汽車電動化智能化變革正推動汽車操作系統快速發展迭代。當前,在智能網聯新能源汽車快速發展推動下,我國汽車操作系統發展步伐加快,但關鍵核心技術仍存在短板弱項。要完善政策措施,充分發揮好政府和市場作用,集中力量推進汽車操作系統關鍵核心技術突破和產業化應用,為鞏固和擴大我國智能網聯新能源汽車發展優勢提供支撐。
一、汽車操作系統發展現狀
汽車操作系統一般指汽車電子系統中的基礎軟件,具有支撐車輛控制和智能技術應用等功能,主要分為車控操作系統、車載操作系統、智能駕駛操作系統等。在電動智能時代,動力電池是汽車的“心臟”,操作系統與芯片共同構成汽車的“大腦”。
(一)汽車產業變革推動汽車操作系統技術迭代
與電腦、手機等消費電子相比,汽車操作系統具有安全可靠性高、軟硬件一體化程度高、與整車技術關聯性強等特點。傳統汽車時代,車輛控制主要由獨立的電子控制單元ECU完成,隨著電動化智能化發展,汽車操作系統技術快速發展迭代。一是由分散控制向集中控制轉變,傳統汽車由上百個控制單元分別控制不同的系統,智能汽車采用新型電子電氣架構,對3—5個域集中控制并進一步向中央控制演進。二是由嵌入軟件向獨立系統轉變,操作系統從控制單元中的嵌入式軟件,通過與底層硬件解耦,分離為獨立的操作系統,支撐底層硬件控制和上層應用軟件運行。三是由簡單功能向復雜功能轉變,操作系統從控制汽車動力、底盤等基本功能,發展為支撐智能駕駛、人機交互等復雜功能,對操作系統架構、性能和芯片算力提出更高要求。
(二)全球車企加快布局汽車操作系統產業
近年來,汽車企業越來越重視發展汽車操作系統,跨國車企加大軟件投入,聯合關鍵部件供應商加強操作系統產業布局。一是在面向車輛運行底層控制的車控操作系統領域,2003年大眾、豐田、博世、大陸等9家跨國汽車公司成立汽車開放系統架構聯盟AUTOSAR,制定了汽車操作系統國際標準,得到了廣泛應用。VECTOR、博世、大陸等三家公司基于AUTOSAR標準開發的車控操作系統占全球市場份額約90%。AUTOSAR在車控操作系統基礎上,推出了智能駕駛操作系統標準AP AUTOSAR,也在加快推廣。二是在面向車內信息娛樂服務的車載操作系統領域,產品主要基于QNX、安卓和Linux等底層系統架構開發,與智能手機操作系統相似。大眾、豐田、福特等跨國汽車企業主要基于閉源的QNX系統開發,比亞迪、蔚來等國內汽車企業基于開源的安卓系統開發,特斯拉、華為、斑馬等科技企業自主研發了車載操作系統。三是在面向汽車智能駕駛功能的智能駕駛操作系統領域,近年來汽車電動化技術日趨成熟,而智能化技術方興未艾,智能汽車將成為未來產業發展的重要驅動力和競爭主戰場。智能駕駛操作系統對芯片算力和系統實時性、安全性均有很高要求,目前總體處于起步階段,尚未有滿足自動駕駛要求的成熟技術產品。
二、我國汽車操作系統發展面臨的形勢
全球汽車產業電動化智能化變革加速演進,我國搶抓機遇初步建立新能源汽車發展優勢,智能化技術應用較為領先,為發展汽車操作系統創造了有利條件,同時也存在關鍵核心技術受制于人等短板,產業發展存在的安全風險不容忽視。
(一)汽車電動化智能化時代,我國發展汽車操作系統面臨重要機遇
一是支持政策體系初步形成。近年來,國務院及有關部門制定出臺相關政策文件,初步形成了支持汽車操作系統發展的政策體系?!缎履茉雌嚠a業發展規劃(2021—2035年)》指出,堅持軟硬協同攻關,集中開發汽車操作系統,加快產品迭代和產業化應用?!吨悄芷噭撔掳l展戰略》提出,構建中國標準智能汽車技術創新、產業生態等六大體系,推進智能操作系統研發與產業化。有關部門制定出臺了智能汽車產品準入、道路測試、通信網絡、車路協同等支持政策,優化了智能汽車發展環境。目前,全國已有10多個城市積極開展自動駕駛汽車商業化試運營,為汽車操作系統開發和測試創造了條件。
二是新能源汽車發展總體領先。我國新能源汽車產業規模位居世界第一,新能源汽車年產銷量、保有量均超過全球一半。我國新能源汽車普遍采用集中式新型電子電氣架構,產品智能化水平提高,軟硬件搭載量大幅提升,為汽車操作系統的開發和應用提供了平臺。同時,智能化技術成為新能源汽車市場的重要驅動力,在今年銷售的我國新能源汽車銷量中,搭載L2級及以上組合輔助駕駛功能的車型占比超過65%,為汽車操作系統發展提供了市場空間。
三是國內汽車操作系統發展步伐加快。我國企業加快汽車操作系統發展布局,中電科普華軟件、東軟睿馳等企業自主研發了符合國際標準的車控操作系統,斑馬、華為、比亞迪、蔚來等企業開發的車載操作系統實現規?;瘧茫A為、國汽智控、地平線等企業開發的智能駕駛操作系統實現裝車應用。上汽、一汽、長安、奇瑞等整車企業與軟件企業加強合作,積極開展汽車操作系統架構設計、開發驗證、示范應用。
