本文由半导体产业纵横（ID：ICVIEWS）编译自semiengineering

这可能并不明显，但整个行业正在发生重大转变，这将使其更具竞争力、更具战略性、更以客户为中心。

汽车原始设备制造商正在努力应对影响其业务和技术各个部分的一系列变化，从关税威胁和不断变化的地缘政治联盟，到新的汽车架构、更严格的市场窗口，以及原始设备制造商与其供应商之间的关系和优先事项的根本性重新调整。

这些发展没有一致性，也没有解决这些问题的最佳途径。一些 OEM 试图将所有东西都纳入内部，以更紧密地集成芯片、软件和服务。其他 OEM 则继续与分级供应商合作，以帮助交付产品。还有一些 OEM 正在寻找新的关系来补充或取代旧的关系，在有意义的地方打破孤岛，重新思考进入市场的策略。

控制垂直市场是目标，但如何最好地做到这一点却极其复杂。对于客户现在和将来的需求，人们需要做更多的猜测，并且更多地关注芯片、IP 和软件——许多汽车制造商都是这些领域的新手，背负着许多遗留包袱。与此同时，随着新技术的实施，核心关系也在发生变化。一级供应商可能不知道他们的 OEM 客户在设备层面上想做什么，也不知道芯片将如何在整个车辆中使用。他们可能知道 OEM 正在添加某种程度的 ADAS 功能，但不同 OEM 对此的了解程度通常差别很大。同样，OEM 不太可能知道他们需要哪些传感器阵列，或者将使用哪些特定的摄像头分辨率或帧速率。

一些 OEM 比其他 OEM 更好地管理了这一转变，而一些 OEM 则比其他 OEM 更积极地应对这一转变。在短时间内经历了多次架构转变之后，老牌汽车制造商在进入某个领域时采取了更规避风险的方法，这并不奇怪，他们制定计划加强对垂直行业的控制，同时保持更高完整性的客户-供应商关系。因此，目前可能仍有 OEM、一级供应商和二级供应商处于其中，他们拥有需要密切合作的知识库，但正在制定的计划将在未来改变这些关系。

“这是一个巨大的生态系统挑战，” Imagination Technologies质量、功能安全和网络安全总监 Andrew Johnston 观察到。“这本质上是现代科学和现代工程，从哲学上讲，包括大数据、机器学习——以及训练、推理等。这是一个非常现代的动态。然后，有很多现代、复杂的技术，而且它非常依赖软件。传统上，汽车行业在软件方面做得并不好。即使对于具有离散和简单功能的传统控制算法，开发高质量软件仍处于学习曲线上。ISO 26262 等标准有助于将这些相当传统的控制系统的质量带到一起，但现在我们必须将这种理念推广到更复杂的控制系统中。同时，无论是前端的换能器，还是摄像头、激光雷达或雷达换能器，技术的交付本身就很复杂。信号处理链也是如此——基本的计算处理，无论是 CPU、GPU 还是两者的组合，还是 NNA 和 DSP。其中包括所有这些有趣的事情，而且它们都很复杂。”

其他人也指出了类似的发展。Cadence 汽车解决方案集团总监 Robert Schweiger 表示：“OEM 突然意识到，‘哦，我最终可以创建自己的 chiplet，作为与其他竞争对手区分开来的秘密武器’ 。一级供应商也可以说，‘我可以做一两个这样的 chiplet，因为我们相信我们在这个领域有很多专业知识，我们应该创建一个 chiplet。’你不需要创建一个完整的芯片，因为你不仅分解了 SoC 功能，而且从成本的角度看，你还将整个单片 SoC 分成几部分。但是，如果你设计一个 chiplet，而不是做一个完全集成和封装的 SoC，成本会更低，因此制作 chiplet 的负担会更低。特别是，你不需要为每一个功能都采用 3nm 工艺制造。还有其他功能无法扩展。PHY 是一种完美的技术。但它的扩展性不是很好。也许它可以采用 28nm。”

这在很大程度上取决于 OEM 的专业知识。“对于一些拥有大量 PHY 专业知识的公司，他们可以使用非常成熟的技术节点，这要便宜得多，产量更高，所有这些好处都可以从中获得，”Schweiger 说。“然后，只有从事 AI 处理部分的人需要走在前沿，因为他们需要最高的性能，而 PCIe PHY 接口在 60nm 或 7nm 中不可用。它只在 5、3 或 4nm 中可用。这意味着如果你想拥有最快的 UCIe 接口，而 UCIe 支持的协议之一是 PCIe，这就是为什么你需要采用最先进的工艺节点——让所有这些接口都具有最高性能版本。有趣的问题是，谁在汽车供应链中提供哪些芯片，谁在集成一切。”

