基础软件作为汽车软件的核心要素，成为智能汽车产业发展关键

汽车基础软件作为汽车软件的核心要素，是实现整车电子电气架构的重要基础，是汽车智能化与差异化竞争的底层关键要素。近日亿欧智库发布《2022中国智能电动汽车基础软件研究报告》，对中国智能电动汽车基础软件的技术原理、市场现状、标杆企业、发展趋势等进行了研究分析。以下内容节选自此份报告。

1. 背 景

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智能化需求带动汽车软硬件解耦，SOA软件架构实现软件复用

智能化趋势下，传统分布式电子电气架构开始向域集中式架构转变，大量相同功能的ECU进行整合，交由域控制器进行统一的管理调度，使开发人员能够完全独立于底层硬件，进行上层软件的开发，实现软硬件解耦范围的进一步扩大。

软硬件解耦趋势下，汽车计算平台正从“信号导向”向“服务导向（SOA）”转变，基础硬件与嵌入式软件的传统强耦合关系被打破，底层软件与上层应用开始呈现标准化、相互独立、松耦合的特点，意味着在修改或新增某一软件功能时，只需对上层服务组件进行代码编写，无需进行底层软件重复开发，提高了效率。

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基础软件作为汽车软件的核心要素，成为智能汽车产业发展关键

智能汽车SOA软件架构从上而下分别为应用软件、功能软件、中间件、底层操作系统、车载芯片软件（BSP）、虚拟机（Hypervisor）与芯片，其中功能软件、中间件、底层操作系统、车载芯片软件与虚拟机组成基础软件。

基础软件用于实现汽车系统软硬件解耦，为后续汽车系统服务提供可复用、稳定的软件支撑，其架构与性能直接影响上层应用的开发效率和质量，帮助实现上层软件的多功能应用与创新发展，带动汽车技术的革新与产品差异化发展，成为智能汽车产业发展的关键一环。

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智能电动汽车需求拉动下，基础软件市场规模迎来高速增长

中国汽车市场已进入稳定发展状态，2022年预计实现46.2亿元的市场规模，存在424.2亿元的潜在经济效益。未来规模化应用下，基础软件单车成本有望下探，但随着应用功能复杂度增加，基础软件单车使用量会有所提升，因此未来随着整车销量上涨，2025年汽车基础软件市场规模将达到142.5亿元。

2. 现 状

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车载操作系统技术应用现状

▷ 域操作系统开始形成，底层操作系统成软件定义汽车发展基石

跨域融合方案下，域操作系统正在逐渐形成，传统操作系统正由独立的多个操作系统向少数/一个操作系统发展。智能汽车操作系统从功能实现角度来看，大致可分为车控操作系统、自动驾驶操作系统与智能座舱操作系统，其中车控操作系统主要用于实现车身底盘控制、动力系统控制，自动驾驶操作系统主要用于实现自动驾驶功能，智能座舱操作系统主要用于实现车载娱乐信息系统功能以及实现HMI相应功能。

操作系统包括底层操作系统与广义操作系统，底层操作系统目前已形成QNX、Linux为主的稳定市场格局。广义操作系统按照对底层操作系统的改造程度可分为基础操作系统、定制型操作系统与ROM型操作系统。

▷ 量产应用节点来临，智能座舱操作系统成为主机厂“必争之地”

智能座舱底层操作系统目前主要由QNX、Linux、Android组成，目前已形成较为稳固的市场格局。其中Linux与Android得益于其开源特性目前广泛应用于车载信息娱乐系统，QNX由于其稳定性与安全性更多的应用于车载仪表盘。

国内大多数主机厂选择基于基础OS进行智能座舱操作系统自研，掌握自主OTA升级，部分科技企业凭借其软件研发能力与丰富的产品生态选择进行独立操作系统的定制化开发。据预测，中国市场中智能座舱渗透率正呈现快速增长，2022年已正式进入量产应用的关键节点，智能座舱操作系统成为各玩家的“必争之地”。

▷ 自动驾驶操作系统处于部分认证阶段，各方势力共建生态

自动驾驶领域中的操作系统已通过部分车规级安全认证，行业仍处发展初期。与智能座舱相比，自动驾驶需引入大量传感器，对底层OS的开放性要求更高，同时需要达到ISO 26262 ASIL D，因此Linux受到广泛应用。

传统主机厂仍面临着“软件困境”，包括难以在短时间内消化软硬件解耦带来的高成本，与软件研发能力欠缺，难以短期内实现应用开发的快速交付，因此需高度依赖操作系统供应商提供软件解决方案与开发工具。芯片企业、软件企业与科技企业正成为自动驾驶操作系统领域中坚力量，各具特色与优势。

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车载中间件技术应用现状

▷ 高级自动驾驶需求驱动下，AP与ROS2.0中间件方案应运而生

汽车智能化与网联化对ECU的通信速率与计算能力提出了更高的要求，以数据为中心的“面向服务”架构开始取代传统的以消息为中心的“面向信号”通讯架构，推动中间件方案的演进。目前市场上主流的中间件方案为AUTOSAR，是汽车行业内应用相对成熟的中间件。

