汽车软件行业市场分析报告五

汽车软件行业市场分析报告五2022年7月核心观点观点一：操作系统：汽车软件化的起点我们认为，操作系统是汽车软件化的起点。操作系统，一般存在于计算系统中，是计算系统的核心底层基础软件，负责控制、管理、调度整个计算系统的硬件资源和软件资源。无论是PC步从一个纯工业制造品向ITIT来越清晰。在这一过程中，操作系统的角色地位也将随着汽车IT架构的完善而不断提升。我们认为，软件定义汽车将进一步强化操作系统在汽车智能化产业链的地位。传统来看，汽车操作系统的服务对象包括车载电子设备（系统）及电子控制装置（ECU等）OSOS/自动驾驶OS/OS车电子电气架构由分布式架构向中央集中式架构转变，电子控制单元的控制权向域集中演化，原本基于不同底层操作系统的架构是软件定义汽车的重要实现形式，推动软件定义汽车落地。观点二：相比手机，汽车操作系统更加复杂手机OS与车机OS后，与智能手机在众多基础能力上具备共通之处：）都是在满足了基本功能之后，进行智能化拓展：手机从功能机到智能机，汽车是从传统燃油车到电动智能车；的交互，是流量入口。但我们也看到，汽车与手机在架构上的差异，决定了两者操作系统存在一定的差异：）汽车电子电气架构更加复杂，对操作系统的集成调度能力要求更高；）汽车的使用场景更多样，对操作系统的安全稳定要求更高；）汽车的数据类型更多，不同数据类型对芯片和操作系统的要求不一样，汽车中存在多操作系统共存的情况。观点三：软件复杂化数据量提升对汽车操作系统提出更高要求汽车应用软件功能逐渐复杂化，数据处理量大幅提升。传统汽车操作系统主要实现基本车辆控制能力，包括车辆底盘控制、动力系统控制、刹车控制等。汽车智能化丰富人车交互功能，以智能座舱为例，可以实现包括无线通信、导航、信息呈现、多媒体等多种人车交互功能。汽车软件功能复杂化之后，紧随而来的是海量的衍生数据。为了应对海量数据处理需求，集中式的架构、大算力的芯片，都对操作系统性能提出更高要求。高等级自动驾驶落地有望推动车载操作系统地位提升。自动驾驶系统主要由感知系统、决策系统和控制系统构成。而车载操作系统作为车机软硬件的调度者，需要在管理和控制车载软硬件、支撑上层软件开发的同时，按照应用程序的资源请求分配底层资源，在自动驾驶过程中扮演了重要角色。基于此，我们认为，高等级自动驾驶的落地有望提升车载操作系统在整车中的价值地位。3观点四：软硬件解耦或成未来发展趋势车载芯片算力升级带来操作系统兼容度提升。传统汽车芯片按照功能可以主要分为控制类芯片、功率类芯片、传感器类芯片。我们看到，车载芯片的算力正在不断提升，从特斯拉ModelS（0.256TOPS，到智己（1070TOPS，芯片算力迎来跨越式发展。芯片算力升级为操作系统带来的改变在于兼容度的提升，算力升级从而支撑更多虚拟机运作，使多类型操作系统的同时运行成为可能。“软件定义汽车”着两个演变维度，即硬件趋于标准化及软件趋于复杂化。从目前看来，硬件的标准化、同质化程度越来越高，软件的差异化优势正在不断凸显。操作系统在智能汽车中的作用类似于机的Windows系统、安卓手机的Android系统，其地位在软硬件解耦的变革中不断提升，成为决定未来智能汽车产品力提升的关键。目前各大汽车厂商正通过搭建新架构，逐渐落地软硬件解耦。图表：汽车电子和汽车软件的代码开放量：指数级增长资料来源：Elektrobit4汽车操作系统：关注度越来越高在智能驾驶发展的初期，产业和资本市场对操作系统的关注度并不高。但随着这几年智能驾驶发展阶段的演进与逐步成熟，硬件架构逐步趋于标准化。产业对汽车软件的关注度在提升。包括海外车厂和厂商成立汽车基础软件公司，并进行一些较大规模收购，比如年1273.7Windriver是全球领先的工业基础软件企业。在汽车领域提供汽车底层软件能力，包括实时操作系统VxWorks和嵌入式开发平台等。在这里我们不禁要问，为什么产业在这个时候特别关注汽车软件，尤其是汽车领域的基础软件，比如操作系统等？我们可以从以下几个方面来理解。早期偏硬件载体，中期偏软件优化，后期偏生态应用。在新型智能终端发展的早期，产些是产业发展初期，不同参与者拉开差距的地方。同时，产业初期，由于可实现的智能驾驶功能比较简单，对系统复杂度的需求，对算法优化的需求并不大，因此，对操作系统的软件能力成为凸显个性化的核心点，软件优化以及软件复杂化，成为行业发展核心要素。而越往后期，就越需要通过构建生态来完善功能加速发展。图表：在不同阶段，产业对智能驾驶关注点不同资料来源：CSDNEE架构迁移：从分布式到集中式。传统的分布式EE架构，发挥具体功能的个体是电子，一辆车上的数量可以多达几十种上百种。而每个中都有MCU芯片进行算力的提供，实现相应的功能。而这些运行的环境是ClassicPlatform等，也就是实时操作系统。因此，当我们去了解汽车操作系统的时候，不能只是停留在泛化的操作系统概念上，而是在汽车电子化/软件化/智能化发展的不同阶段，到共存的多操作系统，以及未来是否走向统一的操作系统等？图表：汽车架构成熟趋势下的变化资料来源：CSDN5三域EEA架构，主要是指车辆控制域、智能驾驶域和智能座舱域。车辆控制域是将原来的动力域、底盘域、车身域等车辆域进行了整合，负责整车控制，实时性及安全性要求高。智能驾驶域负责自动驾驶的感知、规划和决策相关功能的实现。智能座舱域主要负责交互和智能座舱相关功能实现。相对于分布式电子电气架构，集中式电子电气交媾可以提供更为强大的算力，而强大的算力不仅需要硬件的支持，更需要与集中式电子架电器架构适配的先进的汽车操作系统。年10》发布，其中提出智能计算平台的技术发展路线，进一步从战略层面定位了计算平台及其操作系统在智能驾驶发展中的重要作用。图表：智能驾驶：计算平台技术发展路线资料来源：中国汽车工程协会、市场研究部软件EE架构下，MCU的模式下，MCU供应商提供芯片的同时，也嵌入了算法。对于车厂而言，重要的工作是汽车的组装和集成，并不需要自己去开发软件算法，也不会去关注操作系统。但随着智能驾驶级别的越来越高，分布式的EE架构向集中式EE架构迁移，多个变成一个集中的域控制器，对应的是集中计算平台。不同的算法跑在平台上，涉及到的运算任务变多，多线程同时运行。这样对操作系统的功能和性能要求提升。图表：汽车硬件和软件的变化资料来源：CSDN6MCU到SOCSOC与MCU的需要支撑的算法复杂度不同。MCU适用于需MCU之上的（实时操作系统）只需要提供一些调度机制、处理一些简单的信息即可。而随着智能驾驶级别的提升，控制等多个环节，这个时候需要功能更强大的系统级芯片SOC。与之匹配的是，这需要功能更强大的操作系统来分派和调度计算资源。图表：汽车架构成熟趋势下，芯片的变化资料来源：CSDN硬件趋同，软件体现差异。硬件架构确定之后，体现差异的地方就是软件部分。目前像特斯拉以及国内的蔚小理，经过几年的量产，其智能驾驶的硬件架构趋于成熟，逐步稳定下来。在传感器等一些解决方案中，不同车厂的做法也逐步趋同。在这种情况下，体现不同车厂其智能驾驶功能多样性差异的地方，就是在软件算法的优化方面。未来软件定义汽车的趋势也将逐步深化。此时，操作系统的重要性也就逐步提升起来。图表：汽车软硬件发展趋势资料来源：CSDN7操作系统：从PC，到手机，到车机操作系统：智能终端的核心操作系统是产品的底层核心。一般而言，操作系统存在于计算系统中，比如PC器、手机、其他智能终端等。在计算系统中，操作系统是核心底层基础软件，负责控制、管理、调度整个计算系统的硬件资源和软件资源。具体来看，操作系统负责：处理如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统，以及用户的交互界面等。图表：系统的架构资料来源：，市场研究部操作系统包含五种基本功能：调度、分配和回收等问题。）存储器管理：存储分配、存储共享、存储保护、存储扩张。）设备管理：设备分配、设备传输控制、设备独立性。4）文件管理：存储空间管理、目录管理、文件操作管理、文件保护。）作业管理：处理用户提交的要求。图表：操作系统的角色和位置资料来源：，市场研究部8架构越成熟，分工越清晰。在成熟完善的计算架构中，比如服务器/手机等，每个部件、每个环节的IT角色定位都比较分明，而且基本都是模块化和标准化，架构和分工非常硬件部件叠加更多软件模块。在这背后，就是汽车的计算系统逐步向成熟的方向演化。未来我们将会看到汽车组件更加标准化和模块化：标准化模块、标准化接口、模块化组装等有望逐步清晰。在这其中，操作系统的重要角色有望更加凸显。图表：传统架构图资料来源：，市场研究部我们可以看下传统成熟IT架构下操作系统的架构，来帮助理解汽车操作系统的架构。从计是类似的。传统终端的操作系统大致可分为三种架构。）层次结构：根据操作系统中各模块的功能和相互依存的关系，把各模块分为若干层次。其他的任一层次都在其下一层的基础上建立，并且每一层仅使用其下层提供的服务。I/O子系统以及网络子系统管理功能等。其他功能则通过调用微内核来实现。间相互调用的开销比较小，容易实现全局性优化，能充分发挥硬件的潜在性能。缺点是体积庞大，结构复杂。