在250億美金的車載汽車電子市場，黑莓智能數字座艙設計
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在上海希為(ECV International)主辦、雅各布專欄支持的2018中國汽車人機交互國際峰會上，黑莓QNX大中華區首席代表董淵文先生有關《智能數字座艙之基礎軟體技術》的演講。
董淵文：尊敬的各位來賓下午好，首先感謝主辦方的邀請，讓我們有機會和大家分享一下黑莓QNX在這個領域所有的一些經驗，我是董淵文，負責黑莓中國區的業務。這邊是一張趨勢圖，隨著電動化、智能化、網聯化的發展，我們看到兩個趨勢，第一個趨勢是在豪華車裡面，ECU的數量不斷增加，現在有上百個ECU，有一億行代碼，所以汽車和其他行業相比，軟體的代碼量是非常大的，整個系統也是非常複雜的。同時我們看到在行業內有一個融合的趨勢，各個域按照功能各自把它分成，比如說數字座艙的域，還有高級輔助駕駛的域，還有車身控制的域。我們首先看一下在軟體行業內的機會，這是一張盧卡斯的統計，大約到2030年的時候，在車載汽車電子裡面，在一輛整車成本裡面，大約有50%是車載汽車電子所佔的成本，同時對於軟體來說，到2030年，這個軟體車載汽車電子的產值會到250億美金，所以軟體這部分是非常複雜的，也是大有可為的方向。同時再看硬體方面，大家如果對硬體比較熟悉的話，可能對摩爾定律也比較理解，在硬體成本不變的情況下，每隔18個月，晶元的集成度能提升1倍，晶元的主屏能提升1倍，正因為有這個摩爾定律的作用，我們在車載汽車電子趨勢裡面才會有融合的區域，在未來的系統裡面，可能就有若干個域控制系來完成相關的任務，比如說常常提起的，包括我們客戶常常提起的，就是數字座艙的域控制器，在這個數字座艙域控制器裡面可以集成很多東西，我們經常說的三個部分、儀錶、中控、抬頭顯，還有車聯網、輔助駕駛、後排顯示等等，這是常見的六個部分。
對於這個數字座艙晶元融合的趨勢有非常多的好處，第一個好處就是我們所說的成本優勢，原來在這些域裡面，包括中控、娛樂、數字儀錶等等都是獨立的系統，每個系統都會有成本，但是如果用一塊非常強大的晶元，可以大大降低了整車車載汽車電子硬體的成本，不還可以減少處理器和外圍電路的數量。現在做那種數字座艙域控制的晶元，一般來說價格都是比較貴的，但是會隨著時間的推移，這個價格會慢慢降低。我們的客戶當中有很多定點的數字座艙，現在中國車載汽車電子車的地位正在逐步上升。所以說數字座艙硬體融合趨勢是現在大的方向，是不可逆的方向。第一點成本的優勢，硬體成本會顯著降低，第二個是連接性能的優勢，因為原來分裂的時候，中控和儀錶之間通過一張網來相連。現在有一塊晶元負責所有的域，包括儀錶和中控之間的地圖融合交流，包括抬頭顯和儀錶交互等等，大家通過內存拷貝來進行，大家知道內存拷貝和實際的物理介質相比，這個性能可能是有幾十倍、幾百倍的提升。第三個，因為在未來的車裡面，軟體的佔比是非常大的，因為晶元也受摩爾定律的限制，它本身會有一定的限制，但是軟體在晶元之上運行有無限種可能，只是受內存大小的控制。當晶元定義下來之後，軟體可以有各種設計的方式，為整個座艙的多樣性設計提供了保證。可以看一下這是我們在2013年的時候，幫保時捷做的一個項目，其實在2013年的時候，已經有了座艙域控制器的概念，在卡宴這個車裡面用了QNX系統，它的特點就是QNX SMP模式跑到NXP i.mx6這個晶元上面，性能非常得好。它的缺點也比較明顯，系統比較單一，只有QNX，針對這樣應用的話，第二種方式我們用虛擬化的方式，在一個非常強大的硬體處理器，可以跑一個虛擬層，在這個之上再跑多個異構的操作系統，就比如說儀錶是用QNX這樣的系統，對功能安全有要求的儀錶，對自動駕駛SLD有要求的安全域裡面是非常好的，中控娛樂因為沒有特別的功能安全的要求，我們可以用安卓系統，就是在一個虛擬機上面跑多個操作系統，中控是用安卓，儀錶是用QNX，甚至可以跑多個域，所以虛擬化是數字座艙非常重要的一個組成部分。