Classic AUTOSAR（CP）方案应用于分布式架构下的的MCU上，且自身包含了基于OSEK标准的OS，拥有更高的功能安全与实时性，适用于引擎控制、制动等传统ECU；为支持高级自动驾驶需求，AUTOSAR联盟推出Adaptive AUTOSAR（AP），与之并列的还有基于机器人软件中间件打造的ROS(2.0)中间件方案。

▷ SOME/IP与DDS各有千秋，通信中间件解决“数据传输”困境

随着传感器的数量增加，数据来源增多，多元异构数据在芯片之间、各任务进程之间的高效、稳定传递需要引入通信中间件。SOME/IP与DDS是面向服务的通信协议，两者都采用了发布/订阅模式，实现通信双方在时间、空间和数据通信上的多维松耦合，在起源规范、资源需求、服务策略、标准交换格式与应用场景中存在差异化。

SOME/IP与DDS目前都可以共存于AUTOSAR AP中，分别适合于不同的应用场景。SOME/IP相对闭源，DDS可以用于开源商用，目前商业版DDS包括Connext DDS、（开源）OPENDDS、（开源）FAST DDS等，但大多数商业版DDS是非车规的，企业需要进行二次开发才可用于汽车产品。

▷ 自动驾驶与智能座舱中间件方案百花齐放，企业加速学习与“试错”

AUTOSAR CP是应用于经典车控领域的主流中间件，目前已有大量业界konwhow积累，应用成熟。自动驾驶与智能座舱领域的中间件目正处于百花齐放时期，自动驾驶中间件有AUTOSAR AP、DDS、ROS(2.0)三种主流方案，主机厂可基于此进行二次开发，而智能座舱目前还没有形成严格行业标准与主流方案。

本土供应生态链匮乏，同时技术研发初期导致的规模验证不足使得目前国产中间件方案发展受限，但自动驾驶与智能座舱作为新兴技术，企业们都处于学习与“试错”阶段，生态与量产验证的不足是技术走向量产的必经之路。

▷ 本土中间件企业迎来发展机遇，以定制服务为切入点迎合中国汽车市场

车载中间件百花齐放时期为本土企业带来了发展机遇，国际头部厂商如Vector、ETAS、Elektrobit、Apex.AI拥有更加成熟的中间件产品与技术，本土企业走定制化路线，为中国汽车产业提供更具特色化、性价比的中间件方案，但技术研发与创新能力仍需进一步提升。

从产业链角度出发，车载中间件的供应模式有两种，第一种模式为Tier 1自主研发基础软件，向主机厂提供软硬一体化解决方案，该模式能够适配Tier 1自身硬件开发需求，但不够“中立”，仅能供给主机厂客户。第二种模式为专业的软件企业以整体软件解决方案或联合定制开发模式供应给主机厂或Tier 1，更加中立与聚焦。

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车载虚拟化技术应用现状

▷ 虚拟机实现软件隔离，助力智能座舱“单芯多屏”发展

E/E架构正由分布式走向域集中式，汽车计算控制单元由单个ECU向高性能计算机转变，产生软件安全隔离的需求。其中引入虚拟机的概念，可以将物理服务器的CPU、内存、I/O等硬件资源被虚拟化并接受Hypervisor的调度，使得多个操作系统在Hypervisor的协调下可以共享硬件资源，同时每个操作系统又可以保存彼此的独立性。

自动驾驶与智能座舱都对Hypervisor提出要求，以智能座舱为例，在座舱域控制器中，由于产品属性不用，需要运行不同类别的操作系统，如仪表功能需要采用实时操作系统QNX，而中控信息娱乐系统倾向于强调生态的Linux与Android操作系统，对安全等级要求不尽相同，因此虚拟机已成为座舱电子不可或缺的基础软件系统。

▷ 高算力芯片与域集中架构拉动下，虚拟化技术方兴未艾

除了传统的虚拟化技术（虚拟机）外，虚拟化技术还包括容器虚拟化技术与硬件虚拟化技术，虚拟化技术伴随着高算力芯片与域集中架构的出现而产生，目前仍处于方兴未艾阶段，三种方法优劣并存，企业会根据自己的需求进行选择。

相较而言，容器的虚拟化技术可提供更具轻量级的虚拟化，实现进程与资源的隔离，虚拟化技术可支持操作系统的虚拟化，实现硬件的资源共享，而硬件虚拟化可靠性与确定性更为优异，三种方式目前都被行业玩家所采纳。

▷ QNX Hypervisor成为市场主流，本土底层操作系统企业开启自研进程

目前常见的Hypervisor包括QNX Hypervisor、英特尔的ACRN、Mobica的XEN、大陆L4RE等。QNX Hypervisor与ACRN目前在国内都有本土企业支持，为国内常见虚拟机方案，其中QNX Hypervisor是唯一通过ASIL D的安全合规水平以及预认证水平的管理程序，具有高性价比与高安全性的优势，因此成为市场主流。

虚拟化技术与底层操作系统有强关联性，因此国内底层操作系统解决方案商开始自主研发虚拟化平台，并与芯片企业深度合作，为主机厂提供整体操作系统解决方案，打造自己的核心竞争力。

