汽車軟件和電子設備的新時代
四個眾所周知的技術趨勢已經成為汽車工業創新的關鍵驅動因素：自動駕駛(autonomous driving,)、互聯互通(connectivity)、電氣化(electrification)和共享移動(shared mobility，比如汽車共享服務)。總的來說，這些被統稱為“ACES”趨勢，它們將對計算和移動網絡需求產生重大影響。
其中，自動駕駛的影響可能最大，因為它需要更高的車載計算能力來實時分析大量傳感器數據。其他自動技術、空中下載(over-the-air，OTA)更新和第三方服務集成也需要汽車內外的高性能和智能連接。同樣地，越來越嚴格的車輛安全需求要求更快、更可靠的移動網絡和極低的延遲。
借助ACES，行業參與者現在有三種主要的工作負載位置選擇：車載、云和邊緣。
為了確保用例滿足技術可行性的閾值，公司必須決定在可用計算資源中的何處以及如何平衡工作負載。這可以讓用例滿足日益嚴格的安全要求，并交付更好的用戶體驗。為了平衡跨車載、邊緣和云計算的工作負載，可能需要考慮多個因素，其中有四個因素可能尤為重要：安全、延遲、計算復雜度和數據傳輸的需求——這取決于數據的類型、數量和異構性。
如今，聯網汽車的使用案例通常依賴于車載計算或云計算來處理工作負載。例如，導航系統可以容忍相對較高的延遲，并可能在云中更好地運行;OTA更新通常通過云數據中心交付，并在干擾最小的情況下通過Wi-Fi下載;而信息娛樂內容源自云端，并機載緩沖，以提供更好的用戶體驗。相比之下，自動緊急制動系統(AEBS)等事故預防工作負載需要非常低的延遲和高水平的計算能力，這可能意味著它們最好通過車載計算處理。
在計算和連接方面的進步有望實現許多新的、高級的用例。這些發展可能會改變工作負載的位置。特別重要的是，5G移動網絡的推出可能允許更多的邊緣處理。鑒于這些相關技術的重要性，我們詳細探討了它們的特點，重點聚焦汽車應用。
5G和邊緣計算的好處
5G技術有望提供高帶寬、低延遲、可靠性和分布式功能，更好地滿足聯網汽車用例的需求。它對汽車應用的好處主要有三個方面：
•增強型移動寬帶(EMBB)：5G可能提供更快、更統一的用戶體驗，速度可達每秒10千兆，比4G技術快5到10倍。這可能增強高帶寬用例，如車內信息娛樂、車輛遠程操作和實時人機界面渲染。
•大規模物聯網(IoT)：通過每平方公里支持多達100萬個連接，5G網絡可以有效地支持來自道路上的汽車、連接的基礎設施端點和最終用戶設備的大量并發連接。這可能會消除汽車和其他設備由于大量連接而無意中與移動網絡斷開連接的可能性。
•超低延遲通信(URLLC)：5G延遲理論上可以降低到1毫秒，是4G的5到15倍。這意味著5G可以將高速和高可靠性結合起來，無需在兩者之間進行權衡。這對于自動駕駛車輛的目標跟蹤、智能電網關鍵基礎設施的保護和控制，以及航空和機器人等應用的遠程控制和過程自動化都很重要。
這些好處可能有助于在汽車行業中更多地使用邊緣應用程序。非安全關鍵型工作負載，例如信息娛樂和智能交通管理，可能會開始從車載或云端轉移到邊緣。最終，5G連接可以減少延遲，使某些安全關鍵功能可以開始通過邊緣基礎設施得到增強，而不僅僅是依賴于機載系統。
目前大多數汽車應用程序都傾向于只依賴于單個工作負載位置。未來，他們可能會將邊緣計算與車載或云處理相結合，以提供更高的性能。例如，智能交通管理系統可以利用外部數據(例如，其他車輛的遙測數據、實時交通監控、地圖和相機圖像)增強車輛的傳感器數據，從而改善車載決策。數據可以存儲在多個位置，然后由交通管理軟件融合。與安全相關的最終決定將在車載位置做出。最終，可能需要跨車載、邊緣基礎設施和云管理大量實時和非實時數據，以實現高級用例。因此，邊緣和云之間的數據交換必須是無縫的。
