、易用性，以满足更多种算法模型需要。目前各互联网、ICT、新势力车企及部分领先的传统车企大部分不涉及内核的重新设计，而是在内现有内核的基础上进行中间件的开发。具体看，可分为 6 个阵营，既包括了传统车企、传统汽车软件供应商，也包括了新势力车企、科技公司、互联网公司及新兴自动驾驶算法服务商。智能驾驶系统的发展主要受技术和商业两股趋势的主导。技术上，操作系统内核的选择；商业上，主机厂的供应决策，即采用自研、联合开发还是采购供应商方案。系统内核的取舍基于多方面的考虑，最主要视主机厂的研发能力和开发需求而定。Linux 得益于其开放性、高定制性、对硬件的兼容性、研发成本等多方面的优势，更受研发实力较强的主机厂和科技公司的青睐，例如特斯拉和Waymo。QNX 的优势则在于其硬实时性、更高的功能安全等级和易用性，成为多数厂商的内核方案首选。对于一些研发实力较弱的车企而言，系统的选择更取决于芯片供应商或域控制器厂商默认的软件开发套件。当前，Linux 和 QNX 在自动驾驶操作系统内核领域平分秋色。其次，供应决策上，多数主机厂均采取了更进取的自研操作系统的战略。对于 OEM 是否有必要且有能力完成自研，行业仍存在较大争议：从功能实现来看，系统的核心价值在于帮助OEM 降低上层软件的开发难度、提高开发效率，决定自动驾驶客户体验、能形成差异化竞争的更多是应用层的软件算法。当然，也有部分 OEM 认为，系统的数据通信、资源管理、任务调度能力对应用功能的实现也有影响（尤其是中间件）1，因此也需要存在差异性。但对于 OEM 而言，系统的优先级明显低于自动驾驶算法。从能力角度来看，系统供应商不仅具备更强的软件开发能力，还往往同时具备强大的芯片定义能力，且其能在与多家 OEM 达成合作的同时，扩大系统应用的范围和场景，从而在产品上进行更快地优化。而 OEM 自研则面临开发难度较大，存在产品优化速度不及市场的风险。自研的风险也开始显现：一些之前明确提出自研系统的车企也出现了进展推迟或不再按固定节奏披露实际进度，甚至在未来规划的产品组合当中不再全盘考虑自研操作系统，明确了部分产品将搭载英伟达等解决方案供应商的平台产品。此外，操作系统成功的关键在于生态系统，如果仅有车企使用、迭代和维护自动驾驶 OS，无法吸引其他企业加入，那么操作系统的上车率、应用数量、开发者规模都限制系统的生长和繁荣，同时也造成前期的研发投入和维护资源无法分摊的风险。再者，主机厂全栈自研很大程度上还依赖于 AI 芯片的支持，这意味着主机厂的能力边界还必须涉足到芯片，进一步提高了自研的门槛。迈向生态共建的车用操作系统之路|国产操作系统的机遇 13 智能驾驶系统行业尚处于发轫期，未来具备相当大的不确定性。关于市场未来的格局，综合来看，未来或许有极少部分 OEM 能够完成“芯片+操作系统+应用软件”全栈自研，但对于绝大多数OEM 而言，综合性价比更高的路径还是与芯片、操作系统厂商深度定制合作，保障开发效率的同时，也保证自己开发的个性化软件可以顺利和通用化软件耦合。例如在大众汽车与国产芯片厂商地平线的合资交易中，双方不仅是芯片层面的供应，更多是自动驾驶软件层面的合作，后者拥有包括从 SoC，操作系统、中间层、算法和应用层的全套软件及开发工具包。预期中短期内，智能驾驶系统仍将处于发展期，还难以出现市场绝对的领导者，而无论从主机厂在价值链所处的位置来看还是国家对技术及数据安全的可控需求来看，智能驾驶系统未来的发展模式或将更多以主机厂与智能驾驶系统解决方案供应商合作共创的模式展开，而目前市场也已经有大量拥有较强技术实力的国内智能驾驶系统解决方案服务商开启了与主机厂强强合作的进程。