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关系半导体芯片的持续枯竭导致全球汽车产量下落的种种预测接续升温。2021年1月，有分析师预测，受芯片枯竭的影响，全球汽车产量将减少150万辆；到4月时，这一预测数字已增长至270万辆；终端5月，这个数字则达到了410万（见图1）。

图1 芯片枯竭对全球汽车产量的影响（图表制作家：MARK MONTGOMERY）

半导体芯片的枯竭不仅凸显了汽车供应链的脆弱，也使咫尺汽车行业对荫藏在车辆内的数十台运筹帷幄机的依赖曝光在东谈主们的视线中。

好意思国克莱门森大学海外汽车筹商中心汽车工程系主任Zoran Filipi默示：“莫得其他行业像汽车业一样经历着如斯赶紧的时刻变革。这种发展的推能源来自行将到来的需求、越来越严格的二氧化碳排放圭臬，同期还伴跟着以前所未有的速率发展的自动化与信息文娱，何况还需要舒服客户对性能、酣畅肠以及实用性的渴望。”

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面向汽车业，异日几年将发生更大的变化。为了减缓全球表象变化，越来越多的汽车制造商都得意逐步淘汰内燃机能源汽车，并最终由省略自动驾驶的电动汽车拔帜树帜。

夙昔十年间，内燃机能源汽车得回了快速发展，但它的结局早已在冥冥之中注定。

慕尼黑时刻大学信息学名誉锤真金不怕火、汽车软件众人Manfred Broy指出：“夙昔软件是汽车的一部分，而如今软件决定了汽车的价值。车辆的得胜关于软件的依赖超出了对机械的依赖。”他默示，如今险些整个汽车制造商或业内东谈主士所挑剔的车辆立异都与软件关系。

十年前，唯有高端汽车才包含100多个基于微处理器的电子戒指单位（Electronic Control Unit，ECU），这些ECU在车身内变成了汇集，推论着1亿多行以至更多的代码。而如今，像良马7系这么领有先进驾驶援手系统等时刻的高端汽车可能包含150个或更多的ECU，据推断，2008年，豪华汽车的ECU之间数据信号交换唯有2500个。沃尔沃的Antinyan默示，如今沃尔沃汽车中的120个ECU衔尾了7000多个外部信号，而汽车里面交换的信号数目要高出两个数目级。参谋公司麦肯锡推断，这些信息每小时的数据量可浮松高出25GB 。Chowdhury默示，跟着夙昔十年间出动应用和基于云的做事爆炸式增长，车辆自己内置的电子开导越来越复杂，“潜在的挫折面险些每天都在增多。” 列国政府也选藏到了这一丝，并推出了多项汽车制造商需要贯彻的汇集安全义务。其中包括领有经过认证的汇集安全管制系统（Cyber Security Management System，CSMS），该系统要求每个制造商“展示基于风险的管制框架，用于发现、分析和防卫联系要挟、罅隙以及汇集挫折。” 此外，原始开导制造商还需要通过软件更新管制系统，确保安全地管制无线软件更新。他们饱读吹汽车制造商妥洽每台车辆的ECU、每辆拼装车辆中使用的操作软件组件的数据库，以及整个这个词车辆生命周期内应用的版块更新历史日记。”这份软件清单不错匡助汽车制造商快速细则哪些ECU和特定车辆会受到某个汇集罅隙的影响。

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在汽车内的电子澄澈不出问题的情况下，服气大多数司机并不会爱护到它。不外，跟着夙昔十年间电子澄澈的增多，驾驶员也会泛博爱护车辆的电子开导。凭证金融参谋公司Stout Risius Ross编制的《2020年汽车裂缝和召答谢告》披露，2019年是创记录的一年，因电子元件裂缝而被调回的车辆高达1500万辆。其中一半的调回都触及软件的裂缝，这个比例创下了自2009年以来的新高。另外，近30%的裂缝与软件集成关系，也就是软件与车辆中其他电子组件或系统的接口激勉了故障。三菱汽车也曾调回了60000辆SUV，原因是其液压单位ECU中的软件失实干豫了多个安全系统。

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临了，高出50%的裂缝都有一个特征：诚然不是由软件裂缝引起的故障，但仍然不错通过软件更新进行支持。福特汽车曾调回了Fusion和Escape车辆的某些型号，原因是冷却液可能会进入发动机气缸孔，并永远损坏发动机。福特的治理步伐是，再行编写车辆的能源传动系统戒指软件，以减少冷却液进入发动机气缸的可能性。Stout的数据披露，在夙昔五年中，应用软件建造车辆硬件问题的征象在稳步高涨。