不斷變化的行業動態和新機遇
不斷發展的汽車價值鏈將為行業內外技術參與者提供許多新的機會。到2030年，聯網汽車使用案例創造的總價值可能超過5500億美元，而2020年這一數字約為640億美元。
不斷增加的互聯性為整個汽車價值鏈的參與者提供了改善運營和客戶服務的機會。以汽車的預測性維護為例，售后市場的維護和維修現在主要包括遵循固定間隔的維護計劃或反應性維護/維修。對特定時期內需要維修的車輛數量缺乏可見性，導致了服務調度、更換部件訂購和庫存等方面的效率低下。利用遠程汽車診斷技術進行預測性維修，可以為原始設備制造商(OEM)和經銷商提供啟動和管理維修流程的機會，從而改善維修流程。
先進聯網汽車用例的推出速度在很大程度上取決于5G和邊緣計算的可用性。多種因素匯聚在一起加速了這一進程。由于消費者和行業用例的激增，對這些關鍵促成因素的需求也正在上升。在短期內，可以通過增強4G現有服務來產生價值，包括導航和路由、智能停車、集中和自適應交通控制，以及對司機、乘客或包裹的監控。
我們預計，更大的5G和邊緣可用性可能會擴大可行用例的列表(包括技術上和財務上)，以指數方式提升邊緣價值。展望2030年，我們估計約30%的價值可能由5G和邊緣實現(2020年為5%)。
傳統參與者進入鄰近領域，以及非傳統汽車價值鏈中的新行業參與者，如通信系統供應商(CSPs)、超大規模企業和軟件開發人員，都可以加速價值創造。英特爾(Intel)、英偉達(Nvidia)和臺積電(Taiwan Semiconductor Manufacturing Company)等廠商都在增加汽車軟件功能，從而帶來更大的協同效應和垂直整合效益。除了加速價值創造之外，新參與者可能會爭奪更大份額的總價值。
預計汽車硬件價值鏈將根據OEM的類型而分化。傳統汽車制造商及其價值鏈預計將繼續基于現有能力完善硬件開發角色。汽車、零部件、設備以及用于從汽車到云的各種應用程序的芯片，可能繼續主要由專門生產這些應用程序的公司生產。非傳統或有發展潛力的汽車廠商可以與老牌汽車整車廠合作開發汽車平臺，并利用整車廠的服務或合同制造商的服務來完成傳統的價值鏈。
老牌企業可能會尋求通過擴大核心業務、提升技術棧或擴大價值鏈足跡來增加市場份額。例如，為汽車OEM創造先進的芯片組是半導體制造商的核心業務，但他們也可以通過提供車載和邊緣軟件系統，或為汽車OEM提供“以軟件為中心”的解決方案來獲取額外的價值。同樣地，為了獲取額外價值，超大規模企業可以創建終端用戶服務，例如為汽車OEM廠商提供的信息娛樂應用程序或為合同制造商提供的軟件平臺。
新興生態系統原型
當參與者采取戰略行動去提升自己在市場中的地位時，我們便可期待兩種類型的參與者生態系統形成。一種是封閉的生態系統，其中成員資格受到限制，專有標準可能由單個參與者定義，也可能由一群OEM定義。另一種是任何公司都可以加入的開放生態系統，通常支持一套民主化的全球標準，并向共同的技術堆棧演進。在極端的例子中——存在公共接口和真正開放的標準——每個參與者可能都在自己的領域，專注于自己的核心能力。
混合生態系統也將存在。遵循這種模式的參與者會混合使用開放和封閉的元素。例如，這可能適用于具有特定專業知識或核心能力的整車廠和價值鏈供應商的系統。
