不断的半导体缺乏令环球汽车行业亏损还正在不断上升。正在一月，阐发师估计，因为供应缺乏，汽车产量将节减150万辆。到4月，这一数字稳步攀升至270万部以上，到5月，增至410万部以上。

半导体缺乏的展现不单凸显了汽车供应链的衰弱性，也让人们亲昵体贴到汽车目前须要陷入数十台潜藏筹算机的近况。「没有任何其他行业像汽车行业相同资历着云云敏捷的本事改良」，克莱姆森大学国际汽车琢磨中央汽车工程系主任Zoran Filipi说。「汽车看待半导体芯片的需求，源于越加端庄而且弁急的二氧化碳排放法则和圭表，同时还为了仍旧自愿化和讯息文娱的空前起色速率，并满意客户正在机能、惬意性和适用性方面的企望。」

他日几年，咱们将看到更大的变动，由于更众的汽车创修商为了告竣环球天气变动标的将竭力于逐渐减少内燃机(ICE)驱动的汽车，取而代之的是最终不妨自愿驾驶的电动汽车(ev)。

过去十年ICE汽车的起色显示了它赢得的迅疾进取，以及它他日的起色对象。汽车软件范畴的威望专家、慕尼黑工业大学讯息学荣誉教员Manfred Broy说「已经，软件只是汽车的一部门。现正在，软件裁夺了汽车的价钱。一辆汽车的告捷更众地取决于软件，而不是机器方面。」他说，险些一共汽车创修商，或业内人士所称的原始修造创修商(OEM)的汽车革新都与软件绑缚正在一块。

十年前，惟有高级汽车才会有100个微处罚器的电子职掌单位(ecu)，这些电子职掌单位贯穿一共汽车机体，实行1亿行以至更众的代码。此刻，宝马7系等具有进步本事如高级驾驶辅助体例(ADAS)的高端汽车也许蕴涵150个或更众的ecu，而福特F-150等皮卡的代码则众达1.5亿行。跟着如自符合巡航职掌和自愿急迫制动等更众曾被视为华丽车型选项的效用成为标配，纵使是低端车型也很速贴近100个ecu和1亿行代码。

自 2010 年起强制推行的其他安静效用，如欧盟的电子牢固职掌、倒车拍照机,和自愿急迫呼唤(eCall)，以及更端庄的排放圭表，迫使内燃机驱动车辆只可操纵更具有革新性的电子修造才智到达操纵条件，这些都进一步胀舞ECU和软件的普及。

磋商公司 Deloitte Touche Tohmatsu Limited 计算，截至 2017 年，约 40% 的新车本钱为基于半导体的电子体例，这一数字自 2007 年从此本钱翻了一番。据计算，到 2030 年，总数将贴近 50%。公司进一步预测，此刻每辆新车都装有价钱约 600 美元的半导体，此中网罗众达 3,000 个各品种型的芯片。

将 ECU 和软件线加起来的总数仅暗意了车辆中错综繁杂的电子编排和软件编排。从驾驶员的角度起程，通过参观它们奈何协同办事，本应不行睹的繁杂性入手展现。新的安静性、惬意性、和文娱效用的条件，为购置者供应众种拔取的贸易须要性进而展现每种品牌和型号的众种变体，以及从汽油和人类驾驶员转向电动和人工智能驾驶员的需求，还少睹百种须要编写、查抄、调试和抵御黑客攻击的数百万行新代码，正正在使汽车成为带轮子的超等筹算机，并迫使汽车行业不竭符合。可是这些能做到么？

正在过去的二十年里，为了供应更众安静和文娱效用依然将汽车从纯净的交通东西调动为搬动筹算中央。与任职器机架和高速光互连分歧，ECU 和线束正在一共车辆表里实行数据通讯。因此即使只是去杂货店，城市运转数百万行代码。

Vard Antinyan 是沃尔沃汽车的软件质地专家，他撰写了大方相闭软件和体例繁杂性的作品，他注明说，截至 2020 年，「沃尔沃具有大约 120 个 ECU 的超集，每辆沃尔沃汽车从膺选择创修体例架构。它们总共蕴涵 1 亿行源代码。」 Antinyan 说，这个源代码「蕴涵 1000 万条前提语句以及 300 万个函数，这些函数正在源代码中的大约 3000 万处被移用。」

