軟體定義車輛(SDV)如何改變當前的汽車設計

加熱座椅、自動化導航控制、防盜系統和車載娛樂等設施，這些複雜的功能使得當前的車輛與五年前的車輛大不相同，其中有些功能推升更安全的駕駛，而有些則創造了沉浸式的車載體驗。這些功能有賴於車內龐大數量的軟體與其能否有效地連線(connectivity)。

舊一代車輛的價值界定是基於駕駛感受、馬力和安全性，而今天的車輛則由豐富、有差異化的軟體內容所定義，這也為汽車製造商提供了新的營收機會。

隨著車輛架構的演進，許多車廠面臨著一個新的挑戰：如何高效地開發可靠且安全的汽車軟體。這種轉變需要全新的思維模式和對軟體開發截然不同的方法。在這篇文章中，筆者將分享一些關鍵的考量和常見的問題，這些是在開發符合安全性、防護性、可靠性和品質標準的軟體定義車輛(software-defined vehicle; SDV)解決方案時，需要考慮的因素。

現在是重塑汽車設計流程的時機

現今的汽車被形容為「輪子上的數據中心(a data center on wheels)」，從消費者的角度來看，汽車可以說是駕駛人智慧手機的延伸。深入觀察高端車輛的引擎蓋下，你會發現一個由1.5億行(lines)軟體代碼組成的數位平台，這些代碼分布在80個或更多的電子控制單元(ECU)中，還有在感應器、攝像機、雷達和LiDAR等裝置中，而這些裝置的運作產生了大量數據，由電子化、連線和自動化的戲劇性融合，也讓駕駛者對於汽車的期望不同以往。

汽車製造商正在持續調整並適應新的汽車設計和開發方式。目前，各種車輛的各個子系統經常是在製造後期才整合在一起，而在考慮到日益增加的系統互動和安全性上，這並不是理想的系統協作方式。為了讓它們像許多電子設備一樣，在未來可以驗證，當前的汽車必須設計成能夠透過空中下載(OTA)隨著時間的推移而升級的方式。它們的處理能力和記憶體需要留有成長和變化的空間，而且關鍵組件必須設計成符合功能安全標準(functional safety standards)。

許多代工製造廠商(OEM)開始體會到，在這個新的汽車數位平台環境中所需的新技能。通常，設計團隊會被指派從零開始、創造橫跨多個功能強大而複雜的軟體基礎設施。他們同時也在評估最好軟體組件的管理方式，例如，考慮一次性增加電動車續航里程的軟體更新。你有考慮過對長期電池儲存和壽命的影響嗎？該不該進行軟體更新? 誰來控制這些改變？是OEM、一級供應商，還是終端用戶？

除了由軟體驅動的酷炫新功能，車輛跟踪和監控也是重要的面向。例如，配備軟體工具的車隊車輛可以與車隊經理分享性能更新，使他們能夠及早察覺問題，並即時進行調整，這樣就可以延長組件的壽命或提高汽車性能。

對於私家車而言，駕駛人通常會將汽車送到汽車維修廠進行維修。而今天的汽車可以在行駛時提供即時快照。有了OTA功能，徹底改變了汽車的維護方式，提供汽車業者和消費者新的思考模式。

還有與第三方合作以增強車載體驗的新機會。例如，連鎖咖啡店開發了一款車載應用，當汽車靠近該連鎖的一家店鋪時，該應用會跟踪車輛的位置並建議一個飲料訂單。雖然上述應用對於司機和乘客來說是新鮮的，但汽車製造商必須確保這些應用程式符合他們的品質、隱私和安全性標準 - 那是到目前為止，車輛製造過程中都不需要去考慮的情境。

日益重要的虛擬化、測試和標準

想要讓車輛的軟體開發速度加快，就需要更快獲取虛擬模型進行測試。虛擬化可以幫助加快測試和驗證的速度，但這也衍生了新的問題。模擬一個駕車的情境最佳的方式是什麼？在虛擬化環境中，在硬體實際可用之前，該如何有效的使用虛擬硬體、來啟動軟體並進行測試，以發現需要整合到實際硬體中的問題？

而有鑒於車輛軟體基礎架構的不斷變化，還需要考慮軟體工具的維護方式，以及升級時機和維護方式所帶來的影響。也就是說，原始設備製造商管理著軟體工具鏈，而這些工具又供給OEM的上游廠商使用。所以當軟體進行升級時，上游供應商也必須跟著接受培訓。

硬體抽象層(HAL, Hardware Abstraction Layer)被認為是軟體定義車輛成功的關鍵組件之一。在車輛和數據中心兩個不同的層面上，各自的HAL必須是非常相似或者完全相同的。這是為了確保在雲端進行的測試是有效的，而測試的結果可以準確地應用到車輛上，否則測試可能會無效。當各團隊在評估如何將他們的系統或環境從雲端轉移到車輛中，並且在制定車輛零部件所需滿足的特定要求時，硬體抽象層(HAL)的角色變得更為關鍵。未來幾年內，我們將可看到硬體抽象層趨向於標準化，這個過程將有助於推動系統及其相關環境朝虛擬化發展。

談到標準化問題時還需關注其中一個重要的項目，就是嵌入式邊緣裝置可擴充開放架構(SOAFEE)，目的是使軟體開發、測試和驗證變得更加有效率。SOAFEE是一個包含多方合作的項目，參與者包括汽車製造商、半導體供應商、開源及獨立軟體供應商，以及雲技術的領先企業，他們合作創造出一種適用於汽車應用的、基於雲端的原創架構，並有開源的參考實例支持。這個項目的成果可以為軟體定義汽車設定標準的組織，提供一個依循的框架。

結論

軟體定義車輛正在改變汽車開發領域的動態，為生態系統中的所有參與者提出新的思考領域。其中，差異化是由軟體驅動，伴隨著工程創新來設想和實現獨特的功能和特性。對許多汽車製造商而言，從硬體到軟體的這種轉變是相對較新的領域，需要新的技能組合和思考模式。

新思科技提供廣泛的汽車晶片設計與驗證、原型製作、智慧財產權(IP)和軟體安全解決方案。我們參與了許多汽車標準組織，塑造關鍵流程和協議的方向。藉由我們深厚的車輛專業知識和技術組合，新思科技能夠幫助汽車OEM和一級供應商，開發符合汽車功能安全標準的軟體定義車輛基礎設施。通過緊密的合作，我們可以將更高的安全性、保障、可靠性和品質帶入汽車系統，同時控制成本並達成市場上市時間目標。汽車業的未來正被代碼(lines of code)所形塑，而軟體是開啟通往差異化和收益機會的新途徑，任何準備好迎接轉變的人都可採用。

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