智能化是當前社會經濟發展的主旋律，從PC（個人電腦）、智能手機再到智能汽車，每個領域的智能化都會改變人們的生活並帶來一個前景廣闊的新產業。在智能化過程中，最關鍵的環節是OS化（Operating System，操作系統）。OS在智能設備中負責智能應用和硬件之間的相互通信，智能設備發展到一定程度後一般都需要配備OS；而每一款成功的OS產品，都能讓人聯想到一家偉大的公司。比如Windows，成就了微軟在PC時代的霸主地位；而Android和iOS，則分別使Google和蘋果在智能手機時代大放異彩。汽車被認為是下一個極有市場前景的智能產品，那麼汽車操作系統目前是什麼樣的市場格局，汽車智能化會帶來什麼樣的戰略機遇？本文將針對常見車載操作系統進行初步梳理和探討，歡迎相關領域的創業者或投資同行互動交流。
要談智能汽車操作系統，首先得了解汽車電子。傳統意義上的汽車電子產品可簡單分為兩類：一類是汽車電子控制裝置，其通過直接向執行機構（如電子閥門、繼電器開關、執行馬達等）發送指令以控制車輛關鍵部件（如發動機、變速箱、動力電池等）的協同工作，常見的包括髮動機控制、底盤控制、車身電子控制等。
另一類是車載汽車電子裝置，是在汽車環境下能夠獨立使用的電子裝置，和汽車本身的性能並無直接關係，常見的包括行車電腦、導航系統、汽車音響及電視娛樂系統、車載通信系統、上網設備等。由於駕駛者直接接觸的汽車電子產品絕大部分是車載電子裝置，對底層的汽車電子控制裝置感知度較低，因此本文討論的車載操作系統特指車載電子裝置的操作系統，業內也稱IVI（In-Vehicle Infotainment，車載信息系統）操作系統或HMI（Human Machine Interface，人機交互界面）操作系統。當然隨著汽車電子的不斷髮展，車載電子和汽車電子控制相互融合的產品也在不斷湧現，如高級駕駛輔助系統（ADAS）、全液晶儀表等，對車載操作系統提出了新的要求，文末也會有所提及。
1、為何需要車載操作系統？
要回答這個問題，我們先來看電腦為何需要操作系統。其實最初的電腦並沒有操作系統，人們通過各種操作按鈕來控制計算機，後來出現了彙編語言，並將它的編譯器內置到電腦中，操作人員通過有孔的紙帶將程序輸入電腦進行編譯。這些將語言內置的電腦只能由操作人員自己編寫程序來運行，不利於設備、程序的共用。為了解決這種問題，從20世紀70年代中期開始出現了電腦操作系統，這樣就很好實現了程序的共用，以及對電腦硬件資源的管理。
同樣，汽車早期也並沒有操作系統，從20世紀90年代開始，隨著車載電子裝置功能的日益豐富以及外部交互/接口標準的種類增加，這類基於微控制芯片的嵌入式電子產品逐漸需要採用類似個人電腦的軟件架構以實現分層化，平臺化和模塊化，提高開發效率的同時降低開發成本。因此，汽車電子產品才逐步開始採用操作系統。
以車載娛樂信息系統為例，最早的收音機/CD播放器採用專用的音頻解碼芯片就能實現，實現數字化後由觸摸屏代替播放器開關、調節按鈕，後來又增加了藍牙電話功能，接著又集成了地圖導航、倒車雷達影像，相應的實現這些功能的車機主CPU數據處理能力也逐步增強，從最早4位、8位、16位發展到32位、64位，從單核發展到多核。引入操作系統，就能有效分配車機的硬件資源，對以上各種任務功能進行協同管理，並控制各項任務優先級別。
2、車載操作系統的性能要求及業內主流產品
對於車載操作系統，其需具備實時性（平均響應延時至少在毫秒級）、可靠性（最大響應延時不超過秒級）和安全性等汽車電子的苛刻要求。目前能符合上述要求的操作系統產品較少，業內較為主流的產品包括：
01、Blackberry QNX Neutrino