四是智能汽車產業體系初步形成。我國堅持車、路、網、云協同的智能汽車發展路線,積極培育跨界融合的產業體系。在國家政策的支持和引導下,國內整車、零部件企業與電子、軟件等企業加強協同合作,骨干企業聯合建立了國家智能網聯汽車創新中心,發起設立了中汽創智發展平臺,建設了一批智能汽車測試認證基地。中國汽車工業協會成立了由整車、零部件、電子信息等企業參加的軟件分會。從全球看,我國智能汽車產業體系較為完備,為產業發展奠定了良好基礎。
(二)我國汽車操作系統發展存在短板和風險
一是產業基礎比較薄弱。汽車芯片進口依存度較高,操作系統內核主要依靠Linux、QNX等國外產品,美國三大EDA軟件企業占據全球約70%、我國90%市場份額,開發測試工具鏈主要依靠美國企業供應,國內自主保障能力差距較大。二是標準認證體系由國外主導。國外企業憑借傳統汽車發展優勢,建立成熟的車控操作系統標準體系,AUTOSAR成為全球主流汽車廠商的首選標準,具有較高的技術和市場壁壘,汽車操作系統認證主要依靠德國萊茵等第三方機構。三是發展合力尚未形成。我國發展汽車操作系統時間短、尚未形成領軍企業,由于整車企業相互競爭、整車與操作系統企業利益博弈等原因,骨干企業之間聯合開發難度大。四是產業發展存在安全風險。功能安全方面,技術不成熟或存在功能缺陷的汽車操作系統會影響車輛行駛安全;數據安全方面,汽車操作系統內核、工具鏈、認證等依靠國外,存在數據信息泄露以及極端情況下車輛被惡意控制等風險;產業安全方面,跨國公司在智能駕駛芯片和操作系統方面具有一定優勢,如被其率先搶占市場,我國存在喪失產業發展主導權和關鍵技術控制力的風險。
我國汽車操作系統發展處于重要機遇期和窗口期,社會主義市場經濟制度優勢、國內超大規模市場優勢、新能源汽車產業發展優勢為我國發展汽車操作系統創造了有利條件,總體上機遇大于挑戰。
三、推動我國汽車操作系統高質量發展的政策建議
自主可控、安全可靠的汽車操作系統是我國智能網聯新能源汽車發展的重要保障。有關部門應加強頂層設計,完善政策措施,與行業企業和研究機構一道,針對三類汽車操作系統分類施策,集中力量突破關鍵核心技術,大力推動裝車應用,構建自主、開放、安全的產業體系和生態,為鞏固和擴大我國智能網聯新能源汽車發展優勢提供支撐。
(一)加強頂層設計,明確發展目標
有關部門和行業企業要認真落實《新能源汽車產業發展規劃(2021—2035年)》《智能汽車創新發展戰略》,加強整車電子電氣架構、汽車操作系統、汽車芯片、車聯網等領域協同,統籌謀劃汽車操作系統技術路線和系統架構,引導跨領域跨行業深度融合,共同打造汽車操作系統中國標準和中國方案。綜合考慮產業發展現狀和發展需要,盡快明確三類汽車操作系統發展目標,重點推動車控操作系統自主替代、構建車載操作系統自主應用生態、推進智能駕駛操作系統自主技術產品開發和裝車應用。
(二)堅持創新驅動,突破關鍵核心技術
軟件企業要強化與國內芯片協同創新,加強國產芯片與操作系統適配,加快推動車控操作系統從非核心部件到核心部件的量產應用。整車企業要聯合軟件企業豐富車載操作系統產品功能和軟件搭載能力,滿足智能座艙、人機交互等發展需要。軟件企業要強化與整車企業需求的適配,加大研發投入,提升不同場景下智能駕駛操作系統的產品性能,前瞻布局高級別自動駕駛,搶占智能汽車發展制高點。有關部門要支持行業領軍企業和科研院所,加大國產操作系統內核技術研發,從底層解決汽車操作系統受制于人問題。
(三)堅持研用結合,推動規?;瘧?/p>
整車、零部件、軟件、芯片等企業要加強產業鏈上下游合作,加強產學研用協同創新,開發開源的汽車操作系統,促進共建、共用、共享。有關部門可研究鼓勵整車企業使用自主汽車操作系統的支持引導政策,開發推廣適合我國應用場景的汽車操作系統和應用軟件,大力推動裝車應用和迭代升級。企業可開展商業運營模式創新,探索構建整車企業、零部件企業、基礎軟件企業、芯片企業、應用軟件企業、網絡運營服務商等廣泛參與的合作共贏的應用推廣體系。
(四)完善配套建設,形成有力支撐
有關部門和行業機構要加快制定汽車操作系統標準規范,提升在國際標準體系中的話語權,推動中國標準成為國際標準。支持國內企業加快研發汽車操作系統開發測試工具,提升開發、測試、驗證、仿真等技術能力。支持國內認證機構加強汽車操作系統認證能力建設,推動國內認證機構結果采信和國內外認證機構結果互認。高校、研究機構等要持續加大汽車操作系統領域相關專業設置,強化與整車、基礎軟件等企業合作,加強汽車操作系統有關人才培養。
(霍福鵬,國家發展改革委創新驅動發展中心。林超,國家信息中心)