操作系统支撑了整个智能终端的生态。无论是从PC还是从智能手机，操作系统都不是孤立的存在，而是一种生态。这种生态，一方面体现在“”：）操作系统与芯片的适配，比如PC架构中的Android+ARM“”说，上层应用软件的开发不用考虑底层基础软件的种类或者组合方式。9图表：PC电脑的架构图表：移动手机的架构资料来源：公司官网，市场研究部资料来源：公司官网，市场研究部操作系统：汽车软件化的起点从数据的类型来理解操作系统。计算系统处理的信息是数据，操作系统的作用可以简单的表达为：针对不同类型的数据以及实时性要求不同的数据，对其匹配不同的计算资源（硬汽车操作系统需要处理的数据类型和信号类型更加复杂。与传统IT统IT系统处理的数据都是数字信号，比如服务器手机处理的数据都是二进制的数据，但汽车中的数据和信号比较复杂，其中不单纯是二进制的数据。汽车中存在各种传感器，不同传感器发出的信号以及信号类型不同，比如模拟信号和数字信号等，之间的交互也需要一定的标准和规则。汽车中包括五种基本的电子信号。1（）信号：典型包括车速传感器、防滑制动轮速传感器、磁电式曲轴转角和凸轮轴传感器等。）频率调制信号：包括数字式空气流量计、光电式车速传感器等。）脉宽调制信号：典型包括初级点火线圈、电子点火正时电路等。5间的数据传送，如车身与发动机控制、灯光控制单元之间的数据传送等。10图表：汽车电子的信号类型资料来源：CSDN图表：PC与汽车：数据和信号的不同资料来源：CSDN汽车电子产品复杂性提升，车载操作系统应运而生。世纪年代，车载和电控系统功能日益丰富，汽车电子产品外部交互及接口标准的种类增加，逐渐需要软件架构以实现分层化、平台化和模块化开发，以提高开发效率以及降低开发成本。此时，汽车电子产品逐步开始采用嵌入式操作系统，车载操作系统应运而生。可见，操作系统，伴随着汽车电子的需求而在不断演进。操作系统的服务对象可以归结为车载电子设备及电子控制装置两类。车载电子设备，如仪表、娱乐音响、导航系统、抬头显示、车载通信、无线上网等等，这类系统不直接参与汽车行驶的控制决策，不会对车辆行驶性能和安全产生影响，通常统称为车载娱乐信息系统（Infotainment,IVI“大脑”，通过直接向执行机构（如电子阀门，继电器开关，执行马达等）发送指令以控制车辆关键部件（如发动机，变速箱，动力电池等）的协同工作，这类系统可以统称为电子控制单元（ElectronicControl图表：汽车电子数据转换资料来源：CSDN车载电子设备功能扩张，计算体量提升，需要操作系统做协同管理。关于车载娱乐信息系统，最早的数字收音机/CD播放器采用专用的音频解码芯片就能实现，后来将可触摸液晶屏代替播放器开关、调节按钮，后来又增加了蓝牙电话功能，接着又集成了地图导航、倒车雷达影像，相应的主CPU数据处理能力也逐步增强，从最早4位、8位发展到位、位到后来多核。此时需要引入嵌入式操作系统，有效分配CPU资源，对以上各种任务功能进行协同管理，并控制各项任务优先级别。电控系统交互及通信体量提升，需要操作系统做任务调度，该模块对可靠性要求更高。电控系统通常需要闭环控制，这样就意味着需要响应更多的输入输出信号，任务调度更加复杂。另外，由于电控系统直接参与车辆行驶的管理，系统可靠性要求更高，因此应用于电控单元的嵌入式操作系统比车载电子产品的操作系统有更严苛的技术指标。图表：车载操作系统诞生于汽车电子资料来源：汽车之心、市场研究部12汽车操作系统：从几个维度认识我们认为，对于汽车操作系统的认知和理解，与我们对汽车的电子电气架构的演化、汽车电子数据类型、不同环节对实时性要求、以及分布式到集中式处理单元演化等，都有很大IVI行中，我们所指的操作系统是在分时操作系统；另外还包括集成了应用的泛化的操作系统等。因此，在不同的场合我们说起操作系统，所指的内容可能会有不同。下面，我们就从几个不同的维度，来梳理下不同的操作系统。图表：汽车操作系统的分类资料来源：车云网、市场研究部车控操作系统，可以分为安全车控操作系统和智能驾驶操作系统。其中，安全车控操作系统主要是面向车辆控制领域，比如动力系统、底盘系统和车身系统等。这类操作系统对实时性和安全性要求极高。这类操作系统的生态已经比较成熟。智能驾驶操作系统主要面向驾驶域，应用于智能驾域控制器，这类操作系统对安全性和可靠性要求较高，同时对性能和运算能力要求也较高。这类操作系统的生态还有待成熟。车载操作系统，主要面向信息娱乐系统和智能座舱，主要应用在车机中控系统，对安全性和可靠性要求一般。近几年，中控娱乐系统逐步演化为智能座舱系统，对底层车载操作系统的要求也在逐步提升，所以我们看到这两年车载操作系统在生态完善方面也在快速推进。车控操作系统和车载操作系统车控操作系统：主要实现车辆底盘控制、动力系统和自动驾驶等功能。从应用场景来看，车控操作系统主要包括：1统与底盘控制等环节。）基于POSIX标准的操作系统，主要用于车辆控制，比如动力系统与底盘控制等环节。底盘、车身等基础硬件，而是一个管理和控制车载软件、硬件资源的程序系统，支撑了汽车的上层软件开发、数据连接、。车载OS具体可以实现的功能包括：）管理车载系统的数据资源、硬软件，并且控制应用程序的运行。2软件的运行。13图表：汽车操作系统资料来源：车云网、市场研究部车控操作系统，是整个汽车控制域和动力域的基石。车辆底盘的控制和动力系统，对操作系统具有高实时性的要求。操作系统需要在规定的短时间内（毫秒甚至微秒）完成资源分配和任务分配。因此这种操作系统也成为实时操作系统RTOS，多以嵌入式操作操作系统形式呈现。嵌入式实时操作系统具有高可靠性、高实时性、交互性以及多路性等优势，系统响应度极高，通常在毫秒或微秒级别。车控操作系统的特点。能计算。其中高实时性，高可靠性，功能安全为汽车领域的重要特点。高实时性。在汽车控制的不同环节，其对实时性的要求不同，例如，喷油量控制，一般控制周期在百毫秒级别，主动刹车系统的控制周期大概在毫秒级别。而一般的PC电脑和手机中，操作系统控制的应用程序的时延从数十毫秒到数十秒不等。车控操作系统要求具有高实时性的特性：即控制器的响应必须与实际的物理过程相一致。这种高实时性，一方面表现在系统任务调度的时钟周期要在毫秒级，另一方面表现在高优先级的任务不能被低优先级任务所阻塞。图表：车控操作系统实时性要求：两个方面资料来源：CSDN14高可靠性。车控操作系统要求在长时间运行中能持续保持系统稳定，运行期间的系统功能和提供的服务均需要保持可用。这与通用的操作系统系统的允许死机、重启、和部分功能（ReliabilityAccessibility&Serviceability）特性。RAS特性主要包括以下几个方面：）高效可靠的计算、存储、通信、组件冗余、仲裁能力）可预测错误分析能力）关键进程监控能力）错误恢复能力）错误报告能力图表：车控操作系统：高可靠性要求资料来源：CSDN功能安全：是全球公认的汽车功能安全标准，该标准涵盖功能安全需求规划、设计、实施、集成、验证、确认、配置等方面，根据安全风险程度对系统或系统某组成部分划分由A到D的安全需求等级，其中D级为最高等级。ASILASILISO确定了四种ASILA、、C和D。ASILA代表最低程度的汽车危害，ASILDASILD级，这是应用于安全保障的最严苛等级，因为其失效带来的风险最高。而安全等级范围的最低等级，如后灯等部件，仅需达到ASILA级即可。大灯和刹车灯通常是ASILB巡航控制通常是ASILC级。15图表：汽车不同环节，安全等级不同，从A到ASIL-D资料来源：新思科技官网、市场研究部车控操作系统的分类目前普遍采用的车控操作系统底层内核主要有QNX和其他RTOS（如、ThreadX、VxWorksLinux实时性增强patch，在功能上，增加了中断线程化、优先级默认继承等功能。也提供了符合标准的调度策略，包括FIFO调度策略、时间片轮转调时处理中存储页面跳转，同时提供了符合POSIX标准的实时信号机制。QNX是一种商用的遵从POSIX规范的类实施操作系统，其主要特点是符合分布式、QNX遵循（POSIX.1bQNX的微内核结构是它区别于其他操作系统的显著特点。QNX网络协议和应用程序处于程序空间中。图表：车控操作系统内核比较项目指标Linux其他实时性能需要进行实时性改造微妙级延时微秒级延时源代码开放商用或开放许可协议GPL-无授权费用（商用收费）Royalty&License较低或免费功能安全BD-软件生态应用生态链完善汽车领域应用广泛技术中立，支撑复杂功能性能强，安全性高实时性好，启动快系统复杂进程间通信，系统调用开销等进程间通信，系统调用开销等主要使用范围智能座舱、信息娱乐、TBOX、仪表盘、智能座舱、信息娱乐导航、仪表盘、、整车控制等、某些域控制器等、域控制器等资料来源：CSDN16系统软件是车控操作系统中，支撑自动驾驶功能实现的复杂大规模嵌入式运行环境。系统软件包括操作系统对亿光年的内核模块之外，还包括配套的工具链和相关的网络安全措施。车控操作系统方案，要符合整车计算平台的演化，支持高性能硬件预处理，又要支持应用功能、差异化产品开发。图表：系统软件的架构资料来源：CSDNMCU等控制芯片，