图六：以斑马为代表的国产智能驾驶操作图六：以斑马为代表的国产智能驾驶操作系统解决方案系统解决方案 资料来源：公开资料整理 4)4)车载系统：车载系统：OEMOEM、科技公司双极初定，、科技公司双极初定，行业行业格局格局有望快速清晰化有望快速清晰化 竞争格局现状竞争格局现状 车载系统主要为车载信息娱乐服务及车内人机交互提供控制平台，是汽车实现座舱智能化与多源信息交互的必要运行环境。相较车控系统，车载系统对实时性和安全性要求不高，但对软件生态丰富度要求较高。随着座舱域进一步整合包括仪表、中控、后排娱乐、HUD、语音系统，甚至部分 ADAS 功能（例如 360环视系统），主机厂对车载系统的需求变得复杂起来。一方面仪表和 HUD 与动力系统及辅助驾驶系统高度关联，对实时性、可靠性、安全性是刚需，将继续运行在 QNX 等嵌入式实时系统之上；另一方面，中控、后排娱乐等对应用丰富性和数据安全有较高需求，更倾向于采用以开源、开放见长的系统。为了应对和兼容不同应用对实时性、稳定性和功能安全的特定需求，虚拟机技术（Hypervisor）在智能座舱域加速渗透。在虚拟化环境下，多个系统得以运行在同一硬件平台上，实现硬件资源共享的同时，软件方面又保持独立、互不干涉。QNX Hypervisor 是当前主流的满足车规级的虚拟机产品，但国内虚拟机产品也在高速发展，如 AliOS 的虚拟系统也在近期完成了车规级认证并推进进一步的商业化落地，未来有望改变座舱域的竞争局面。为了便于应用程序移植，享受 Android 生态的红利，国内领先自主品牌车企和新造车势力多选择基于安卓系统进行二次开发，例如小鹏 Xmart OS 和 NIO OS；科技和互联网企业则在 Linux 之上深度定制，例如鸿蒙 OS 和 AliOS。目前，国内车载系统领域呈现 Android、QNX、Linux（厂商定制）同台竞技的并存局面。迈向生态共建的车用操作系统之路|国产操作系统的机遇 14 图图七七：代表性车载操作系统自研厂商代表性车载操作系统自研厂商概况概况 资料来源：公开资料整理 在车载系统中，根据主机厂开发深度的不同，又可将其分为完整型、ROM 型与超级 APP 型（如图八）。当前大部分主机厂基于自身的实际情况，选择以搭载 ROM 模型车载操作系统的厂商相对更多，研发质量好的产品也都取得了不错的用户反馈，甚至大量国产品牌的车载系统体验普遍被消费者认为要领先于传统外资大品牌；从主机厂侧重自研还是直接适配搭载车载系统供应商的产品层面看，拥有更开放策略的厂商特别是一些新兴电动车品牌更倾向于深度拥抱合作，更多与华为、斑马、百度、谷歌等科技企业合作，充分利用后者在软件开发的生态资源和经验优势（如图七）。图图八八：车用系统按开发车用系统按开发全面全面度分度分类类 完整型完整型 ROMROM 型型 超级超级 APPAPP 资料来源：公开资料整理 注释：绿色代表进行改造的结构 迈向生态共建的车用操作系统之路|国产操作系统的机遇 15 未来趋势研判未来趋势研判 对于大部分对于大部分 OEMOEM 而言，车载系统是智能座舱的基础设施，与第三方供应商合作是更高效而言，车载系统是智能座舱的基础设施，与第三方供应商合作是更高效、更具性、更具性价比价比也更安全的选择。也更安全的选择。对于部分已有自研相对成熟车载系统的 OEM 来说，中短期应该依旧会延续自研的策略。