确保所有这些系统与庞大而复杂的软件堆栈无缝协作的集成挑战极其复杂。它甚至有自己的生态系统。“OEM 突然必须以某种方式将所有这些整合在一起并使其运转，”Imagination 的 Johnston 表示。“这很难，因为光是让它运转就很难。但要让它具有高完整性、安全性、可靠性和可用性，难度要大得多。因此，全球每个人都处于学习曲线上。在半导体层面，我们试图预测市场的发展方向，真正了解客户的需求，无论是二级、一级还是 OEM，并尝试将一些点连接起来，制造出最适合高市场成功和客户满意度的产品。这真的很有挑战性。”

其中至少有一部分是传统的电气/电子（E/E）架构，它们正在被新方法所取代。

西门子数字工业软件汽车和交通战略副总裁 Nand Kochhar 表示：“ECU 的历史可以追溯到 20 世纪 70 年代，当时每辆车只有一个 ECU。当时的目标是控制排放。然后它开始发展。我们引入了刹车功能、安全功能、安全气囊，ECU 的数量不断增加。硬件和软件从供应商流入原始设备制造商，这是建立在这种关系之上的。到了 21 世纪，一些豪华车已经开始引入 1 级和 2 级 ADAS 功能，并且有专用的 ECU。我是福特的安全主管，我绝不让任何人碰安全控制模块。我会告诉信息娱乐部门的人员，‘你们想干什么都可以，但这是在需要时启动安全气囊或安全带的功能，其他人不用管它，因为每个功能都是专用的。’现在，当一辆豪华车上有 150 个 ECU 时，从复杂性的角度来看，将所有这些 ECU 结合起来开始变得难以管理。”

拥有那么多 ECU 也是低效的。“需要多少接线、哪些功能需要放到哪里，以及管理所有这些——这就是下一代架构的发展方向，很多公司正在向这一架构过渡，”Kochhar 说。“从零开始的汽车公司没有所有的传统和历史，并且能够快速跳转到域控制器和中央计算单元作为架构，这构成了车辆的基础。每家公司的决定都不同。归根结底，当调用所有这些功能时，要确保硬件和软件要求得到满足。”

这种演变正在改变 OEM 和各层供应商之间的根本关系。

“没有一个答案，也没有明确的答案，”Kochhar 说。“当大陆集团和博世将硬件和软件捆绑在一起时，商业模式将受到这种捆绑的影响。但现在你可以想象有 7 到 10 家不同的公司将两者整合在一起。每个人都在试图保护自己的知识产权并将其分开，这对 OEM 来说又是一场噩梦。即使你开始协调，考虑到项目所需的时间，听到新闻中 X 公司的产品发布被推迟，而 Y 公司有这么多召回产品也就不足为奇了。所有这些情况都导致了他们转向这种域控制器模型的原因，他们与相同的供应商合作，但现在采用了一种新方法。并非每个 OEM 都会决定开发自己的 CPU，但他们对芯片要求非常清楚，芯片开发商将开发芯片。在 ECU 以上的级别，他们会与该供应商合作。但在车辆级别，OEM 将控制这一点。所以现在交易和商业模式正在发生变化。他们要为什么付费？以前，硬件是卖的，但软件是免费的，所以价格是固定的。现在有不同的角色和职责。这就是行业正在经历的转型。”

由于全球汽车销售放缓，这种组织转型发生的速度尚不完全清楚。Rambus 硅 IP 业务开发总监 Adiel Bahrouch 说：“所有支持 ADAS、自动驾驶、ADAS 连接等的技术都与汽车 [销售] 增长有关。我们正面临着一个需求受限的市场，这给价格、利润、研发工作等带来压力。我们看到一些 OEM 宣布减少设计团队或取消某些部门。但与此同时，我们看到全球电动汽车销量正在上升，预计这种趋势将继续下去。”

从地区来看，中国在电动汽车普及率方面处于领先地位，其次是欧洲，美国则位居第三。“美国市场 10% 以电动汽车为主，其余仍是传统传统汽车，”巴鲁奇说。“有预测称，美国和欧洲有望在 2030 年或 2035 年赶上。因此，在 10 年左右的时间里，[美国和欧洲的] 电动汽车普及率将上升到 60% 至 80%——这一切都是由零排放法规推动的。”