對於數字座艙這個晶元融合趨勢，我們看下面有這些優點，作一個總結，第一個是成本的優勢，第二個是連接性能的優勢。因為中控、儀錶、抬頭顯都跑在一個晶元上面，第三個就是軟體定義汽車，從而使整個設計變得更加容易簡單，最後一個就是異構操作系統，就是儀錶、中控、抬頭顯可以跑不同的操作系統，充分利用每一個操作系統的特點。所以對軟體的挑戰是非常大的，可以看到數字座艙的趨勢有下面這些挑戰，原來多板卡多系統到現在的單板卡多系統，要把這些晶元上跑的系統都放到一個強大的處理器上來跑，這個對整個的平台軟體是比較大的挑戰，這是第一點。第二點是安全系統和非安全系統的隔離，在數字座艙域控制器裡面，是有不同的安全域的，像儀錶這邊要通過ISO 26262認證，如果要在數字座艙域控制器裡面再整合ADAS功能的話，要做到L3以上也有一定的功能安全要求，就需要在一個晶元上跑不同的系統。儀錶是實時系統，中控是安卓這樣一個系統，要把安全系統和非安全系統做一個隔離，這個是對硬體有要求，同時對軟體也有非常大的要求。再往下就是軟體系統的復用，這主要是對於成本的一個考量，比如說原來一個主機廠在傳統系統裡面，用的是老的安卓系統，要升級在新的平台當中，老的安卓應用要繼續使用，上面的系統要繼續使用，從而節約成本，這個時候就需要一個設備層把老的操作系統、軟體平台，不用做任何修改，整個系統直接復用到一個新的平台上面來，這三部分的挑戰對軟體來說是比較大的。
這是在數字座艙裡面的基本功能，最常用的就是儀錶、中控、抬頭顯，包括後台的娛樂系統、車聯網，包括輔助駕駛等等。針對於這些不同的子域，是需要不同的軟體來進行保證，這些不同的軟體所基於的平台，我們叫做基礎平台軟體，這些基礎平台軟體當中，因為數字座艙是一個安全域，對安全性是有要求的，至少需要一個實時的操作系統、硬實時的操作系統，符合功能安全認證的操作系統，來符合這些安全域。其次是一個晶元融合的處理方案，需要一個虛擬化的技術，讓這個虛擬化的技術和底層硬體去交流，承載上層的各個操作系統。其實虛擬化這個方案在車載汽車電子大家覺得比較陌生，在別的行業好多年之前就有，大約在十年之前，在愛立信、華為等核心網當中，已經用到了大量的虛擬化技術，來承載多個實體，大概六年前有阿里的雲服務，大家可以用非常低的成本，比如說每年兩千塊錢租阿里的遠端雲伺服器，阿里並不是把遠端物理伺服器租給大家了，而是在一個非常強大的伺服器上面建立了一個虛擬機，然後在虛擬機裡面隔離出一小部分租給大家，現在是慢慢把它放到車載行業來的。從我們這些客戶的情況上來看，從去年年初開始，虛擬化數字座艙項目越來越多，所以這個行業非常好。
在數字座艙域控制器裡面有幾個關鍵的部分，第一個部分是全液晶儀錶盤，在這個全液晶儀錶盤裡面最關鍵的是一個功能安全，還有顯示的安全，因為去年我們一個非常大的客戶，拿下了吉利CM平台的儀錶項目，在座的也有吉利的同事和領導，吉利那邊他是要求在液晶儀錶盤上，要通過ISOB的認證，要求在液晶儀錶盤上的高景燈都要通過認證，這就需要軟體的配合，這部分需要操作系統有一定的安全認證要求，而且在圖形子系統方面也要通過認證要求。同時因為儀錶盤這邊對顯示要求非常高，所以對圖形引擎也要求非常高，現在可以這樣說，國內已經找不出不是我們客戶的Tier1了，剛才我看了一下這次來了16個主機廠，有15個主機廠是我們的客戶，正在出貨或將要出貨。然後中控娛樂信息系統，也是數字座艙域控制器比較重要的一部分，這個時候就會用到黑莓這邊的方案。高級輔助駕駛裡面有更高的功能安全要求，這個時候就需要對系統有個更高的，特別是對底層平台軟體有更高的要求，特別是實時性、穩定性、確定性等等，裡面也是需要用到一個實時的系統。