動態發展的價值鏈
新興聯網汽車價值鏈中的公司為五個領域開發產品：道路和物理基礎設施、車輛、網絡、邊緣和云。對于每個領域，公司可以提供軟件服務、軟件平臺或硬件。
隨著汽車互連性的發展，我們預計硬件和軟件將會脫鉤。這意味著硬件和軟件可以獨立開發，每個都有自己的時間軸和生命周期。這一趨勢可能會鼓勵OEM和供應商共同定義技術標準，并可能加快創新周期和上市時間。大型跨國半導體公司已經證明，通過硬件和軟件開發的解耦和并行化，可以將開發時間減少40%。此外，支持這種分離的目標架構具有強大的中間件層，為半導體部門提供了另一個創造價值的機會。該中間件層可能由至少兩個相互鏈接的域操作系統組成，它們可以處理各自域的解耦。硬件和軟件的脫鉤是汽車創新的一個關鍵方面，它將產品的差異化能力嚴重傾斜于軟件。
新的機會。在軟件層，公司可以通過幾種不同的方式獲得價值。在開放的生態系統中，參與者將廣泛采用具有相對公共接口的互操作性標準。在這種情況下，公司可能會保持在其傳統領域內。例如，半導體廠商可能專注于跨領域和棧層為特定客戶生產芯片組，OEM專注于汽車系統，而CSP則專注于連接層，可能還會專注于邊緣基礎設施。類似地，超大規模企業可能會從云/邊緣服務中獲取價值。
相比之下，在封閉的生態系統中，公司可能會定義專有的標準和接口，以確保與成員技術的高水平互操作性。例如，在一個封閉的生態系統中，OEM除了為車輛創建軟件服務和平臺外，可能還會開發分析、可視化功能，以及專門為自己所用的邊緣或云應用程序。汽車差異化的來源可能包括即插即用(plug-and-play)功能的信息娛樂功能、傳感器融合算法等自動駕駛功能和安全功能。
雖然軟件是創新的關鍵推動者，但它引入的漏洞可能會給OEM帶來昂貴的代價，使網絡安全成為優先考慮的事項。將5G和邊緣基礎設施結合起來，可能會為管理、預防和響應相關的安全事件提供更大的靈活性。
硬件廠商可以利用他們的專業知識來提供先進的軟件平臺和服務。例如，英偉達已經進入了高級駕駛輔助系統(ADAS)市場，并通過大量的軟件產品來補充其片上系統(system-on-a-chip)AI設計能力，這些軟件覆蓋了整個自動駕駛堆棧——從操作系統和中間件到感知和軌跡規劃。
一些公司也在轉向不同的堆棧層。以華為為例，傳統意義上，該公司是一家網絡設備供應商和消費級電氣和電子(E&E)設備生產商，以及邊緣和云基礎設施制造商。但目前，該公司的目標是各種車輛堆棧層，包括基礎車輛操作系統、E&E硬件、汽車專用E&E、軟件和電動汽車平臺。未來，華為還可能會針對邊緣和云領域開發車輛、監控傳感器、人機界面、應用層以及軟件服務和平臺。
汽車價值鏈上的新機遇和新戰略
更高的汽車互連性將為半導體公司和汽車價值鏈上的其他公司帶來無數機會。在所有領域，他們都可以從“成為解決方案提供者”中受益，而非只專注于軟件、硬件或其他組件。當他們向前邁進并試圖獲取價值時，公司可能會從重新審視其核心戰略的要素中受益，包括他們的能力和產品組合。
半導體公司
與物聯網和數據中心一樣，汽車半導體市場是全球半導體行業中最有前途的細分市場之一。將自己從硬件制造商轉變為解決方案提供商的半導體公司，可能會發現更容易將自己的業務與競爭對手區分開來。例如，他們可能通過開發針對其系統架構優化的應用軟件來贏得客戶。半導體公司也可以在編配層找到新的機會，這可能使他們能夠平衡車載、云和邊緣計算之間的工作負載。
