SOA 降低了软件开发难度、提高了效率 定义汽车成发展趋势

SOA带来软件新机遇，软件定义汽车成发展趋势。集中式的E/E架构是软件定义汽车得以实现的硬件基础，SOA是软件定义汽车实现的软件基础。随着主机厂开发车型周期越来越短，面临的开发需求更频繁，车上功能增多，主机厂需要更快速的响应时间以满足市场需求，与此对应的是传统分布式E/E架构下，汽车采用的是"面向信号"的软件架构，ECU之间通过LIN/CAN等总线进行点对点通信。为了真正实现软件定义汽车，从技术角度看，汽车软件架构正由"面向信号"的传统架构迈向"面向服务"的SOA架构（Service-OrientedArchitecture）。SOA架构核心将每个控制器的底层功能以"服务"的形式进行封装，一个服务即是一个独立可执行的软件组件，并对其赋予特定的IP地址和标准化接口以便随时调用，最终通过这些底层功能的自由组合实现某项复杂智能化的功能。因此需要SOA架构具有接口标准化、相互独立、松耦合三大特点：①各个"服务"间具有界定清晰的功能范围，并且留予标准化的访问接口；②每个服务之间相互独立且唯一，均属于汽车软件架构中的基础软件，因此若想升级或新增某项功能只需通过标准化的接口进行调用即可；③具备松耦合的特性，独立于车型、硬件平台、操作系统以及编程语言。可以将传统中间件编程从业务逻辑分离，允许开发人员集中精力编写上层的应用算法，而不必将大量的时间花费在底层的技术实现上。

电动化加速渗透带动智能化加速，自动驾驶渗透率有望先于政策指引达到。我们预计智能汽车在未来3-5年时间内继续保持高速增长态势，尤其是新能源汽车更积极采用L2及以上的智能驾驶，以及更倾向应用智能座舱新功能，而传统燃油车也将随着全新电子电器架构的升级，呈现出智能化水平稳步提高的趋势。我们预计自动驾驶渗透率有望先于政策指引达到，2025年L2级别达到55%，L3达到15%。我们预计未来2-3年间，L2（含L2+）依旧是主流，L2级别渗透率在2025年达到55%，预计2023年至2024年L3进入量产的关键窗口期，2025年L3渗透率达到15%，搭载量将突破400万辆规模。

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纵观整个智能汽车的发展史，我们更进一步深信中国智造的崛起，我们预计汽车电子将会承载较大产业链增量价值，中国企业在智能汽车领域具有较多突破机会的子领域。传统车时代：在中国市场，以均价15万的传统车为例，其整车制造部分年产值约1.8万亿元，研发服务/销售服务/金融服务/后市场分别为1500/1000/1400/400亿元。合计中国传统车年均总产值2.23万亿元。智能电动车时代：智能化/电动化带来单车硬件成本增加分别约为0.9/4.3万元，单车增幅超过50%。综合考虑传统车被对冲的传统动力部分的产值，中国智能电动车产业年均总产值约为3.2万亿，增加产值近1万亿，增幅为43%，智能化是重要的增量部分。

操作系统跟随硬件架构的跨域融合趋势数量在减少，按功能分类可分为车控操作系统、自动驾驶操作系统与智能座舱操作系统。跨域融合方案下，域操作系统正在逐渐形成，传统操作系统正由独立的多个操作系统向少数/一个操作系统发展。智能汽车操作系统从功能实现角度来看，大致可分为车控操作系统、自动驾驶操作系统与智能座舱操作系统，其中车控操作系统主要用于实现车身底盘控制、动力系统控制，自动驾驶操作系统主要用于实现自动驾驶功能，智能座舱操作系统主要用于实现车载娱乐信息系统功能以及实现HMI相应功能。操作系统是软件定义汽车发展基石。智能汽车SOA软件架构从上而下分别为应用软件、功能软件、中间件、底层操作系统（狭义操作系统）、车载芯片软件（BSP）、虚拟机（Hypervisor）与芯片，其中功能软件、中间件、底层操作系统、车载芯片软件与虚拟机组成广义操作系统，统称为系统层软件，是管理和控制智能汽车硬件与软件资源的底层，提供运行环境、运行机制、通信机制和安全机制等。

底层操作系统是操作系统的内核，提供了最基础的功能。底层操作系统对内负责协调进程和管理软硬件资源，对外提供接口实现交互，从根本上决定了系统的性能和稳定性，是系统软件层的核心。由于开发难度大且安全性要求最高，市场竞争格局主要以QNX、Linux、Android为主。

中间件是介于底层操作系统与上层应用程序之间的软件模块，目前自动驾驶与智能座舱的中间件正处于百花齐放的时期。中间件可以简单地理解成中间层软件，它和底层软件紧密结合，构成平台软件，由此联结上层应用层算法和下层硬件（如芯片、传感器等）。通过平台软件，可以实践"软件定义汽车"软硬件解耦的系统论。应用层可以在任何芯片、任何域控上进行快速移植和部署，硬件也不需要关注对应的接口匹配。目前市场上主流的中间件方案为AUTOSAR，是汽车行业内应用相对成熟的中间件。AUTOSAR中对各功能模块进行了封装，并对模块与模块之间的接口进行标准化，从而实现汽车软硬件解耦。ClassicAUTOSAR（AUTOSARCP）方案应用于分布式架构下的MCU上，拥有更高的功能安全与实时性，适用于动力、制动等传统ECU；为支持高级自动驾驶需求，AUTOSAR联盟推出AdaptiveAUTOSAR（AUTOSARAP），同时基于机器人软件中间件打造的ROS(2.0)中间件方案也可以用于高级自动驾驶。同时随着传感器的数量增加，数据来源增多，多元异构数据在芯片之间、各任务进程之间的高效、稳定传递需要引入通信中间件。SOME/IP与DDS是面向服务的通信协议，都可以共存于AUTOSARAP中，其中SOME/IP相对闭源，DDS可以用于开源商用，但大多数DDS商业版是非车规的，主机厂需要进行二次开发。自动驾驶与智能座舱领域的中间件目前正处于百花齐放时期，自动驾驶中间件有AUTOSARAP、DDS、ROS(2.0)三种主流方案，主机厂可基于此进行二次开发，而智能座舱目前还没有形成严格行业标准与主流方案。百花齐放的行业状态也为本土中间件企业带来了发展机遇，本土企业可以根据客户的需求进行定制化开发，满足大多数主机厂目前的"自研"需求，同时定价也更加灵活，具有快速响应优势和本土沟通的优势。

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