Stout总司理Neil Steinkamp默示：“平均调回鸿沟一直不才降，车辆的平均年纪也不才降。制造商不错应用科技更快地发现裂缝”，尤其是一些触及电子产物的裂缝。与软件联系的裂缝不时出现在新款车辆中，而ECU和其他电子元件的裂缝不时在车辆推出一段时辰后才会出现。

Stout总监Robert Levine指出，最近与车辆电子开导联系的组件裂缝有所增多，“不仅限于毛糙性，枢纽的行驶安全组件的裂缝也在增多。”举例，自要求2018年5月1日之后制造的整个车辆都必须为驾驶员提供车辆正后方3×6米的可见区域以来，好意思国就发生了一系列倒车录像头调回事件。好多原始开导制造商发现，复杂的录像头软件与其他车辆安全系统的集成绝顶艰难。

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此外，其他新的车辆安全系统的运行也并非齐备凯旋。好意思国汽车协会（American Automobile Association，AAA）针对不错匡助驾驶员转标的或制动/加快的先进驾驶援手系统进行的一项筹商标明，这些系统不时会在莫得任何奉告的情况下住手援手，即刻将戒指权交还给驾驶员。测试标明，平均每13公里就会出现某种类型的问题，包括很难让车辆保持在车谈中平方行驶，或者不要让车辆太汇注其他车辆或护栏。

维修用度节节攀升

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好多车主唯有在必须支付维修用度时，才会意志到他们的车辆越来越复杂。在具有高档安全功能的车辆发生碰撞事故后，60%的修理费均来自车辆的电子开导。

AAA像福特F-150此类的皮卡以至达到了1.5亿行代码。即使是低端汽车也包含梗概100个ECU以及1亿行代码，因为以前所谓的豪华选项功能如自适合巡航戒指、自动遑急制动等），如今已成为圭臬设立（见图2）。

图2 汽车主体架构瞎想

自2010年起，一些安全功能成为强制要求，包含电子闲逸戒指、备用录像头、欧盟的自动遑急招呼以及更严格的排放圭臬。而内燃机能源汽车只可使用更具立异性的电子开导和软件才能达到这些圭臬，这进一步股东了ECU以及软件的浸透。

凭证全球着手的专科做事机构德勤公司估算，终端2017年，一辆新车费本的40%可归于基于半导体的电子系统，与2007年比拟该资本翻了一番。据推断，到2030年，该数字将接近50%。德勤公司还进一步推测，如今每一辆新车都装有价值约600 好意思元的半导体，由多达3千多个类型的芯片构成（见图3）。

图3 不同期期电子系统占汽车总资本的百分比（图表制作家：MARK MONTGOMERY 良友来源：德勒）

透过ECU数目与软件代码行数，咱们不错看出刻下车辆中存在犬牙交错的电子与软件编程。不雅察它们的协同责任姿首，就会发现其中存在着大量驾驶员看不到或不需要看到的复杂性。为了向买家提供多种采用，汽车制造商不得不推出新的安全性、酣畅肠性能以及文娱功能体验，这导致每个品牌及型号都出现了多个版块。此外，从汽油到电力、从东谈主类驾驶到自动驾驶的转机，大量新代码的编写、搜检、调试以及顽抗黑客挫折的安全性，如今的汽车变成了带轮子的超等运筹帷幄机，并迫使汽车行业变革。然则，汽车行业省略适合这种变化吗？

功能与变量驱动的复杂性

夙昔的二十年中，在提供更多安全及文娱功能的需求股东下，汽车还是从单纯的交通器具转机为出动运筹帷幄中心。与做事器机架、高速光纤互连不同，ECU和电路之间的数据通讯发生在整个这个词车身内（以至车身外）。每次你去超市时，车辆都会推论数百万行代码。Vard Antinyan是沃尔沃汽车的软件质地众人，他撰写了大量关系软件及系统复杂性的著述，他解说说，终端2020年，“沃尔沃领有梗概120种ECU，咱们从中采用ECU来创建每辆沃尔沃汽车中的系统架构。这些ECU统共包含1亿行源代码。”Antinyan默示：“这些源代码包含1000万行要求语句以及300万个函数，而源代码中梗概有3000万处都调用了这些函数。”

凭证ECU的运筹帷幄才调、ECU戒指功能、需要处理的里面与外部信息和通讯，以及是否由事件或时辰触发，还有强制性的安全和其他监管要求，每个ECU中驻留的软件数目和类型都不相通。在夙昔的十年中，为了确保操作质地、可靠性和安全性，插足的ECU软件越来越多。