Classic车身电子等实时控制功能的应用要求。面向智能驾驶操作系统的系统软件，以车规级操作系统内核，支持高算力计算异构芯片，POSIX接口为基础，兼容国际主流系统中间件，比如Adaptive满足智能驾驶对不同应用所需要的功能安全和信息安全等要求。相比于车控操作系统，智能驾驶操作系统对系统平台的要求，体现在：）计算能力要求高，为了满足图像识别和决策的需求。）数据吞吐能力要求高，为了满足多传感器数据的实时接入和处理。）高度的灵活性、扩展性、可编程性，为了满足多种算法模型的计算。下面我们将从不同的维度来对汽车操作系统进行分类，帮助我们对其有更深入的理解。维度一：数据处理实时性在前面内容，我们也曾经讲过，对于汽车这样正在从电气架构不断叠加电子架构的过程，操作系统需要处理的数据类型是不同的。从不同的数据类型出发，我们可以将车载操作系统按控制对象分为以下几类：航乐体验，一般不参与日常行驶决策，对系统性能要求较低，常以分时操作系统形式出现。17）仪表显示系统：主要处理传感器信号数据和图形数据。汽车仪表包括机油表、水温表、里程表的速度传感器等）与仪表盘相连接，以图形化指示灯的形式，反映车辆各系统的工作状况。目前汽车仪表显示系统多采用现场总线技术，采用开源代码的图形界面库Qt来开发仪表终端应用程序。发图表：车载操作系统：不同的控制对象需要处理不同类型数据资料来源：艾瑞咨询、市场研究部控制对象的差异又对操作系统提出差异化要求。正是由于以上对于汽车电子控制对象的不同，其所需要的操作系统的类型也有所不同。由于与车身控制相关的模块对控制的实时性要求比较高，其对操作系统的要求也是类似的，所使用的是实时操作系统。图表：操作系统对比：实时操作系统分时操作系统资料来源：CSDN18Free图表：实时操作系统分类资料来源：CSDN实时操作系统，又可以分为硬实时操作系统和软实时操作系统。硬实时操作系统，是指严格要求在规定的时间内完成规定的任务，比如导弹的拦截和汽车的引擎系统。软实时操作系统，可以允许偶尔出现一定的时间偏差，但随着时间的偏移，整个系统的正确性也随之下降。比如DVD的播放系统等，允许画面或者声音出现一定的延时。图表：硬实时与软实时资料来源：CSDN当事件触发，在时间t内完成，则三类系统的效用是相同的。但是当完成的时间超出时间t时，则效用发生了变化。非实时系统：超过规定的时间t后，其效用缓慢下降软实时系统：超过规定的时间t后，其效用迅速下降硬实时系统：超过规定的时间t后，其效用立即归零19车载实时操作系统主要应用于汽车电控，关键性能在于实时性和可靠性。因其主要负责处如方向盘转角、节气门等驾驶相关控制信号若无法确保实时性，自动驾驶系统的安全性将无法保证。又如，在自动驾驶的场景下，智能汽车的前置摄像头，短距长距雷达及助力转向等模块，都需要连续采集处理数据，最后通过算法输出决策行为。图表：实时操作系统运行过程资料来源：CSDNOSEK/VDX和AUTOSAR两类汽车电子软件标准：OSEK/VDX：OSEK，是指德国的汽车电子类开放系统和对应接口标准（systemsthecorrespondinginterfacesforautomotiveelectronicsVDX则是汽车分布式执vehicledistributedexecutive团体。这一标准旨在制定汽车电子标准化接口，主要定义了三个组件：实时操作系统（OSEK-OSOSEK-COMOSEK-NM块和接口，开发人员在进行（ElectronicControl，电子控制单元）开发时可以节省大量时间。OpenSystemArchitecture车制造商、部件供应商及其他电子、半导体和软件系统公司联合建立的一家致力于制定汽车电子软件标准的联盟。AUTOSAR有利于整车软件的更新和交换，提高其系统的可靠性AUTOSAR兼容OSEK/VDX层和底层驱动。AUTOSAR为汽车电子软件系统开发定义了一套方法论，其设计和开发又分为系统配置、ECU设计与配置阶段和代码生成阶段三个阶段。20图表：、等标准化提升汽车电子设计效率资料来源：CSDN）分时操作系统（OperatingSystem供服务的操作系统，可以对每个用户快速响应，并提供交互会话能力。分时操作系统一般采用时间片轮转的方式，轮流为多个终端用户程序使用，具有多路性、独立性、及时性、交互性的特点。WindowsUnix、