車聯網，車聯網這部分對數據安全要求比較高，車如果用的好的話是一個工具，如果用的不好的話就變成一個武器了，像黑莓這邊對數據安全是從2006年開始，就用EEC非對稱橢圓演算法對數據的存儲和傳輸進行加密。V2X介面，雖然目前標準沒有建立，但是這部分在美國那邊已經把V2X標準列入了強制性規範當中，黑莓在這邊有一個解決方案，對數據安全提供保證。同時在V2X這個架構裡面，還包括了PK這樣一個部分。OTA，像OTA的話在數字座艙域控制器裡面也是非常重要的，這涉及到對車輛的遠程升級，能夠降低整車的維護成本，這部分也有很多方案商來提供相應的方案。
另外在一個數字座艙裡面，和原來不一樣，原來在車裡面其實沒有多少電子器件的，但是在數字座艙裡面，有很多部分都容易被黑客破解，所以說數據安全這部分是非常重要的，我們可以看到從2010年開始，就有各種車輛被破解的事件發生，所以這部分數據安全和功能安全，是數字座艙域控制器裡面比較重要的一部分，這部分黑莓QNX也有相關的解決方案，所以這是作一個總結，在保證每一輛車車載汽車電子系統安全的時候，有兩個比較重要的方面，第一個是數據安全，第二個是功能安全。
最後介紹一下QNX公司，我們屬於黑莓技術方案事業部的一部分，黑莓現在有五大部分，第一部分是IOT解決方案，第二部分是QNX，現在QNX不但提供車載操作系統，而且提供車載操作系統上的參考平台，而且有安全認證的平台。當中的數據安全是2006年黑莓收購的一家公司，它是EEC非對稱式橢圓加密演算法的公司，黑莓手機都是這個公司進行加密的，所以黑莓手機從誕生到現在從來沒有被破解過。Paratek是射頻調譜技術，另外是專利，我們專利數非常多，並不用擔心有侵權的事情。這是黑莓QNX的客戶，都是主流的車廠，前年和福特簽署了戰略合作協議，去年和捷豹路虎簽訂了戰略合作協議，現在在車載汽車電子領域，黑莓QNX基本是一個壟斷地位，所有的OEM都是我們的客戶以及間接客戶，所有的這些Tier1也是我們生態系統當中的一部分，所以在數字座艙域控制器裡面，還是很多多有所為的，關鍵技術是虛擬化和一個比較強大的安全認證系統，同時整個系統要符合安全認證的要求，我今天要分享的就是這些內容，感謝大家的聆聽。
主持人：謝謝，接下來是我們的問答時間，有來賓需要作進一步的交流嗎？
提問：我看到你們客戶圖表上，黑莓QNX大部分客戶都是國資車企和合資車企，黑莓QNX在自主品牌裡面的應用情況怎麼樣？第二個問題現在汽車裡面如果數字化程度比較高的汽車，比如說中控、儀錶、車聯網，還有ADAS功能，這個需要幾套QNX系統才能提供整個車的軟體支持？
董淵文：回答第一個問題，這個PPT沒有放中國客戶，像我們這些客戶，比如說有一個客戶岩峰那邊，光這樣一個客戶，大約有14個國內的車廠在幫他供全液晶儀錶，包括我們這邊的長安，長安S301用的QNX系統，包括吉利、長城等等，國內非常多，江淮、江鈴，在徽州那邊，像德賽、華陽，還有深圳的航盛等等，都是我們國內的大客戶，客戶非常多，我們可以下來再交流，因為有些信息是比較敏感的，並不適合於在這種大範圍內來共享。關於第二個問題，其實在一個數字座艙域控制器裡面，一般來說只需要一個晶元就可以了，這個時候只需要跑一個QNX就可以，底層用虛擬化來承載硬體，上層用QNX，這樣只需要用一個晶元就可以承載多個域。就像我之前分享的，在2013年的時候，在卡宴裡面也沒有虛擬化，2013年的時候虛擬化還不是太熟悉，只用了i.mx6的處理器來跑QNX SMP，在晶元上只跑了一個操作系統，只是把中控作為QNX的一個大的應用程序，把儀錶這邊也作為QNX的應用程序存在，所以一個QNX是可以接多個屏的。
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