据知情人士透露，皇马队内最近爆出一则猛料：球队前锋贝尔正计划退出足坛，专心经营自己的高尔夫球场。这个消息引起了球迷们的热议，有人认为这是他想逃避一直以来对自己的质疑，也有人认为他已经做好了退役的打算，让人不禁想起另一位早早告别足坛的英国球星贝克汉姆。

采埃孚（全球最大的汽车零部件供应商之一，以下简称ZF）软件治理决议与全球软件中心副总裁Nico Hartmann默示：“为检测失当行动以确保质地和行驶安全的软件数目正在增多。”Hartmann指出，十年前特意用于确保操作质地的ECU软件唯有梗概三分之一，而如今泛泛都会高出一半或更多，尤其是在枢纽的行驶安全系统中。

沃尔沃车辆中包含哪些ECU和联系软件（如豪华款SUV XC90领有梗概110个ECU），取决于几个成分。与整个汽车制造商一样，沃尔沃针对不同的细分商场提供每种车型的不同版块。Antinyan指出：“即就是相通型号的沃尔沃，在瑞典购买到的车辆也可能会不同于好意思国地区出售的。”每辆车不仅需要舒服区域监管轨制，何况每个车主也不错采用不同的发动机、驾驶系统、安全系统或其他功能。而车主采用的圭臬、各项设立以及法律要求的开导，这些将共同决定镶嵌车辆的ECU、软件和联系电子开导的数目和类型，确保省略无缝协同责任。

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Antinyan默示，关于一家汽车制造商来说，“车辆的多个版块绝顶难以管制，因为它触及每个东谈主。”举个例子，营销部门但愿为不同的客户群提供领有各式功能、多种种种的车型，而瞎想和工程部门则但愿减少变量，从而将系统集成、测试、考证都保持在可控范围内。每增多一项功能就意味着需要增多特地的传感器、推论器、ECU和相应的软件，同期为了确保这些元件平方责任，还需要付出特地的集成责任。

凭证德勤的估算，从研发到运转坐褥，40%的车辆研发用度都消耗在了系统集成、测试、核查和考证上。记录坐褥和销售的每个车型中整个刻下以及留传的电子产物和软件是一项绝顶阻塞的任务。因此，灵验管制各个变体的复杂性是整个这个词汽车行业都濒临的一个要紧问题。

不移至理，为了衔尾整个这个词车辆内整个的ECU、传感器和其他电子开导，并给它们供电，需要吃亏大量布线和东谈主工。为了撑持车辆定制，汽车需要使用数千种不同的线束，戒指经过车辆的信号流也需要多个物理汇集总线。

车辆的物理电子架构带来了更多需要搪塞的汇集瞎想不休。好多ECU需要汇注与其交互的传感器和推论器，如制动系统或发动机戒指的ECU。因此，一个衔余数千个组件的汽车汇集线束将包含1500多根电线，总长度约5000米，分量高出68公斤。跟着ECU、传感器和联系电子开导数目的增多，减少线束分量和复杂性已成为汽车制造商的主要计划。

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测试挑战

即便吃亏大量元气心灵、时辰和财富来确保不同电子开导之间的协同责任，也无法确保每种ECU可能出现的组合在插足坐褥之前接受绝对的测试。诚然触及车辆安全性的要求很少发生变化，但ECU构建的复杂性更多地体现在消费者可选的酣畅肠、便利性或性能等功能上。在有些情况下，某种可选特点与功能的特定组合，“可能是第一次出现在从坐褥线高下线的车辆中，亦然第一次经历测试。”采埃孚汽车系统产物策画副总裁Andy Whydell 如是说。

有些汽车制造商领独特十万种车型的构建组合。他说，为了针对某些车型中可能出现的各式电子开导组合进行现场测试，“可能需要使用十亿种不同的测试设立。”关联词Whydell默示，在车辆研发历程中，原始开导制造商不错使用“面包板”对多个ECU构建组合进行践诺室测试，毋庸针对每种情况单独造一辆车。

即使是经过严实测试的流行模子，售后也会如期发现失实，并发布软件补丁。有些补丁自己还需要补丁，通用汽车就曾出现过这种情况：畅销款2019年雪佛兰的Silverado以及GMC Sierra轻型卡车和凯迪拉克CT6的调回，都是因为这个原因。