Linux率以达到处理更多用户请求及服务。这种注重平均响应时间而不是某一特定任务完成响应的特性使得分时操作系统更适用于实现驾驶辅助、碰撞检测、自动泊车等不涉及车辆行驶安全的服务和应用。图表：分时操作系统运行过程资料来源：CSDN从以上，我们可以看出，我们平时接触比较多的、LinuxWinCE等，基本都是分时操作系统，主要负责车载娱乐系统相关的数据处理。在汽车电子中，进行车身控制的实时操作系统系统非常重要。这也是我们需要在深刻理解汽车电子电气架构基础上，进一步理解汽车工业控制属性的原因。21维度二：操作系统的定制程度基础操作系统之上衍生出定制化操作系统。实时和分时操作系统作为汽车最底层的软件支撑架构，是汽车各项基本功能实现的基础。但我们看到，随着汽车逐步向IT产品演化，车所承载的应用软件愈发丰富，如智能座舱、人机交互、自动驾驶等等。越来越多新功能的加入使得传统操作系统难以满足车企全部的软件设计需求，由此又衍生出各类定制化的车载操作系统。按照定制化改造程度的差异，车载操作系统分为以下几类：）基础型操作系统以、、Andriod、为代表。基础型操作系统即汽车底层的操作系统，提供所有的底层组件，如系统内核、底层驱动、虚拟机等，代表厂商包括黑莓QNX、LinuxAndriod及微软WinCE。整意义上的汽车OS现并且成本较低，CarPlayAndroidAuto、百度CarLifeHicarAPP较多。）ROM型操作系统，进行有限定制化开发，不涉及系统内核修改，一般只修改更新操作系统自带的应用程序等。国外传统车企底层操作系统一般基于QNX或Linux主品牌和造车新势力大多基于AndroidiDrive、奥迪OSXmartOSOS等。ROM型操作系统较为成熟，主要是传统车企与造车新势力积极参与。）定制型操作系统，在基础型操作系统上进行深度开发，如修改内核、应用程序框架等，

属于自主研发的独立操作系统，代表产品有如大众、Google车载AndroidAliOS等。定制型操作系统涉及软件实现难度更高，主要参与者为国内为领先车企及软件公司。图表：车载操作系统：按定制化程度分类资料来源：观研天下、市场研究部22维度三：车载功能的广度和深度从车载操作系统自身功能的演化来看，车载OS大致经历了四个发展阶段：车机OS：车机OS主要为传统的车身控制操作系统，实现的功能较为基础，如对发动机、制动系统、空调、照明等车身部件的功能控制。目前国内比较成熟的车机OS系统如鸿蒙OS、车机版等。以鸿蒙OS为例，鸿蒙OS操作系统是车机OS的底层软件系统，在此之上采用分布式架构和模块化设计，构建了HMS-A（forAutomotive个车机子系统和多个HOS-C接口，连接车机与其他智能终端，实现车载互联。智能座舱OS：随着汽车智能化时代的到来，智能座舱OS开始得到应用，用于提供音视频、导航、人车交互等信息娱乐功能，具有支持多样化应用、多生态资源和信息安全的QNXLinuxAndroid为底层OSOSOS大多是基于虚拟机支持多个操作系统，分别运行仪表和中控娱乐两套系统，典型方案是QNX+Android+应用级融合中间件。目前主要厂商产品有华为智能座舱解决方案、小度OS、斑马智行AliOS图表：智能座舱：以斑马智行智能座舱操作系统为例资料来源：公司官网、市场研究部自动驾驶OS：随着自动驾驶技术落地，车载操作系统再次发生变化，为了适应自动驾驶在感知层、决策层、执行层产生的数据融合处理需求，自动驾驶OS朝着域集中式架构AI智能座舱芯片、自动驾驶域控制器、智能座舱域控制器、操作系统、中间件、自动驾驶算OSOS内核是由底层OS例如QNX、Linus、VxWorks等，搭载定制化OS而成，目前较为成熟的产品有特斯拉、Apple、Mobileye等。23图表：自动驾驶：典型结构资料来源：CSDN整车OS：汽车电子电气架构延续集中化发展的趋势，中央计算平台的出现使得车载操作系统向整车OS迈进，座舱域、驾驶域、车身域等将持续融合，操作系统在整车中的地OSMB.OS整车操作系统包含用户界面、应用软件、中间件和基础操作系统等软件设施，以及电缆、电气/电子硬件、芯片和传感器等硬件设备，可以实现信息娱乐、自动驾驶、车身与舒适、行驶与充电四大功能。我们认为，整车OS是未来车载操作系统的重要发展趋势。图表：车载：大致经历了车机、智能座舱、自动驾驶、整车四个阶段资料来源：CSDN24汽车操作系统：从架构角度认知对于汽车操作系统，我们经常看到有很多不同的叫法，甚至不同的标准和分类，以至于我们经常有这样的想法：汽车操作系统是否有狭义和广义之分？我们认为，对于汽车操作系统的认知可以从不同操作系统架构的角度展开。思考：不同操作系统如何兼容QNX与Linux占据车载操作系统市场主导地位。QNX车载操作系统在全球占据市场主导地位，根据IDC数据，2020年市场占有率达Linux，年占据了34%的车载操作系统市场；WinCE停止更新，年占据了10%的市场份额。具体来看：黑莓QNX核架构，封闭性保障安全性，微内核架构保障实时性。QNX系统通过了比其他操作系统更好的安全认证，其是第一个符合ISO26262ASILD规范的实时操作系统，能满足数字化仪表盘功能性安全的要求，同时兼顾了数据安全要求，但是因为闭源其在生态建设上缺乏竞争力，因此适用于仪表和动力系统等对安全强要求但生态弱要求的应用场景。合作企业包括：通用、雷克萨斯、路虎、大众、丰田、宝马、现代、福特、日产、奔驰等。）QNX发展历程QNX前称QUNIX，诞生于年。GordonBell和成立SoftwareSystems公司，并研发QNX雏形QUNIX（QuickUNIX年QUNIXSoftwareSystems公司将其重命名为QNX，以避免侵权问题。QNX年，QNX被以1.38亿美元的对价出售给HarmanInternationalIndustriesQNX软件已广泛用于汽车行业HarmanQNX软件被设计到多种不同的汽车品牌还曾发布针对QNX的中间件产品，如QNXAviage多媒体套件、QNX声学处理套件和QNXHMI年4月9InMotion，RIM)宣布将从InternationalIndustries收购QNX软件系统，以获取其车载无线连接技术。黑莓收购QNX之后，对QNX进行了深度改造。年9月，黑莓宣布推出平板电脑，黑莓PlayBookQNX的新操作系统BlackBerryOS年1月黑莓推出了QNX软件开发平台SDP7.0和ARM位和C年6月，黑莓推出QNXHypervisorQNXHypervisor专门为自动驾驶设计，开发者能够将安全关键型环境从非安全关键型环境中分离隔绝开来，确保关键系统不会暴露在风险之中。据观研天下数据，截至QNX在全球车载操作系统市场份额约44%，几乎全球所有的主要汽车品牌包括奥迪、宝马、别克、凯迪拉克、雪弗兰、克莱斯勒、戴姆勒、道奇、菲亚特、福特、通用汽车等都采用了基于QNX技术的系统。25图表：发展历程资料来源：官网、市场研究部）QNX的底层架构QNXQNX在车载操作系统领域主要提供QNXNeutrino实QNXKB，远小于传统操作系统。此外，QNX能根据用户指令即时调整系统模块，调整后的系统所占空间仍然远远小于传统模式，并且不失多任务和实时的特点。因此，QNX的高效、灵活和不互相干扰，有效保证了用户使用的连续性。QNX微内核架构采用同步消息传递的模式，实现了内核模块化。QNXNeutrinoIPC（Inter-ProcessCommunication方式来访问所有的驱动程序和操作系统服务。任何提供服务的程序在路径名空间注册路径名将其广而告之给其他程序来实现，任何程序都能够通过在路径名上调用比如open(),read(),write(),或者lseek()来访问其他服务。这一模式下，QNX内核得以自动协调通信程序的执行，开发者无需在每个进程中手动编码和调试复杂的同步服务。通过将操作系统划分为可以单独开发和维护的基础模块，QNX的微内核架构一定程度上实现了操作系统的模块化和简单化。图表：：微内核结构资料来源：官网、市场研究部26QNXQNX时的应用提供了统一环境。QNX微内核只包含最基础的操作系统服务，所有其他的服务都可以通过可选的，内存保护的进程来提供，可以动态的启动和停止。考虑到内核很小，一个提供了合理的片上缓存的处理器，就可以为大量使用微内核服务的应用程序提供优良的性能，因为微内核和系统中断处理程序通常可以适应的8KB片上缓存。）QNX在汽车领域的应用的发展过程QNXQNX之初主要面向嵌入式系统市场，广泛应用于工业控制领域，并逐步向汽车制造业拓展。在年被哈曼国际工业收购之前，QNX系统就已广泛应用于汽车行业的远程信息处理系统。被HarmanQNX软件被设计到工业自身在信息娱乐领域又有着深厚的积累，QNX应用领域也开始向信息娱乐和导航单元。黑莓收购QNX，并将其发扬光大。年黑莓从哈曼收购QNX之后，又将QNX在汽车QNXCAR和QNXCAR应用平台，据CSDN，截止年上半年，QNX应用平台运行量超过2000万辆。此外，黑莓还陆续发布QNXAviage多媒体套件、QNXAviage声学处理套件、QNX套件等中间件，进一步完善QNX车载操作系统生态。年月日，福特汽车公司宣布该公司将用QNX种车型使用QNX系QNX系统上搭建的，几乎全球所有的主要汽车品牌目前都采用了基于QNX技术的系统。图表：黑莓与全球大部分主流汽车品牌均有合作资料来源：官网、市场研究部）总结QNX的优势高效且独特的进程间通信方式。基于微内核架构，QNX允许应用程序通过称之为同步消息传递这种统一的QNXNeutrino息是从一个进程传递给另一个进程的字节包，消息的内容只对发送者和接收者有意义。当进程发送、接收、回复消息时，它们会经历各种“状态变化”，这些“状态变化”，会影响它们的执行时间和时间长度。了解它们的优先级和状态，微内核可以尽可能有效的调度所有进IPCQNX的同步消息传递方式能够自动协调通信程序的执行，支持严格优先级抢占式调度和自适应分区调度，它还可以配置为严格实时地运行一组选定的关键线程，即使系统过载也是如此。27QNX的POSIX（PortableOperatingInterface，