每个 ECU 中驻留的软件数目和类型差别很大，这取决于 ECU 的筹算才智、ECU 职掌的效用、须要处罚的内部和外部讯息和通讯以及它们是否是事情或工夫触发，以及强制性安静和其他囚禁条件。正在过去的十年中，越来越众的 ECU 软件特意用于确保运转质地、牢靠性、安静性和保险性。

「用于检测不妥手脚以确保质地和安静的软件数目正正在减少，」采埃孚软件处置计划和环球软件中央副总裁 Nico Hartmann 说，采埃孚是环球最大的汽车零部件供应商之一。Hartmann 示意，十年前也许有三分之一的 ECU 软件特意用于确保质地运转，现正在广泛胜过一半或更众，特别是正在症结安具体例中。

沃尔沃华丽 SUV XC90具有大约 110 个 ECU，那么哪些 ECU 和联系软件最终会进入这种车型取决于几个成分。与一共汽车创修商相同，沃尔沃针对分歧的市集供应分歧车型的变体。正如 Antinyan 所指出的，「正在瑞典购置统统不异型号沃尔沃的人也许与正在美国贩卖的分歧。」不单每辆车都须要满意区域囚禁轨制，并且每个车主都可能正在沃尔沃供应的众种可选唆使机、驱动、安静或其他效用中实行拔取。无论什么样的圭表、拔取和执法条件最终变成的修造装备，都将裁夺嵌入车辆的 ECU、软件和联系电子修造的凿凿数目和类型，一共这些都务必不妨无缝协同办事。

看待一家汽车创修商来说，「车辆变体统制很是清贫」，Antinyan 说，「由于它涉及到每一面。」比方，市集部分和安排、工程部分之间存正在着自然的危殆相闭，营销部分盼望为分歧的客户群供应具有分歧效用的众品种型的车辆，而安排和工程部分则盼望节减变体以助助仍旧体例集成、测试和验证办事是可控的。效用的每一次减少都意味着须要异常的传感器、实行器、ECU 和随附的软件，于是须要异常的集成办事以确保它们平常运转。

德勤计算，从研发入手到临蓐入手，车辆开采预算的 40% 或更众可归因于体例集成、测试、验证。跟踪临蓐和贩卖的每个模子中的一共新研发或固有的电子产物、软件也许是一项坚苦的使命。绝不奇妙，有用统制变体繁杂性是一共汽车行业的一个紧张题目。

毫无疑难，衔尾一共ecu、传感器和其他电子修造并为它们供电，须要大方布线和人工让他们正在一共车辆中交叉。数以千计的线束变体援手车辆定制，众个物理汇集总线来职掌通过车辆的信号流。

车辆的物理电子架构带来了更众须要应对的汇集安排束缚。很众 ECU 须要贴近与其交互的传感器和实行器，比方用于制动体例或唆使机职掌的 ECU。于是，一辆汽车的汇集线束可能衔尾数千个部件，也许蕴涵胜过1500根总长5000米、重量胜过68公斤的电线。跟着 ECU、传感器和联系电子修造数目的减少，节减线束重量和繁杂性已成为汽车创修商的紧要标的。

纵使花费了大方精神、工夫和金钱来确保一共分歧的电子修造协同办事，也不是每个潜正在 ECU 构修组合都可能正在临蓐入手进展行彻底测试。固然车辆的安静装备往往是固定的，但 ECU 构修的繁杂性更众地表现正在消费者拔取的惬意性和容易性或机能效用上。正在某些处境下，因为可选性情和效用的特定组合，「从临蓐线下线的车辆将是第一次测试的特定装备，」采埃孚汽车体例产物谋划副总裁 Andy Whydell 说。

汽车创修商拥少睹十万种单个车型的潜正在构修组合，以至更众。他说，要对某些车型中也许的各式电子修造组合实行现场测试，「将须要十亿次测试设立」。 然而， Whydell 示意正在车辆开采经过中，原始修造创修商可能操纵「面包板」对众个 ECU 构修组合实行试验室测试，无需为每种处境构修奇异的车辆。