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车载BSP技术应用现状

BSP是位于操作系统内核与硬件之间的接口层，包括Bootloader、HAL代码、驱动程序与配置文件，起到封装与硬件相关的代码、向上提供虚拟的硬件平台、与操作系统进行交互的作用。BSP大多由软件企业（操作系统企业、中间件企业）提供，或与芯片企业联合研发。

从商业模式角度出发，软件企业与芯片企业深度绑定后，为芯片企业提供或共同开发BSP，后续域控制器厂商在交付给主机厂时，需要负责BSP中操作系统访问硬件时的相关驱动程序，以及与硬件访问直接相关的软件，供应链条较为单一。

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智能电动汽车产业生态重塑，基础软件企业与主机厂合作更为密切

智能电动汽车基础软件产业包括操作系统企业、虚拟机企业、中间件企业和功能软件企业，处于汽车产业链上游。

汽车软硬分离趋势下，主机厂对软硬件进行分开采购，根据车型定位与价格规划进行硬件（芯片）选型，同时联合基础软件企业，主要包括操作系统厂商与中间件厂商，进行软件架构的搭建与芯片的适配。过往严苛的链条式供应模式正逐步向扁平化的“合作”模式转变，基础软件与主机厂的合作愈发紧密，同时与芯片厂商深度绑定。

量产案例、定制化服务能力与芯片适配度为主机厂选择一家基础软件企业的首要考虑因素；同时，在如今高度依赖外资企业的格局下，实现自主研发、自主产权更能够顺应国情，打造属于自己的“中国方案”，而满足高安全性则是一家基础软件企业需具备的基本条件。

3. 发展趋势

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技术：跨域融合趋势下，汽车基础软件需求与挑战并存

电子电气变革加速，跨域融合成为大势所趋。预测2030年后整车集中式E/E架构有望成为主流架构。与此同时，中间件将趋于标准化，方便各个域控制器之间结合与协调，Hypervisor的应用将愈加复杂与广泛，操作系统领域将出现统一的智能汽车操作系统，涵盖座舱域、车控域与自动驾驶域等功能。

各个域间数据天然属性、处理方式、时效性要求的不同为跨域融合带来了巨大的技术挑战，同时集中化趋势下基础软件、芯片、域控制器厂商与主机厂间的合作将更加紧密，产业合作中的成本利润分配也是跨域融合下另一挑战。

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产业：基础软件将趋于标准化，产业实现“软软分离”

主机厂选择自研或外包基础软件取决于技术的差异化程度与成熟度。随着研发能力逐渐增强，主机厂将自主定义软件架构，搭建通用的软件平台架构，并掌控核心应用软件的自主研发，构建用户行为模式、车辆运行状态和外部情况共同优化的模型，以用户为中心，实现用户生命周期管理。

随着底层技术逐渐成熟，底层操作系统、中间件、部分非核心应用软件等差异化程度将越来越低，易实现标准化。未来，此类软件主机厂会分别进行单独采购，从而将软件分成多层和多模块，由多家供应商合作完成供应，实现“软软分离”。

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生态：生态共建成行业共识与趋势，基础软件的生态五要素相辅相成

产业协同，生态共建成为汽车行业的共识，对于基础软件而言，未来构建汽车行业的生态需要从五个维度出发，包括软硬件解耦下的供应链生态，完备的工具体系供应，软件人才孵化与培养，技术标准化的建立，最终实现良好的用户生态。

构建行业生态是一个长期的过程，需要企业间的相互协调与共同推动。软件人才为行业发展的基石，而完备的工具链体系与标准化的技术则为行业的助燃剂，推动最终行业供应链体系的形成与终端应用的生态交互，五要素缺一不可，相辅相成。

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本土化：基础软件行业标准有序建立，产业协同筑“中国方案”护城河

基础软件白皮书的编写推动着行业生态与技术发展，未来会持续发布基础软件相关白皮书，加速行业的标准搭建，AUTOSEMO作为中国汽车基础软件生态委员会推动着ASF团标的建设与规划，行业标准的建立与统一正在提速。“中国方案”以现有技术为基础，延伸打造适合中国主机厂的“特色”方案，落地指日可待。

标准的推动离不开本土企业的共同参与，本土企业未来可通过完整汽车功能安全认证，协同主机厂量产验证，建立软件人才储备，加强生态合作，优化定制化服务五个方面来打造自己的核心竞争力，促进中国基础软件行业的蓬勃发展。

中国智能电动汽车迎来高速发展，带来车载基础软件的创新与更迭。在车载基础软件细分领域中，自动驾驶操作系统、智能座舱操作系统、部分中间件产品为主机厂带来更多的差异化，成为本土企业的“必争之地”，主机厂、Tier 1、软件企业纷纷入场，试图成为行业标准的“领头羊”。三分天下，大势未定，随着技术走向成熟，产业分工格局有望日益明朗。

前路漫漫，道阻且长，但中国的汽车基础软件标准正在建立中，生态圈的构建也在进一步扩大，“中国方案”指日可待。