UNXWindow和TCP/IP为开发者提供了丰富便利的编译环境。CPUQNX适配多种，包括AMD

ElanSC300/310/400/410Am386DE/SECyrixx86系列、STMicroelectronics的STPC提供Hypervisor解决方案，支持复杂的底层硬件共享和抽象，可以将具有不同可靠性和安全性要求的各种嵌入式系统整合到单个SoC上，通过虚拟机的方式兼容Android和图表：Hypervisor解决方案资料来源：官网、市场研究部Linux，灵活开源且性能稳定，在后台操作系统中地位领先。是一个基于和UNIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统，核心在于网络化的设计架构，支持多用户、多任务、多线程的同时保障系统的性能稳定，但是开发难度较高，影响了其生态建设的扩张，限制了它在车载导航和车载娱乐上的发展，因此适用于后台操作系的发展逐步获得了更多的生存空间。特点在于其性能稳定且易于定制，开源的特性降低开发的门槛。合作企业包括：丰田、日产、特斯拉等。）Linux发展历程Linux源于Unix，具备开源基因。讲到的历史，不得不提其前身—Unix。年，旗下的贝尔实验室、麻省理工学院、通用电气公司共同发起了Multics计划，开发了分时操作系统—的部分雏形。年，经过数次的改造和C语音重写，生。年RichardStallman发起GNU开发了几个重要软件，其中包括GNUC编译器、等。开源Linux在开发者接力下不断演进发展。年，Linus在教学用的迷你版

UNIX操作系统MinixGNUshell等工具写出了属于自己的操作系统内核的诞生。此后，通过将Unix系统改写成适

用于一般的x86系统，并放在网络上供开源下载，吸引了众多爱好者共同开发，使得系统不断完善和发展。年3月，Linux1.0发布，代码量万行，当时是按照完全自由免费的协议发布，随后正式采用GPL协议。年6月，Linux内已经进入了实汽车电子控制单元，到服务器，到个人，都占据了一席之地。28）Linux的底层架构Linux系统一般有4个主要部分：内核、、文件系统和应用程序。内核、图表：Linux系统底层架构资料来源：CSDNLinux内核由如下几部分组成：内存管理、进程管理、设备驱动程序、文件系统和网络管这样的内核设计方式，提供了一种高度模块化的嵌入式系统构建方法，通常会使用定制驱动程序和应用程序的组合来提供附加功能。图表：Linux系统底层架构资料来源：CSDN29shell是系统的用户界面，提供了用户与内核进行交互操作的一种接口。它接收用户输入的命令并把它送入内核去执行，是一个命令解释器。文件系统是文件存放在磁盘等存储设备上的组织方法。系统能支持多种目前流行的文件系统，如EXT2、EXT3、、、和ISO9660。标准的Linux编程语言、XWindow、办公套件、Internet工具和数据库等。）Linux在汽车领域应用的发展过程Linux系统起初闻名于服务器操作系统市场。系统过去主要面向服务器操作系统市场，在桌面和工业嵌入式领域虽然亦有应用，但却面对Windows和QNX的激烈竞争。而在服务器操作系统市场，凭借内核稳定、源代码开放的特点，加上可以提供虚拟专用网络或充当路由器的网络服务兼容性特征，、戴尔、康柏等著名厂商的支持。Linux基金会、促进嵌入式LinuxLinux发者都可以基于开放的内核打造属于自己的操作系统，而统一标准的缺位则导致了系统难以在市场上形成合力。在这样一种背景下，年基金会成立，致力年索尼和松下共同成立ELC系ELC进一步壮大成为CELF（消费类电子Linux在嵌入式设备市场的发展，致力于

在整个嵌入式计算市场中改进，促进Linux基金会推出Linux系统发展带入新阶段。年Linux基金会联合Intel、AutomotiveGrade（，汽车级是一个协作开源项目，它将汽车制造商、供应商和技术公司聚集在一起，为汽车应用构建一个基于的开放软件平台，并允许汽车制造商和供应商重复使AGLAGL(HUD)联网汽车、高级驾驶辅助系统(ADAS)、功能安全和自动驾驶等，涵盖车辆中所有软件的组织。图表：AGL系统底层架构资料来源：AGL官网、市场研究部30众多全球知名整车及零部件选择本田、捷豹路虎、马自达、三菱汽车、日产、斯巴鲁等众多全球知名车企均为开发项目的参与者。CES上AGL展示了新款MazdaCX-30，

AGL名成员展示了在AGL性、连接性和其他应用程序。图表：2020参展的合作伙伴资料来源：AGL官网、市场研究部）总结Linux的优势开源，更多元。前身本身就是一个开源的操作系统，因此，可以说系统，开源操作系统系统享有庞大的开发社区资源，开放的迭代研发模式使得系统能够更快支持新协议、支持更多的设备驱动。而基于前人的开发成果，新进入者在设计基于系统本身具备了比多处理器系统，具备较好的可拓展性。内核的缩小的Linux内核（虚拟内存和所有核心操作系统功能）仅占用大约。加上网络栈和基本的系统仅需要ROM和入式设备而言，自身的电子电气架构复杂，计算资源、存储资源往往较为受限，留给操作是比较显著的比较优势。31、Andriod，开放兼容且强生态优势，在车载娱乐领域具备先天优势。Android提供良好的开发环境，并且在手机端积累了大量的应用生态，随着车联网的发展，其上的应用可以很快移植到车机上，但是它在安全性、实时性和稳定性上有待提升，不适用于数字仪表等精密度较高的场合，现在主要应用在车机，在车载娱乐领域具备先天优势，有望为车载娱乐系统开创互联网新时代。）Android发展历程安卓系统最早基于Linux内核打造。年AndyRichMinerNickSears和ChrisWhite四人创立AndroidInc.，起初公司意图开发的是数码相机的操作系统，后来由于市场万美元的架构收购了AndroidInc.，内核的移动设备操作系统。年，谷歌联合HTCOpenHandsetAlliance打造全面开放的移动设备平台，Google以Apache免费开源许可证的授权方式，发布了Android的源代码。随着商用版本迭代，安卓逐渐与主流Linux系统分道扬镳。年9月，谷歌发布Android1.0，并首次搭载于商用智能手机—HTCDream，标志着安卓系统的正式问世。2009-2010年谷歌陆续推出Android1.5Android1.6Android2.2内核开发者GregKroah-Hartman将Android的驱动程序从“状态树”（“stagingtree”）上除去，标志着Android与Linux开发主流将分道扬镳。年以来，Android经