當半導體公司審查他們目前的產品時，他們可能會發現他們可以擴大自己的軟件業務，并生產更多的特定用途的芯片，如先進的駕駛輔助系統的微控制器，智能座艙和電源控制系統，并通過利用他們在汽車行業和邊緣和云計算方面的經驗進行大規模生產。除了軟件之外，半導體公司可能還會找到多種機會，包括與計算能力更高的更先進節點和效率更高的芯片組相關的機會。
為了提高與特定用途芯片相關的能力，半導體廠商需要更好地理解OEM和消費者的需求，以及對專用硅的新要求。半導體公司可以通過與高度關注汽車用例的超大規模企業和邊緣企業建立戰略伙伴關系，來利用其邊緣和云計算能力。
一級供應商
一級供應商可以考慮集中精力，使其成為具有更高堆棧控制點的“0.5級”系統集成商。另一個重大轉變是，他們可以利用現有的能力和資產為新車開發操作系統、ADAS、自動駕駛和人機界面軟件。
為了生產汽車計算生態系統中新興的產品，一級供應工商可能會考慮招聘具有遠見、能夠更好地設計出符合終端用戶期望的產品的全棧員工。他們也可以考慮把重點放在低成本國家和高增長市場上，這些市場有價格差異化、定制化或規格較低的產品，這些產品已經在高成本經濟體中得到了檢驗。
原始設備制造商(OEM)
OEM可以通過將業務和伙伴關系模式轉向服務解決方案，從而利用5G和邊緣計算能力。他們還可以利用現有的資產和能力來構建封閉或開放的生態系統應用程序，或者專注于高質量的合同制造。主要的OEM高增長產品可能包括與移動性、共享移動性和電池相關的服務模式。在尋求與其他新的和現有的價值鏈參與者合作時，OEM需要記住兩件事：填補人才和能力的缺口(例如，在芯片開發方面)，有效地管理多樣化的投資組合。
云服務提供商(CSP)
CSPs必須保持網絡投資與汽車價值鏈的發展同步，以確保充分的5G/邊緣服務可用性。為此，他們可能需要與進入這一領域的汽車OEM或超大規模企業建立合作關系。為了達到最佳效果，CSP將確保其核心連接資產能夠滿足“車到一切”(vehicle-to-everything，V2X)用例需求，并創建支持高度自動駕駛的路線圖。然而，對于CSP來說，連接性本身只占整體價值的一小部分，公司將從擴大其產品組合中受益，包括基于邊緣的IaaS和PaaS。超越傳統連接核心的演進可能需要支持更敏捷工作環境的組織結構和操作模型。
超大規模企業
超大規模企業可以通過快速行動，與各種價值鏈參與者合作，測試和驗證跨領域的優先用例，從而取得進展。他們還可以與行業參與者建立合作關系，在其核心云和新興邊緣領域推動特定于汽車的標準。為了確定他們所有的潛在機會——以及最有吸引力的機會——超級規模公司應該首先分析他們現有的資產和能力，比如他們現有的云基礎設施和服務。如果超大規模企業想要在汽車價值鏈中增加他們的云和邊緣足跡，他們可以考慮一系列的合作伙伴關系，比如與OEM進行用例測試和驗證。
5G和邊緣計算的好處是真實的，而且很快就會到來，但沒有哪一家公司能獨自做到這一點。如今，許多汽車公司的技術路線圖中并沒有明確指出已經出現的大規模機遇，也并非每個人都在把握這些機遇。
建立伙伴關系和生態系統，將聯網汽車推向市場并獲取價值是至關重要的，一些半導體公司已經在與OEM和價值鏈上的其他企業建立牢固的關系。汽車行業的ACES趨勢發展迅速;半導體公司必須迅速行動，尋找機會，完善現有戰略。這些努力不僅有助于提高他們的利潤，還可以讓一級汽車制造商和OEM縮短產品和服務的上市時間，這將加速智能汽車的采用——這對所有人都有利。
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