电动汽车对半导体增长至关重要。大量研究表明，混合动力汽车和纯电动汽车的半导体含量按价值计算是内燃机汽车的两倍多。

“这很好，因为这意味着电动汽车市场将支持半导体的增长，”Bahrouch 说。“与此相关的是电池管理系统，用于监控电池的健康状况和充电状态，以优化充电和放电，使电池保持良好的健康状态，并防止车辆过度充电或过热，这也与安全有关。这些系统是电动汽车独有的，还有电机控制系统，用于控制电池和电机之间的电流，以最大限度地提高车辆的续航里程，这是 OEM 将其车辆与其他车辆区分开来的重要标准之一。”

没有一家公司能够独自完成所有这些工作，因此 OEM 继续在其生态系统中保持战略和共生关系。西门子数字工业软件半导体和电子副总裁 Michael Munsey 表示：“如果回顾 2024 年 9 月，我们看到了完美的例子。这就像汽车和半导体融合的交汇点。例如，ADI 是一家拥有汽车部门并开发 ECU 的老牌公司，它意识到现成的 ECU 正在减少。同样作为一家半导体公司，他们不想在建设新晶圆厂上投入大量资金，因为不是每个人都有 190 亿美元闲钱。相反，他们与塔塔集团签署了一份谅解备忘录，塔塔集团刚刚获得印度政府的一笔巨额拨款来建设晶圆厂。因此，ADI 现在可以使用下一代晶圆厂了。此外，塔塔汽车还不想采取措施来开发半导体设计团队来开发 ECU，但他们仍然需要 ECU。猜猜他们会为谁定制 ECU？Analog Devices。Analog Device 会在哪里生产这些 ECU？在 Tata 正在建造的工厂。所以你会看到这些共生关系的发生。如果你是特斯拉，而且是一家新进入市场的公司，你可能会投资建立内部所需的基础设施。但是，还有其他方法可以发挥创造力，比如看看供应链，开始在公司之间建立更多这样的关系，以便能够交付这项技术。”

Rambus 的 Bahrouch 对此表示同意，并指出他看到 OEM 积极寻找合作伙伴。“OEM 过去是集成商，他们会指定自己的需求、一级供应商的支持，并提供车辆所需的所有系统。然后 OEM 会将所有这些系统集成到汽车中。但 OEM 不知道内容或使用的技术。这种情况已经改变。现在你看到 OEM 正在改变他们在这个价值链中的角色。他们中的一些人开始建立自己的内部软件部门的能力，以便控制软件的价值，并通过软件和他们将提供的所有服务来区分他们的品牌。拥有数据或控制数据或服务的人拥有商业模式。现在你可以为这些数据库服务收费。其他 OEM 甚至绕过一级供应商和二级供应商，开始自己构建 SoC。这是另一个层次。所以不仅是软件，还有硬件，这意味着他们的商业模式正在改变。”

第三层也正在发生变化，半导体、IP 和 EDA 工具提供商都属于这一层。“我们在行业中看到的是，如今我们也与 OEM 直接沟通，以了解他们的路线图和半导体战略，并确保我们的硬件硅 IP 符合他们对下一代片上系统的未来要求，”他说。“所以不是下一代，而是更下一代，比如五年后，以确保当有需求时，我们的路线图能够支持 OEM 的愿景。这是新的。它在过去两三年里发生了变化。”

随着整个汽车生态系统中关系的变化，角色和职责也将随之改变，打破汽车公司内部几十年来存在的职能孤岛。

Synopsys 系统软件副总裁 Marc Serughetti 表示：“现在真正掌握权力的人——正在构建新架构的传统 OEM——正在制造汽车以支持该软件和所有这些东西，而不会处理遗留问题。” “这对现有的 OEM 来说是一个巨大的挑战。挑战归结为他们如何应对现在必须经历的转型以保持竞争力，并制定出一条让自己具有相关性的前进道路。他们如何跟踪他们拥有的所有遗留问题？今天我们看到他们在过渡期间遇到了重大问题，因为他们试图以某种方式将遗留问题和新事物结合在一起，这使得问题比寻找新事物和一张白纸困难得多。归根结底，这是一个集成问题。它是关于如何将新事物与旧事物结合起来，并将它们全部验证在一起。”