历数次迭代，最新版本AndroidBeta3于年2月发布，首次支持了Pixel6和

Pixel6Pro，以及更新的测试环境、缺陷修复和优化。）Android的底层架构Android操作系统的底层架构自下而上大致可以分为：内核、运行环境/系统库、框架、系统应用。具体来看：Android内核源自对Linux内核的商业化改造。从整体视角来看，安卓操作系统虽然运行于LinuxGNU/LinuxGNUGPL来看，Linux(IPC)WiFi32图表：Android：底层架构资料来源：CSDN）Android在汽车领域的应用的发展过程年Parrot推出了基于Android的汽车音响系统—Asteroid年又推出其升级版的触摸屏系统AsteroidSmartClarion发布了自研的基于Android的汽车音箱系统AX1。信息娱乐系统逐渐成为Android在汽车领域的主攻方向。汽车制造商（包括奥迪、通用、现代、本田等）和英伟达，在全球消费电子展（CES）上宣布成立开放汽车联盟，旨在生产基于Android的车载娱乐系统。同年6月，谷歌发布AndroidGoogle：个人智慧助理；）Google地图：卫星定位与语音导航；3）音乐控制：透过GooglePlay音乐或Pandora、Spotify等音乐应用程序存取音乐；）语音操作等。AndroidOS标志着在车载操作系统领域的成熟。AndroidAndroidAutomotiveOS不同于Android（更类似于一款APPAndroidAutomotiveOS可以直接嵌入车辆，让汽车变成一台类似安卓手机的IT个宣布搭载AndroidAutomotiveOSPolestar2VolvoP8&Recharge等等。我们认为，商业化的成功标志着Android在车载操作系统领域逐渐走向成熟化。33图表：AndroidAutomotiveOS：底层架构资料来源：CSDN）总结Android的优势移动端的适配经验。从安卓系统的发展历史来看，不管是一开始的战略定位还是后续的版本迭代，Android代，目前安卓不仅是操作系统市场的领导者，也在移动端的适配上积累了大量经验，这些安Android在手机端的适配经验在汽车

端同样适用，未来的汽车产品功能或将向手机看齐，最终演化为集中化的IT产品平台。而Android系统的发展趋势。生态协同的优势。考虑到目前全球手机操作系统的无外乎IOS和Android户基础为Android系统带来的优势是显而易见的。一方面，智能汽车和智能手机之间的交随着中控大屏的加入，车载系统的操作方式越来越接近触屏手机，用户的使用习惯或将在汽车端被保留和继承，安卓系统所带来的用户粘性，将为车端拓展带来便利。、，模块开发以及实时性强，奠定OS宝贵基础。从WinCE7.0开始停止更新和维护，但是其为操作系统的起步奠定了宝贵的基础，其提供多媒体功能模块以及在实时性方面表现出色，但是伴随着用户需求体量的扩张以及迭代速度的提升，其高度模块化的开发流程无法满足用户需求，应用生态走向匮乏，逐渐退出历史舞台。图表：2020年全球车载操作系统市场竞争格局WinCE

资料来源：、市场研究部34目前主流车载操作系统呈现“融合发展态势。当前随着汽车电子电气架构正由分布式架构向域架构转变，电子控制单元的控制权向域集中，导致原本基于不同底层操作系统的开始合并。操作系统的“融合并非简单的从属关系，不同ECU之间底层操作系统需要同时