纵使是历程高度测试的通行型号，软件联系的缺点也会正在售出后按期察觉并改进。有时修正也须要校正，通用汽车公司正在召回其最热销的汽车 2019 年雪佛兰 Silverado 以及 GMC Sierra 轻型卡车和凯迪拉克 CT6 时就发作了这种处境。

Whydell指出，「险些一共ECU的安排和软件都外包给了供应商，因此ECU由OEM集成，这使得变体统制更具挑衅性。」 Whydell 示意，部分供应商广泛对 OEM 奈何将 ECU 集成正在一块没有深切的明白。同样，原始修造创修商对驻留正在 ECU 中的软件的明白也有限，这些软件广泛动作「黑匣子」来援手讯息文娱、车身职掌、长途讯息处罚、动力体例或自愿驾驶辅助体例等效用之一。

时任民众汽车集团首席实行官、现任董事长的Herbert Diess 正在 2020 年颁发的评论证明了汽车创修商开采的软件是何等少，当时他认可「险些没有一行软件代码来自咱们。」民众计算，其车辆中惟有 10% 的软件是内部开采的。其余 90% 由数十家供应商供应，据报道，正在少许 OEM 中，这一数字到达 50 众个。

云云众的软件供应商，每个都有本人的开采办法，操纵本人的操作体例和叙话，这明白减少了另一层繁杂性，特别是正在实行验证和确认方面。近来，正在 Strategy Analytics 和 Aurora Labs 针对汽车供应链的软件开采职员实行的一项视察中，曾提出一个题目——「当更改某个ECU代码时，是否难以评估它对其他ECU的影响？」。大约 37% 的受访者示意很难，31% 示意很是清贫，7% 示意险些不也许，而 16% 示意不也许。

汽车公司及其供应商认识到他们务必实行更众地合营以仍旧对数据装备统制的更端庄职掌，防卫因为不测的 ECU 代码更改而发临蓐生的后果。但两方都认可尚有很长的途要走。

当然，汽车创修商务必确保软件不单安静牢靠，并且保密。安静琢磨职员正在 2015 年长途接收了 2014 年的 Jeep Cherokee，这为该行业敲响了警钟。现正在，每个供应商和 OEM 都明白到汇集安静乏力的挟制。据报道，通用汽车有 90 名工程师全职竭力于开采汇集安静对策。

然而，十年前，「汽车软件的安排初志是为了安静。保密性紧随其后，」车辆汇集安静专家、美国运输部克莱姆森大学互联众式联运中央主任 Mashrur Chowdhury 说。值得细心的是，由于此日仍正在 ECU 中操纵的大部门软件仍是正在十年或更长工夫前安排的，当时保密性不是优先事项。

别的，正在过去十年中，车辆内部和外部通讯呈爆炸式拉长。2008 年，计算有 2,500 个数据信号正在华丽汽车的 ECU 之间交流。沃尔沃的 Antinyan 示意，此刻有 7,000 众个外部信号衔尾了沃尔沃汽车中的 120 个 ECU，而汽车内部的交流信号数目要越过两个数目级。磋商公司 McKinsey & Company 计算，这些讯息每小时可能轻松胜过 25 GB 的数据。

Chowdhury 说，跟着过去十年搬动操纵圭臬和云端任职的爆炸式拉长，以及汽车自身内置的越来越繁杂的电子修造，「潜正在的攻击面险些每天都正在减少」。

各国政府也细心到了这一点，并对汽车创修商下达了众项汇集安静条例。此中网罗修设一个历程认证的汇集安静统制体例 (CSMS)，该体例条件每个创修商“映现基于危机的统制框架，以察觉、阐发和防备联系挟制、裂缝和汇集攻击”。

别的，OEM 将须要一个软件更新统制体例，以确保安静地统制无线软件更新。还策动汽车创修商「庇护每个汽车 ECU、每辆拼装车辆中操纵的操作软件组件的数据库，以及纪录车辆性命周期内所操纵的版本更新史书纪录。」该软件物料清单可能助助汽车创修商迅疾确定哪些 ECU 和特定车辆会受到汇集裂缝的影响。

大大都司机不会太细心边缘的电子分列——除非它们很烦人或阻滞办事。跟着过去十年电子实质的减少，驾驶员有许众时机体贴他们车辆的电子修造。

凭据金融磋商公司 Stout Risius Ross 编制的 2020 年汽车缺陷和召回讲演，2019 年是创记录的一年，有 1500 万辆汽车因电子元件缺陷而被召回。一半的召回涉及软件的缺陷，这是 Stout 自 2009 年从此测得的最高比例。