Whydell指出，还有一个成分导致变体管制更具挑战性：“险些整个ECU瞎想和软件都外包给供应商，原始开导制造商慎重集成ECU”，他们不错凭证所需的可定制功能创建斡旋的系统。Whydell默示，个别供应商不时对原始开导制造商奈何集成ECU莫得深切了解。同样，原始开导制造商对驻留在ECU中软件的了解也有限，这些软件泛泛都被手脚“黑匣子”，省略撑持信息文娱、车身一致性戒指、资料信息处理、能源传动系统或自动驾驶援手系统等多种功能之一。

2020年，时任公共汽车集团首席推论官、现任董事长的Herbert Diess发表的评阐明明，由汽车制造商开发的软件险些寥如晨星。那时他承认：“险些莫得一瞥软件代码来自咱们。”凭证公共汽车不错看出，车辆内的软件之中唯有10%由里面开发，其余90%是由数十家供应商提供。据报谈，在有些原始开导制造商中，这一数字不错达到50%之多。

如斯多的软件供应商，每一家都有我方的开发步伐，他们使用了我方的操作系统息兵话，这显着又增多了另一层复杂性，尤其是在推论考证和核查方面。最近Strategy Analytics和Aurora Labs对整个这个词汽车供应链中软件开发东谈主员进行的一项看望就杰出了这一丝。其中有一个问题考虑了评测一个ECU中的代码变化对另一个ECU的影响难度，梗概37%的东谈主默示很难，31%默示绝顶艰难。

汽车公司过头供应商意志到，他们必须张开更多配合，才能更严格地戒指数据设立管制，并拒接由于ECU代码倏得变更而激勉未必效果。但两边都承认还有很长的路要走。

加强信息安全

天然，汽车制造商不仅必须确保软件能保障行驶安全，还要提供信息安全。2015年，安全筹商东谈主员资料戒指了2014年坐褥的Jeep Cherokee，为行业敲响了警钟。如今，每个供应商和原始开导制造商都意志到汇集安全乏力的要挟。据报谈，通用汽车有90名工程师全职开发汇集安全对策。

关联词，十年前，“车辆软件的瞎想需要保证行驶安全，而信息安全是次要的。”车辆汇集安全众人、好意思国运输部克莱门森大学互联多式联运中心主任Mashrur Chowdhury说谈。咱们需要选藏这一丝，因为大部分软件都是十年或更早以前瞎想的，在那时信息安全并不是需要优先探究的大环境下，这些软件仍在现如今的ECU 中使用。

此外，在夙昔十年中，车辆表里的通讯呈爆炸式增长。于2018年的一项筹商标明，一块挡风玻璃的维修资本蓝本在210～220好意思元之间，但要是车辆的挡风玻璃上装置了录像头，用于自动遑急制动、自适合巡航戒指和车谈偏离告戒系统等，那么即就是隐微的损坏，维修用度也会攀升至1650好意思元。校准这些系统的用度（泛泛是手动完成的）是高资本驱动的成分。

由于传感器的细小失实校准也会大大训斥这些安全功能的灵验性，“因此，供应商开发了自动校准系统，不错摒除或简化手动操作，”ZF的Whydell说谈。这有助于擢升校准精度，同期还不错训斥维修资本。

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Whydell还默示，供应商和原始开导制造商正在筹商奈何将车辆周围的传感器装置在不太可能在事故中损坏的位置上。AAA呈文称，仅修理位于后保障杠的超声波系统（可提供泊车援手功能）这一项的资本就高达1300好意思元。要是用于盲点监测和交叉路口警报的后方雷达传感器也损坏，则追尾事件可能会产生2050好意思元的特地用度。

跟着电子产物维修资本的攀升，保障公司判定报废的资本可能更低。理赔管制公司Mitchell International最近的一份呈文称：受汽车电子开导维修资本的影响，报废车辆的平均车龄一直不才降。呈文指出，跟着“车辆复杂性的增多”，瞻望这一趋势将持续下去。

EV+AI=难以管制的复杂性

如今，汽车制造商濒临着一个特殊的难题。凭证J.D. Power商场信息公司对好意思国车辆最新可靠性的筹商披露，内燃机车辆的可靠性达到了32年以来最高，何况也愈加酣畅、更安全且浑浊更少。关联词，为了搪塞政府以及公众对全球表象变化日益增长的担忧，制造商不得不烧毁经心制作的内燃机车辆，转向将来省略罢了自动驾驶的电动汽车（Electric Vehicle，EV）。