工作，相互协作。因此，Hypervisor(硬件虚拟化技术)应运而生，通过提供虚拟平台，将操资源。图表：主流车载操作系统呈现融合发展态势资料来源：CSDN35从不同视角看操作系统的变化视角一：从终端载体角度看车载操作系统智能汽车VS智能手机：汽车操作系统更复杂智能汽车与智能手机在演进路径上具备相似之处。我们认为，智能汽车发展到今天，尤其是在引入了中控大屏之后，与智能手机在众多基础能力上具备共通之处，例如都能实现信息流的展示、音视频的播放、各类应用软件的安装、人与设备的通讯交互等等。回顾智能手机与智能汽车的发展历程，可以看到，二者的演进逻辑存在一些共性：其一，在基础功能之上，逐步向智能化发展。年前后智能手机出现并开始流行，手机在满足用户通讯交流的基本效率需求之后，从最基础的通讯设备逐渐转变成了移动的信息娱乐设备。而汽车的诞生，是为了满足人们对更加快捷的出行效率的需求，并在智能化浪潮的催化下，才逐渐演化为智能汽车的形态。其二，人机交互，流量入口。汽车与手机、PC都是用户日常中最常接触的个人交互终端，是用户注意力和流量的起点。而操作系统终端中的位置决定了其是软件中最终的流量基座，操作系统在硬件基础上的第一层软件，用户直接与操作系统的进行交互，并且在操作完所有的软件后都要最终返回到操作系统中，因此掌握着软件系统中最大的流量和话语权。智能汽车与智能手机的差异决定了操作系统的走向。对比于智能手机来看，智能汽车在功能上与手机具备一定的相似之处，这是二者可比的基础。但我们认为，智能汽车作为交通工具所承载的基本属性存在特异性，二者作为载体之间的差异，决定了操作系统的演化方向的差异。其一，汽车电子电气架构更加复杂，对操作系统的集成调度能力要求更高。汽车设计的零部件更多，座舱内部包含液晶显示屏、音响、摄像头、导航等，座舱外部包含电子阀门、执行马达、发动机、变速箱、动力电池等，比智能手机涉及的硬件复杂度更高。此外，汽架构的复杂性，使得其对操作系统的集成调度能力提出更高要求。其二，汽车的使用场景更多样，对操作系统的安全稳定要求更高。目前汽车的基本属性通“是与驾驶员交互的首要对象。从这一角度而言，汽车操作系统还需要对汽车的物理移动进行操控，包括刹车、动力、底盘、车身等等，涉及到行车安全等问题，因此对操作系统的安全性、稳定性以及实时性都提出了更高的要求，天然与手机操作系统的发展方向存在巨大差异。图表：汽车内部电气架构十分复杂资料来源：CSDN36汽车操作系统：对比手机操作系统，车载OS有望步入软件定义时代复盘手机操作系统发展过程，我们发现，从操作系统、底层硬件、应用软件三者之间的关系出发，可以将智能手机操作系统演化历程大致分为三个阶段：硬件定义、软件定义、生态定义。硬件定义时代（年摩托罗拉发布世界上第一台商用手机Dyna基本功能。年，微软发布了WindowsCE操作系统，微软开始进入手机操作系统。年6SymbianS60S60作系统带入智能时代，它最大的特点就是采用了系统内核与人机界面分离技术，降低了对硬件的要求。这一时期，手机操作系统主要由硬件定义，手机芯片从以基带处理器为主，转向基带处理器+应用处理器架构迭代，操作系统所能实现的能力较多局限于硬件范围内，主要以满足基本通讯需求为主。软件定义时代（年Android1.0发布、一代发布，智能手机进入触屏时代，操作系统随之发生变化。这一时期的智能手机已经逐步实现了通信与移动支付、社交、游戏等应用的出现，使得软件在手机中的地位得到前所未有的提升。与此相对应的是，操作系统作为承载应用软件的平台，其重要性逐渐提升，竞争要素从硬件逐渐转向软件，竞争格局逐渐趋于安卓和IOS的双寡头垄断。1Q15全球智能手机市场渗透率达到了72.9%，逐渐靠近增长瓶颈，市场竞争格局也趋于稳定，手机厂商之间的自研芯片+iOS操作系统+应用软件IOS系统得以在应用软件市场拿下主导权，开发者只有使用苹果开发工具、在APP发布软件，才能触达庞大的苹果用户群体。这样的一种“-OS-应用Android软件开发商、芯片制造商等多方势力，以基础软件开源的方式构建生态联盟。图表：4Q08-2Q15全球智能手机出货量变化趋势单季度全球智能手机出货量（百万部）智能手机渗透率（%，右）0Wind、市场研究部37我们认为，当下的车载市场类似软件定义时代初期的手机OS市场。总结软件定义时代的手机市场来看，站在操作系统的角度，看到的变化无外乎两类：软件复杂化、硬件标准化。近年来，随着汽车智能化、网联化发展，自动驾驶、C-V2X等技术陆续落地应用，汽车所具备的应用功能逐渐丰富。而域控制器、中央计算架构等全新电气架构的演进，正开始对传统分布式架构进行替代，硬件有望向标准化发展。基于此，我们认为，当前的车载操作系统市场有望复刻手机市场软件定义时代演化逻辑，操作系统在整车的地位或将不断抬升，以QNX、Linux、Android为代表的寡头格局或将愈发清晰。车的最终演化形态或为产品平台汽车电子电气架构正向域集中、中央集中式架构发展，操作系统的重要性不断提升。我们看到，当前汽车的电子电气架构正在发生改变，传统的分布式架构正在逐渐被域集中式电子电气架构替代，并向整车集中式架构的方向演进。在这一过程中，操作系统在整车的重要性不断提升。器和软件驱动较少，简单的分布式架构设计就可以满足。传统分布式计算架构下，硬件与软件不解耦，车辆架构复杂，往往包含近百个ECU，主要对包括发动机、制动系统、空调、照明、车窗等一系列功能进行控制。图表：分布式架构下结构示意图资料来源：艾瑞咨询、市场研究部）域集中式架构：随着汽车向智能化发展，数量增加，发动机、变速箱、ESP/ABS等都需要控制器，控制器之间的信号交互变得复杂，整车线束变长，为电子电气架构设计布局带来不便。而域集中式架构则把整车分为几个域，如动力域、底盘域、车身域、信息娱乐域和ADAS）中央集中式架构：未来汽车高等级自动驾驶不断落地，对多源传感器数据的融合处理、统一决策需求将逐步显现，中央计算平台或将取代域控制器。在软硬件解耦的大趋势下，中央集中式架构需要操作系统可移植、可迭代、可拓展的特性，以更好地支持底层计算资Model3车身控制器、右车身控制器、前车身控制器）和一个中央计算平台(CCM)，车载线束总长度降低至1.5千米，有效优化了整车电气架构，同时降低制造成本。38图表：汽车电子电气架构正向域集中、中央集中式架构发展资料来源：赛迪顾问、市场研究部统一的底层操作系统将成为调度汽车各控制域的必要前置条件。随着软硬件的进一步解耦，车载操作系统或将独立于硬件核心，为上层应用提供统一、共用的基础平台，降低上层应用的开发难度。而随着上层应用的生态丰富，汽车载体最终或将演化为类似手机的产品平台。39视角二：从应用场景变化看车载操作系统变化变化一：应用软件功能逐渐复杂化传统汽车操作系统主要实现基本车辆控制能力。基本车辆控制功能包括车辆底盘控制、动力系统控制、刹车控制等，操作系统通过直接向执行机构（如电子阀门、继电器开关、执行马达等）发送指令，以控制车辆关键部件（如发动机、变速箱、动力电池等）的协同工作，完成刹车、传动、加速等基本动作。出于对高实时性的需求，实时操作系统需要在规定时间内完成资源分配、任务同步等指定动作，因此操作系统最为关键的性能在于实时性行相对简单，对操作系统的运算性能要求不高。汽车智能化带来丰富人车交互功能。随着汽车智能化发展进程不断深入，车载软件功能和复杂性逐渐提升。以智能座舱为例，智能座舱主要构成包括车载信息娱乐系统、仪表盘、抬头显示(HUD)、多媒体等多种人车交互功能。这其中，车载操作系统主要以分时操作系统的形态，承载各类应用软件，并实现对车载电子设备的通讯、调度与控制。常见的车载电子设备包括行车电脑、导航系统、汽车音响、电视娱乐系统、车载通信系统、上网设备等。操作系统从传统的（ElectronicControl，电子控制单元）开始向域架构、中央计算架构演变。图表：汽车智能化带来丰富人车交互功能厂商座舱域量产时间集成或支持的功能SmartCore座舱域控制器CDCHUD管理、舒适与健康管理、优质音效、HUD噪E-Cockpit手机互联、、、环视Intelligent-CockpitAR-HUD、空调控制、AI场景理解、、环视i-CabinWSD、、环视、、顶级驾舱平台环视、虚拟个人助力、导航、夜视系统级ADAS功能，包括、、级ADAS功能，包括、TJA、级以上智能座舱系统、、V2X、T-Box诺博科技iN9.0车身控制功能、360°环视、、人脸识别华阳通用智能座舱域控制器HUD和部分应用资料来源：公司官网，市场研究部要功能包括ACC级别的前碰撞预警年在欧盟、美国及中国总体渗透率为，后碰撞预警为，但据前瞻产业研究院预计，年级别以上的自动驾驶功能将逐步落地，实现功能包括远程泊车、完譬如，在自动驾驶的场景下，智能汽车的前置摄像头，短距长距雷达及助力转向等模块，嵌入系统的独立决策过程完全不同，需要对操作系统进行重新设计和适配。40图表：2020年欧盟、美国及中国各功能渗透率图表：2025年欧盟、美国及中国各功能渗透率预测资料来源：RolandBerger、前瞻产业研究院、市场研究部资料来源：RolandBerger、前瞻产业研究院、市场研究部变化二：车载操作系统需要处理的数据量大幅提升汽车软件功能复杂化之后，紧随而来的是海量的衍生数据。从传统的车控系统到智能座舱再到自动驾驶，软件应用场景的不断变化使得各式各样的数据被采集、处理和输出。从基础的行车数据到音视频数据，再到路况图像、驾驶人员声音图像数据等，我们看到汽车软件应用能力的变化带来数据量级的变化。）传统车控系统：以嵌入式操作系统为主，产生和处理的数据集中在特定控制单元相对更加丰富，系统需要对音频、视频等大量非结构化多媒体数据进行梳理，对应的数据量有所提升；另一方面，智能座舱带来的人机交互、疲劳检测、高精度导航等功能，在基础数据之上，还产生了包括驾乘人员的面部表情、动作、目光、声音等舱内数据，以及车辆地理位置、车内及车外环境数据等舱外数据，数据类型在增加。图表：车载娱乐系统丰富了智能座舱操作系统的数量处理量资料来源：赛迪顾问，市场研究部41于高效的数据闭环和数据的利用效率，通过利用大量的有效数据训练智能驾驶算法，使其年7月，旗下的自动驾驶子公司宣布，该公司的自动驾驶模拟测试里程达到了亿英里；年4月特斯拉宣布其自动驾驶系统（Autopilot）累计行驶里程超过亿英里。自动驾驶数据量级的提升，使得操作系统所面对的CPU/GPU处理需求同样今非昔比。为了应对海量数据处理需求，汽车电子电气架构变化正在发生变化。智能汽车需要对海量数据进行采集、处理和共享。为了解决控制器芯片处理能力和信息安全这两个基本问题，DomainControl根据功能将整车划分为动力总成、车辆安全、智能座舱和自动驾驶等几个域，利用处理能力更强的多核CPU/GPU芯片相对集中地去控制每个域，以取代目前的分布式汽车电子电