近30%的缺陷与软件集成相闭，阻滞是因为软件与车辆中的其他电子部件或体例的接口导致的。三菱汽车召回了 60,000 辆 SUV，由于其液压单位 ECU 中的软件缺点滋扰了众个安具体例。

此外，胜过 50% 的阻滞不是由明明的软件缺陷惹起的阻滞，可将软件动作调停举措。福特汽车公司召回了 Fusion 和 Escape 车辆的某些型号，由于冷却液也许会进入唆使机气缸孔，这也许会恒久损坏唆使机。福特的处置办法是从新编程车辆的动力传动体例职掌软件，以节减冷却液进入唆使机气缸的也许性。Stout 的数据显示，正在过去五年中，操纵软件来修复车辆硬件题目的发作率正在稳步上升。

「均匀召回范畴从来不才降，车辆的均匀年事也不才降，」Stout 董事总司理，Neil Steinkamp说。 「创修商正正在使用少许本事，更速地察觉缺陷，」特别是那些涉及电子产物的缺陷。与软件联系的缺陷往往展现正在较新的车辆中，而 ECU 和其他电子元件缺陷往往正在车辆推出一段工夫后才会展现。

Stout主管Robert Levine指出，「从便利车主，转到症结安静组件」的汽车电子产物联系零部件缺陷近来有所减少。比方，自从 2018 年 5 月 1 日之后创修的一共车辆都被条件为驾驶员供应车辆正后方 3 x 6 米的可睹区域从此，美国发作了一系列倒车摄像头召回事情。很众原始修造创修商察觉，将更繁杂的摄像头软件与其他车辆安具体例集成是清贫的。

其他新安具体例的运转也并非胜利。美国汽车协会 (AAA) 对一个可能助助驾驶员实行转向或制动/加快的高级驾驶辅助体例实行的琢磨剖明，这些体例广泛会驾驶员正在没有细心到的处境下自愿摆脱，顿时将职掌权交还给驾驶员。测试剖明，这个人例均匀每 13 公里就会展现某品种型的题目，网罗难以将车辆仍旧正在车道上或与其他车辆或护栏太近。

很众车主正在务必付出维修用度时才认识到他们的车辆越来越繁杂。修复涉及具有高级安静效用的车辆的碰撞事件中，人工本钱快要 60% 来自车辆的电子修造。2018 年AAA 琢磨剖明，假使车辆装备装置正在挡风玻璃上的摄像头，用于自愿急迫制动、自符合巡航职掌和车道偏离警惕体例，纵使是细小的损坏，比方挡风玻璃的破损，之前其维修代价正在 210 至 220 美元之间，现正在也攀升至 1,650 美元。校准一共这些体例所需的用度（广泛是手动竣工的）是紧要的本钱驱动成分。

由于纵使传感器的渺小校准缺点也会大大消重这些安静效用的有用性，「供应商开采了自愿校准体例，可能消释或简化手动经过，」采埃孚的Whydell 说，有助于普及校准精度，同时节减维修本钱。

Whydell 还示意，供应商和原始修造创修商 (OEM) 正正在琢磨奈何将装置正在车辆周边的传感器安置正在不太也许正在事件中收到损坏的地方。AAA 讲演称，仅维修位于后保障杠中的泊车辅助超声波体例的本钱约为 1,300 美元。假使用于盲点监测和交叉途口警报的后方雷达传感器也被损坏，则也许会爆发此外 2,050 美元的用度。

汽车创修商陷入了一个迥殊的困难。凭据最新的 J.D. Power 美国车辆牢靠性琢磨，此刻的内燃机车辆是 32 年来最牢靠的。它们也更惬意、更安静且污染更少。然而，为明白决政府和大众对环球天气变动日益拉长的顾忌，创修商察觉本人不得不放弃用心修制的 ICE 汽车，转而操纵不妨正在他日某个时期具备自愿驾驶才智的电动汽车。