随着汽车系统智能化的进一步推进，OEM 凭借贴近用户的优势，其话语权优势将延续，而科技公司的软件能力优势也将逐步凸显。座舱定制化、智能化、网联化的趋势不断深化的背景下，车载软件开发的复杂度呈指数级提升，座舱内的人机交互、沉浸式的体验、智能化的服务、与座舱的深度融合与协同，都对新一代座舱域的软件架构、硬件水平提出新的挑战。操作系统作为上连软件、下接硬件的关键环节，其核心能力更体现在生态能力上，即支持上层应用的高效开发，以及对下层硬件架构的高度兼容适配。随着国产和海外操作系统厂商积极布局生态能力，未来车载系统市场也将迎来更激烈的竞争。在这种双强格局下，科技公司与 OEM 的合作模式如何演进以实现更好的价值共赢，可能是接下来行业会进一步探索的方向。16 三、三、汽车产业如何构建和融入以汽车产业如何构建和融入以“操作系统为核心的生态体系操作系统为核心的生态体系”迈向生态共建的车用操作系统之路|汽车产业如何构建和融入以“操作系统为核心的生态体系”17 三、汽车产业如何构建和融入以“操作系统为核心的生态体系”三、汽车产业如何构建和融入以“操作系统为核心的生态体系”1.丰富系统生态环境、推动场景应用高质量发展丰富系统生态环境、推动场景应用高质量发展 1)1)产业链加强合作，合力构建系统生态环境产业链加强合作，合力构建系统生态环境 乘众智，合众力：乘众智，合众力：汽车产业与系统相关的参与者应结合自身资源与能力，以开放心态考虑开展生态合作和系统共建。参考传统汽车技术发展历史，某项核心零部件、总成或技术在进入市场初期会帮助整车产品形成差异化竞争力，但长期来看随着技术发展趋于成熟，技术及性能会趋于同质化，技术壁垒降低，部分整车企业会选择直接外采以实现更好的经济性。而软件系统天然比硬件产品更具有规模效应，头部生态集中价值更加凸显，所以我们认为车用操作系统长期来看或将以类似模式发展，且进程可能更快。技术发展成熟后，并非所有的市场参与者都有足够的规模效应和软件开发能力构建满足成本经济性要求的自研团队，实现完全的自主研发。中远期来看，合作、共建、外包中远期来看，合作、共建、外包采购等模式将成为大部分市场参与者，尤其是对采购等模式将成为大部分市场参与者，尤其是对 OEMOEM 而言更合理且更具性价比的选择而言更合理且更具性价比的选择。2)2)构建开放、开源、多层解耦的立体生态体系：构建开放、开源、多层解耦的立体生态体系：参考 PC、手机的系统发展史，可以看到操作系统平台便是大树的根基，而丰富的应用及生态便是枝叶，两者相互依存、相互成就，好的生态会让树木枝繁叶茂呈现出不朽的生命力。而作为汽车操作系统产业，想要实现高质量发展，我们认为也必然需要秉承“开放、开源并协作构建多层解耦的立体生态体系”才可以最终实现系统持续的优秀体验与生命力。那么“开放、开源”的原则如何在“多层解耦发展”的框架上推进与践行，我们也借此提出我们的拙见：应用应用生态生态：操作系统厂商扩大规模和影响力的关键在于其应用的丰富性。比如在语音交互、沉浸式体验、车载游戏等功能加速上车并且成为座舱差异化体验的当下，主机厂希望能够更高效开发和迭代软件，包括自由组合功能模块以实现差异化的产品定义和功能实现。例如 AliOS 通过引入更多的生态伙伴来共创应用生态，包括通过提供多屏互动、多模态交互、智能语音、小程序、场景引擎等组件，允许主机厂深度定制化，探索座舱产品的体验边界。