气架构（EEA计算架构的演变对操作系统提出新要求。随着以域控制器为代表的汽车电子架构变革推进，汽车软件呈现出集中化发展的趋势。这样的集中，不仅是对计算、存储、通讯等基础能力的集中，操作系统也需要进行相应的集中化改造，以适配集中化发展趋势。我们认为，电气架构的变革对软件开发的可移植、可迭代、可拓展等特性提出了更高的要求，以操作系统为代表的汽车软件重要性正在提升。如特斯拉借助应用开发升级，提升了整车生命周期的价值，实现了中控屏、动力及电池系统等硬件以及基础操作系统升级。变化三：高等级自动驾驶落地有望推动车载操作系统地位提升自动驾驶系统主要由感知系统、决策系统和控制系统构成。其中，摄像头、毫米波雷达等车载传感器，集成数据融合、物体定位、分隔识别等算法；系统：主要通过收集感知系统数据，进行任务规划、行为规划和动作规划，主要硬件包括域控制器、芯片等；）控制系统：用于实现各类具体功能，具体包括电动助力转向系统、地盘控制系统、电驱动系统等。图表：自动驾驶系统主要由感知系统、决策系统和控制系统构成资料来源：艾瑞咨询，市场研究部42自动驾驶按自动化程度可以分为L0-L5动态驾驶任务中角色分配及有无运行范围限制将汽车驾驶自动化分为0-5级。L0-L2级主要提供驾驶辅助功能，车辆运动大多需要驾驶员参与，目标和事件探测基本全部需要驾驶员参与，主要功能包括L3-L5级车辆运动和目标探测响应基本由系统完成，能够实现部分或全部的无人监控。图表：自动驾驶按自动化程度可以分为级资料来源：国家市场监管总局，市场研究部高等级自动驾驶落地有望推动车载操作系统地位提升。我们认为，全球L4/L5级别的高等主要包括：）雷达、摄像头等车载传感器；2）路线规划、物体定位等自动驾驶算法；3）资源，RAM空间的分配，处理声音、视频信号，时间管理，电源管理等，进而给发送正确指令，保障行车安全。基于此，我们认为，高等级自动驾驶的落地有望提升车载操作系统在整车中的价值地位。图表：高等级自动驾驶有望逐步落地全球渗透率（%）20212022E2023E2024E2025E2026E2027E2028E2029E2030E资料来源：智研咨询，市场研究部43视角三：从芯片维度看车载操作系统芯片的变化：汽车芯片的算力进步显著传统汽车芯片按照功能可以主要分为控制类芯片、功率类芯片、传感器类芯片。其中控制MCU运算为主，用于ECU和MOSFET油车一般使用较多的是低压MOSFETIGBT和高压MOSFET芯片分为车辆感知和环境感知两大类，包括感光芯片、芯片等。传统汽车MCU芯片：以国外厂商为主，包括英飞凌、恩智浦、瑞萨等。）英飞凌作为德国的半导体制造商，主打产品为和IGBT，为汽车制造的关键元器件，下游客户有博世、大陆、比亚迪、安波福、等厂商。主打产品为系列，其中代表产品有AURIX™TC3xx微控制器，支持清洁、自动驾驶、联网汽车，并支持物联网；年新推出基于工艺技术生产的新AURIXATC4x微系列控制器，具有高可扩展性，支持通用软件架构，显著降低成本，可广泛应用于新一代电动汽车、高级驾驶辅助系统（ADAS电气（E/E）架构等，计划于年下半年开始量产。2）恩智浦前身为飞利浦半导体，先后收购摩托罗拉创立的飞思卡尔半导体、美满电子的WiFi和蓝牙连接业务等，在处理器、网络和传感等领域具有领先优势，同时布局智能驾驶座舱、自动驾驶等领域。主要产品为S32K3系列，是可扩展的单一平台，采用恩智浦的新型MaxQFP封装，与标准QFP封装相比可使封装尺寸减少，可用于车身类的部分娱乐信息系统、等，于年上市，其中S32K344/324/314系列已实现量产。）瑞萨是一家日本半导体制造商，由电子和瑞萨科技组成，提供半导体系统解决方案，主要供应驱动器集成电路、智能卡微控制器、系统级芯片（）等产品，先后与长城汽车、阿里云、百度云等达成合作。主要产品有系列，其中年推出的RH850/U2B工作负载要求而打造，包括混合ICE和xEV电机逆变器、高端区域控制、互联网关和域控制等应用。图表：传统汽车芯片分类及代表厂商资料来源：公司官网、市场研究部44智能座舱芯片：主芯片为，高度集成、GPU、等多个模块，仍以国外厂商“”SoC此来驱动多个系统和多块屏幕的运行，负责运算处理座舱内海量的数据。智能汽车的持续发展提高了对智能座舱SoCSoC屏等多屏场景需求，以及实现语音识别、车辆控制等功能。图表：座舱芯片资料来源：汽车材料网、市场研究部图表：座舱芯片对比资料来源：公司官网、市场研究部45前已有超过家下游车企搭载第三代骁龙数字座舱平台。主要产品包括第三代座舱芯片和第四代座舱芯片年和2021年发布，对标移动平台为骁龙和。第三代座舱芯片8155广泛受到国产中高端车型的欢迎，第四代座舱芯片基于工艺制程，在、等架构上与手机上采用的高通骁龙同平台，可视为骁龙车规版。图表：高通车机芯片资料来源：公司官网、市场研究部高通下一步的规划是将自动驾驶和智能座舱域控制器合二为一，同一计算平台兼顾不同功能算力需求，作为高性能计算、视觉、多传感器处理的中心枢纽，能满足计算、性能和功能安全的需求。年，高通发布第四代骁龙车载芯片SA8295P，这也是高通汽车数字座舱产品线最新的旗舰芯片。）：代表高通移动芯片平台骁龙和车规SnapdragonAutomotive母缩写。）：代表高通手机芯片骁龙的车规版代号。）：代表高通对第4代数字座舱平台提供了三档层级，包括面向入门级平台的性能级（Performance平台的旗舰级（Premiere）和面向超级计算平台的至尊级（Paramount由于高通芯片在手机端，本身就与Android操作系统形成强适配的优势，在车机端这种优Android领域的统治地位和由此带来的友好的座舱生态开发环境，骁龙和SA8155都已经在智能汽车市场大获成功。高通手机芯片和数字座舱芯片的对应关系：骁龙骁龙855-SA8155骁龙888-SA8295ONEG3iA4L等。SA8155Aion、威马W6等。据高通统计，截至年底，全球最大的家车企已经有家采用第3代骁龙数字座舱平台，即系列。根据高通对第4代骁龙车载芯片的定义：汽车数字座舱平台-区域体系架构演进中的中央处理器中枢。该定义的背后是汽车电子电气架构的演变。在过去的几年，汽车电子电气架构逐步从分布式架构：每一个功能都对应一个相应的传感器计算芯片执行器。而现在，大量ECU合为域，底层由统一的计算平台提供算力支撑，支持不同控制器之间的通信和调用。这样不仅节省了多达几十公斤的电子线束，同时实现更高的计算效率和集成度。46SA8295支持多个和域的融合，涵盖仪表盘、座舱、AR-HUD增强现实抬头显示、信息娱乐、后排显示屏、电子后视镜、车内检测和行车记录及驾驶员监控等。图表：高通车机芯片：工艺性能资料来源：高通官网、市场研究部图表：高通车机芯片：技术路线图资料来源：高通官网、市场研究部47图表：高通车机芯片：用于多域区域计算集成的架构资料来源：公司官网、市场研究部图表：高通车机芯片：座舱4解决方案资料来源：公司官网、市场研究部物理样车测试套装，因此汽车厂商可以越过供应商直接与英伟达合作。代表芯片为系列，主要应用于移动设备以及汽车智能座舱方面。48图表：智能座舱芯片分类及代表厂商资料来源：公司官网、市场研究部Mobileye，国内厂商有地平线、黑芝麻智能等。传统的MCU芯片的算力无法满足自动驾驶中涉及到的运算需求，因此需要拥有更高级别的芯片来驱动。芯片主要仍是GPUDSP级别中自动驾驶的芯片算力超过10TOPS，而、级别分别要求及。）英伟达在智能驾驶领域芯片算力优势明显，年已经发布基于DRIVEPX的自动驾驶车，年推出的开放式自动平台已经支持L4甚至RXavierOrin系列。其中，Xavier年推出，工艺制程，主要以GPU为核心的4个模块组成，支持旗下的DriveAGXXavier/Pegasus平台；基于Xavier，英伟达推出Orin系列，算力达200TOPS，运算性能相比Xavier7倍，双片Orin算力达到400TOPS级别自动驾驶方案。）Mobileye提供的芯片尽管擅长辅助驾驶功能，但尚未满足、L4、的自动驾驶要Mobileye过去基本采用封闭式算法