未来的方向是软件驱动的车辆架构，但从硬件驱动的架构迁移并非易事。

“OEM 正在努力应对，在这方面遇到了不少困难，”Serughetti 说道。“现在情况仍然像钟摆一样摇摆。两年前，OEM 会说，‘我要做所有事情。我要做半导体。我要做软件。我要做 X、Y 和 Z。我需要拥有软件。我需要拥有这个。’我们现在看到的是，钟摆可能又摆回了另一边，因为他们意识到，‘我该怎么做？需要改变什么？’这是一场必须发生的数字化转型。它不会在一天之内发生。你需要更强大、功能更多的 SoC。你需要一个现成的软件开发基础设施。虽然这需要很多技术，但也需要方法论。还有人员和组织方面。这也需要发展。这种转型不能凭空而来。它不仅仅是技术转型。这是一种组织和方法的转变。你如何开始整合与之相关的工具？可能会有更多的企业软件。此外，我们仍然处于汽车的嵌入式世界中。你如何开始考虑嵌入式方面和企业软件开发方面，并将它们结合在一起？有些问题在其他行业已经得到了解决。你只需要弄清楚如何将它们应用到汽车的这个特定领域，一个分布式的嵌入式系统，具有安全性、保障性要求，所有这些都结合在一起。这种思维方式必须随着演变而改变。这就是行业转型的方式。标准是实现这一目标的一种方式，但也有合作。以前，汽车生态系统非常孤立。现在，存在一些问题，即 OEM 应该在哪些方面脱颖而出，以及他们应该在哪些方面进行合作。”

汽车 OEM 面临的最大挑战之一是如何将新技术融入成熟的流程，同时引导必要的合作伙伴关系，推动整个公司技术进步。所有这些都必须在满足客户需求的同时进行，并且必须及时交付。

“上市时间是关键，因为所有这些系统都变得非常复杂，软件变得非常复杂，硬件也变得非常复杂，”Rambus 的 Bahrouch 观察到。“需要冗余。存在安全问题和安保问题。需要额外的安全技术。同时，我们的客户希望应用程序生命周期更快，这意味着车辆、新车型、新技术的生命周期。软件定义汽车的目标是能够通过无线软件按需为汽车添加功能。因此，如果客户想要某个功能，他只需通过应用程序添加它，支付一个月的费用，然后在不需要时禁用它，因为一切都在那里。硬件在那里，所以基础在那里。可以添加软件。然后客户可以增强他的驾驶体验。但为了做到这一点，上市时间变得非常关键。”

其中一些已经发生。Bahrouch 以 SoC 设计为例。“SoC 开发可能需要三到四年，至少两到三年。然后，作为 ECU 的一部分，芯片开发又需要一年时间。然后我们进行一些安全测试和合规性测试，之后 ECU 将被集成到您的汽车中。这意味着下一个车型很容易就需要五到七年。这需要改变。客户的期望现在不同了。开发时间需要缩短到最多三到四年。因此，芯片和软件开发必须快两年。这也是你现在看到软件的原因之一。软件开发不会等到硬件准备就绪。他们正在利用数字孪生。他们利用硬件模型、云功能等，在硬件尚未准备好时就开始软件开发。一旦硬件准备好，就期望软件和硬件能够顺利、无缝地运行，并且它们都向左移动。而其他技术则支持这种更快的上市时间，并试图支持或满足客户的期望。如果一家 OEM 决定不这样做，而另一家决定这样做，无论是中国 OEM 还是欧洲 OEM，这都会成为该 OEM 的一个关键区别，即能够在功能、更新、部署、发布等方面支持和管理并满足客户要求。这就是为什么可靠、强大的安全系统上市时间是一个大问题，也是一个大问题。”

汽车生态系统面临的最大挑战是掌握所有这些因素，从影响供应链的全球行业动态，到如何影响汽车投入生产。

“我们必须密切关注这些事情，”西门子的 Kochhar 说。“好消息是，我们都可以从过去的事件中吸取一些经验——例如，多年前日本的海啸，当时我们无法获得开发黑色涂料所需的材料，我们不得不停止生产，因为我们无法生产这种颜色的任何东西。这是一种性质上的破坏。然后我们又遭遇了疫情的破坏，以及它如何演变，将大量制造业带回美国，将大量投资带回美国。哪家工厂正在计划中，它将如何发展？哪种电池技术将回归美国？哪家将转向固态技术而不是锂离子技术？我们将如何处理电池回收？这些都与 OEM 面临的业务挑战有关，他们必须时刻做好准备。”

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