此外，伴随产业从业者对汽车属性变革、技术演进趋势及消费者体验诉求理解的加深，业界对汽车操作系统生态的认知正在发生变化，经过过去几年的发展与验证，行业从业者开始认识到未来的汽车并不能简单的定义为“一台行走的手机”，汽车与手机差异化的硬件形态及产品属性使其生态构建不能简单的平移手机应用生态，而是需要发展专属的智能座舱生态和智能驾驶生态，而目前来看基于车本身的国产原生系统在对车生态的理解和构建现状上，已逐渐呈现出领先趋势。硬件硬件生态生态：操作系统对硬件的广泛兼容能力是其产品市场化的重要前提。软硬件解耦是为了更高效的协同，操作系统厂商不仅需要满足当下的需求，还要具备一定的前瞻性、兼容性和扩展性，能够支持软硬件的升级换代、满足主机厂增减模块的需求。例如，车用操作系统厂商除了适配当前车内越来越多的处理器、加速器和外设硬件之外，还必须实时关注硬件尤其是芯片厂商架构的演变路径，建立新的硬件协同能力，尤其在今后中央计算架构下，如何最大化多核异构芯片的算力效率将成为操作系统厂商的核心能力之一。迈向生态共建的车用操作系统之路|汽车产业如何构建和融入以“操作系统为核心的生态体系”18 此外，软件应用生态与硬件生态之间也需要形成生态间的协同关系，例如智能驾驶操作系统解决方案就需要非常强的软硬一体化生态协同共创才能实现，一些在该领域深耕的科技大厂如斑马等也提出了诸如“AI+OS+芯片”的中国方案生态协同的新概念，特别强调了在智能驾驶全栈式解决方案中 OS 与芯片需要进行联合定义，而 OS 与芯片要给其上层的智能驾驶 AI 算法提供高安全、实时性与高性能统一的基础计算平台，以实现释放自动驾驶应用创新潜能，打破软硬生态圈边界，建立大一统的开放式协同生态。图图九九：斑马产业生态圈构建案例示意图斑马产业生态圈构建案例示意图 资料来源：公开资料，企业网站信息整理 开发者生态：开发者生态：相较于桌面和手机操作系统，车用操作系统更广泛的终端用户是应用开发者，而开发者社区规模和活跃度很大程度决定了操作系统的兴衰繁荣。开发者生态的凝聚取决于以下几方面：o 开发环境便利化：开发环境便利化：开发使软硬件解耦的中间件平台，为开发者提供丰富的编程接口，使开发者得以在软件开发与验证过程中更专注于业务逻辑，摆脱对硬件系统的依赖，减少因硬件不兼容而出现的移植困难和二次开发。通过打造便捷开发、敏捷回应的开发环境，大幅缩短应用开发时间。图图十十：斑马斑马 AliOS 软硬件结构模式软硬件结构模式 资料来源：公开资料，企业网站信息整理 迈向生态共建的车用操作系统之路|汽车产业如何构建和融入以“操作系统为核心的生态体系”19 图图十一十一：BYD OS 软硬件解耦模式软硬件解耦模式 BYD OS:软硬件解耦软硬件解耦+应用跨平台通用应用跨平台通用+硬件即插即用硬件即插即用+持续持续 OTA/硬件升级硬件升级 资料来源：公开资料，企业网站信息整理 开发者激励模式和商业模式创新：开发者激励模式和商业模式创新：建设体系化的开发者激励模式并推动开发者社群构建，不断鼓励应用创新与优化、吸纳新开发者加入。当聚拢了相当规模的开发者后，操作系统厂商还需要进一步将底层能力作为基础设施开放出来，赋能更多的行业参与者和应用开发者，从而扩大其技术影响力。发布环境轻量化：发布环境轻量化：提供浏览、操作界面友好、用户触达成本低的小程序入口，拉高整体应用社群流量，实现应用生态吸引用户、流量推动应用生态创新的良性循环。3)推动场景应用高质量发展推动场景应用高质量发展 非汽车原生的成熟场景应用的体验质量优化：非汽车原生的成熟场景应用的体验质量优化：应用生态的终极形态为场景和体验服务。体验不佳的丰富生态终将落入形式主义的窠臼，这也正是当前汽车系统及应用生态的典型痛点。应用生态价