令汽车制造商的处境雪上加霜的是，为了开发电动汽车，他们必须跳动软件的鸿沟。ZF的Whydell不雅察到，在车辆中，使用咫尺最新架构的软件管制难度绝顶大。

对此，不少东谈主也绝顶赞同这种看法。参谋公司麦肯锡称，车辆软件的复杂性正在赶紧超越开发以及妥洽的才调。夙昔十年中，软件的复杂性增多了四倍，但供应商和原始开导制造商的软件坐褥力却险些莫得擢升。此外，他们还觉得，在异日十年内，软件的复杂性可能还会再增多三倍。汽车制造商和供应商都在奋力收缩“开发才调与坐褥才调之间的鸿沟”。

部分问题在于奈何撑持稳步增长的代码库。一位汽车公司慎重东谈主向麦肯锡公司共享谈，按照咫尺的速率，要是开发与坐褥的差距不收缩，现存代码库的软件妥洽将耗尽他们公司整个的软件研发资源。事实上，Whydell不雅察到，“在有些情况下，汽车行业不再将总代码行数视为复杂性的斟酌圭臬，而是以原始开导制造商或供应商为舒服刻下及异日的需求而雇用的软件开发者数目。”

要是真如公共汽车董事长Herbert Dies所说，“异日汽车立异的90%皆来自软件”，那么收缩开发才调与坐褥才调之间的差距是尤为阻塞的任务。而领有必要的软件专科常识将是得胜的枢纽。麦肯锡公司默示，“诚然为了赢得软件上的上风，各个汽车企业必须在好多层面上都有优异的推崇，但勾引和留下顶尖东谈主才可能是最枢纽的成分。”Whydell承认，礼聘到合适且优秀的软件专科东谈主才是“让我夜不成寐”的原因之一。这同期亦然其他供应商以及原始开导制造商的高管寝食难安的原因之一。

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原始开导制造商相识到，凭证特斯拉CEO Elon Musk建议的“软件界说汽车”的观念（以特斯拉为代表），他们咫尺的作念法——将必要的软件和电子开导外包给供应商，然后将它们集成到内燃机车辆的作念法，并不适用于电动汽车。

WardsAuto网站援用了一级汽车供应商Continental AG 筹商及高档工程主宰Tamara Snow的一句话：内燃机车辆中使用的散布式ECU架构的功能和复杂性“已达到极限”，尤其是探究到齐备自动驾驶功能需要梗概5亿行或更多的代码。

咱们需要新的车辆软件和物理架构来管制电板组，而不是内燃机和联系的能源传动系统。这种架构仅包含极少功能浩繁、速率极快的运筹帷幄机处理器，它们慎重推论微做事驱动的代码，并通过更轻量级的线束以至是无线的姿首在更多传感器之间进行里面通讯。外部疏浚也将愈加剧要。ZF的Hartmann指出，这些新架构需要由原始开导制造商和供应商的软件团队来开发，何况要低资本且接续裁汰开发周期，是以他们需要学习开发软件以及系统的新步伐。

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Manfred Broy默示，最大的问题在于，高管层的软件专科常识不及以融会当下所需的转型。诚然车辆中硬件的复杂性绝顶光显，但Broy不雅察到，“更症结的是软件的复杂性（这在很猛进度上取决于硬件的采用），尤其是软件的资本，原始开导制造商很难认清这一丝，但这关于他们的永远发展尤为症结。”他默示，汽车行业的高管大多是“坚韧派”，然则他们又手抓大权。

克莱门森大学海外汽车筹商中心汽车工程系主任Zoran Filipi解说说：“一百多年来，原始开导制造商的元气心灵一直都聚首在完善内燃机上，车辆的其余组件都外包给供应商，临了将整个组件集成在一都。跟着电子产物和软件在车辆中的普及，他们也接受了相通的步伐，行将它们视为集成到车辆中的另一个‘黑匣子’。而如今，原始开导制造商过头供应商需要将责任要点从硬件至上转机为软件至上，同期在异日十年内仍然需要使用现存的步伐撑持和改变内燃机汽车。”

奥迪AG前研发主宰兼董事会成员Peter Mertens最近在接受CleanTechnica采访时默示，“德国汽车工业赋予了他们最枢纽的新产物，这将决定他们的公司能否在现存结构中生计下去，这些公司得胜的枢纽在于软件，但诸君高管在这方面的资格和常识却绝顶薄弱。”

Mertens默示：“咱们需要一种步伐来淘汰不成胜任的高管，比方不错让公共、奥迪、保时捷、良马和戴姆勒针对整个高层管制东谈主员进行一次评估，并要求他们编写一个小游戏或一个神圣但灵验的病毒。要是他们作念不到，就立即罢职他们，因为他们不适合这份责任。望望这么下来还能剩下若干东谈主？”Mertens说谈。

毕竟，历史是血与泪的资格。

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