ZF 的 Andy Whydell 参观到，正在今世车辆中，「操纵当今架构的软件变得难以统制」。各方声响也都允诺这种概念。据磋商公司麦肯锡公司称，车辆软件的繁杂性正正在敏捷胜过开采和庇护的才智。正在过去十年中，软件繁杂性减少了四倍，但供应商和 OEM 软件的临蓐力没有同时普及。别的，它示意，正在他日十年内，软件的繁杂性也许会再减少三倍。汽车创修商和供应商都正在发愤缩小「开采-临蓐力差异。」

部门题目正在于奈何援手一个牢固拉长的代码库，一位汽车公司承担人告诉麦肯锡，依据目前的速率，假使差异不缩小，现有代码库的软件庇护将破费其一共软件研发资源。实情上，Whydell参观到，「正在某些处境下，汽车行业不再将总代码行数视为繁杂性的量度圭表，而是 OEM 或供应商为满意目下和他日需求而雇用的软件职员数目。」

假使正如民众汽车董事长赫伯特·迪斯所说，「软件将占他日汽车革新的 90%」，那么缩小开采与临蓐之间的差异看起来特别令人消极。具有须要的软件专业学问专家将是告捷的症结。正如麦肯锡所说，「固然汽车构制务必正在很众层面上出类拔萃才智获得和软件的博弈，但吸引和留住顶尖人才也许是最症结的方面。」 ZF 的Whydell 认可，何如样才智雇佣到软件专业的专家是「让我夜不行寐」的因为之一。这也是一共其他供应商和 OEM 司理头疼的题目。

因为埃隆马斯克以特斯拉方式提出的软件界说汽车观念。OEM 依然明白到，他们目前将须要的软件和电子修造外包给供应商，然后将它们集成到 ICE 车辆中的办法不实用于电动汽车。

Wards Auto 征引一级汽车供应商 Continental AG 琢磨和高级工程承担人 Tamara Snow 的话说，ICE 车辆中操纵的星散式 ECU 架构的效用和繁杂性「依然到达极限」。 出格是，看待统统自愿驾驶效用，须要大约 5 亿或更众行代码。

汽车行业须要新的车辆软件和物理架构来统制电池组，而不是内燃机和联系的动力传动体例。该架构将仅蕴涵少数效用强盛、速率极速的筹算机处罚器，这些处罚器实行微任职驱动的代码，并通过更轻的线束以至无线办法正在更众传感器之间实行内部通讯，而这仅仅只是入手。外部疏导也将加倍紧张。ZF 的 Hartmann 指出，这些新架构须要由 OEM 和供应商的软件团队研习开采软件和体例的新办法，以低本钱和不竭缩短的工夫周期开采。

Manfred Broy示意，最大的题目也许是统制层的软件专业学问不敷，无法到达转换所须要的。固然硬件繁杂性是显而易睹的，但 Broy 参观到，「我以为更紧张的是软件的繁杂性(这紧要取决于硬件的拔取)，出格是软件的本钱， oem对这些是统统不知道的，因为软件的还正在不竭起色，这一点更为症结。」他说，汽车行业的高管办公室里都是「过去的人」，「但他们仍正在掌控着场合。」

克莱姆森的 Zoran Filipi 注明说：「一百众年来，原始修造创修商从来用心于完竣内燃机，将车辆的其余部格外包给供应商，然后将一共零部件整合正在一块。跟着电子产物和软件入手正在车辆中操纵，也采用了不异的办法——它们只是集成到车辆中的另一个‘黑匣子’。」现正在，他说，「原始修造创修商及其供应商须要从硬件优先的办法调动为软件优先，同时起码正在他日十年内照旧操纵现有办法援手和刷新 ICE 车辆。」

奥迪股份公司前研发承担人兼董事会成员Peter Mertens正在近来回收 CleanTechnica采访时示意，「德国汽车工业把裁夺他们能否正在现有组织中存在下去的最症结的新产物——软件，交给了对他们最缺乏经历和学问的统制职员。」

Peter接着说，咱们须要的是一种办法减少不适合其身分的高管。 「诰日与民众、奥迪、保时捷、宝马和戴姆勒的一共高层统制职员实行一次办事评估，并条件他们编写一个小逛戏，或一个容易但有用的病毒。」他说， 「假使他们做不到，顿时免职他们，由于他们不适合这份办事。」 Mertens 问道，还剩下众少人？留正在地板上的血将是一个线索。

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