Blackberry QNX Neutrino是一款安全性和穩定性極高的微內核實時操作系統，業內通常以其公司名QNX簡稱，具備高運行效率、高可靠性特點並在工控領域擁有近40年的使用經驗，被廣泛應用於汽車、醫療、軌道交通、核電站、航空航天等對安全性、實時性要求較高的領域。特別是在汽車領域，QNX是全球第一款通過ISO 26262 ASIL level D安全認證的車載OS產品，已匹配全球超過40個汽車品牌，並應用於6000多萬輛汽車，是目前市場佔有率第一的車載OS。福特的Sync 3、通用汽車的新安吉星系統以及奧迪/大眾系列虛擬駕駛艙都是基於QNX，德爾福和百度的自動駕駛汽車平臺也均宣佈採用QNX。此外百度還計劃將其自主研發的CarLife、DuerOS語音及地圖等整合到QNX CAR平臺之中。
（QNX的合作伙伴）
02、Linux及基於Linux的各類改版
Linux是一款開源的高效靈活的操作系統，與QNX相比最大優勢在於其為開源軟件，具備很大的定製開發靈活度。但由於Linux版本變動很快，每天都有上千次改動，OEM和供應商為了得到一個比較固定和可靠的Linux版本，需要積累很多操作系統上的開發經驗。特斯拉就是在Linux基礎上開發出了完全適配旗下車輛的車載系統，阿里的AliOS也是基於Linux開發。2016年，由Linux基金會贊助的開源車載系統AGL（Automotive Grade Linux）項目發佈2.0版本，致力於為汽車廠商和駕駛員提供全新的車載娛樂系統支持。2017年，豐田汽車宣佈將在未來的汽車中控中採用AGL的開源軟件；德賽西威也正式加入AGL聯盟，成為中國首個加入AGL的智能駕駛整體解決方案提供商。另外，鈴木、戴姆勒、福特、本田、捷豹路虎、馬自達、三菱、日產、斯巴魯等也已經加入AGL聯盟。（此前還有一個成立於2009年，同樣致力於為汽車行業提供基於Linux的開源車載信息娛樂系統聯盟叫GENIVI，未成氣候，本文不再展開介紹）。
而後裝車機市場廣泛使用的Android系統由於是基於Linux內核，也可視作是一種“類Linux系統”。
03、Windows Embedded Compact
Windows Embedded Compact簡稱為WinCE，是微軟公司嵌入式、移動計算平臺的32位嵌入式操作系統。由於其行業應用早、系統結構簡單，曾是許多車機產品的選擇，但隨著微軟在智能手機領域的節節敗退，車載等細分市場的營收無法支撐起龐大的研發投入，微軟逐漸退出了嵌入式操作系統市場。以福特Sync信息娛樂系統為例，其第一代和第二代產品都是基於WinCE打造，第三代產品則轉向了QNX。
04、其他
Wind River VxWorks和micro-ITRON等，其中Wind River VxWorks是功能強大覆蓋多行業的硬實時操作系統（平均響應延時在微秒級），但授權和開發定製成本非常高，市場份額有限。micro-ITRON曾是日資車型的主流汽車操作系統，但日系供應商也已逐漸採用其他OS以滿足市場需求。
下圖是IHS對車載操作系統市場佔有率演變趨勢的統計和預測：
（車載操作系統市場佔有率演變趨勢）
IHS的預測簡單看主要說明了兩點：
一、Windows（WinCE）將逐步退出車載操作系統市場，其他操作系統的市佔率也將大幅下降，從2017年的15%下滑到2022年的5%以下。
二、基於Linux開發的各類系統從2014年開始迅猛增長，這一態勢仍將保持較長時間，長期看市場最終將形成QNX和Linux兩家獨大的局面。
方向上我們認同IHS對於市場趨勢的判斷，但隨著汽車電子架構向多域控制方向發展，未來同一輛車上很有可能會有多個OS並存（後文會有提及），每個OS運行在各自適合的域中。例如在座艙域，ADAS/自動駕駛功能要求OS具有高度的實時性和可靠性，微內核的QNX無疑具有先天優勢；在互聯域，互聯網關、智能天線等，Linux/Android更有優勢。因此，未來車載OS市場中，QNX和Linux（包括Android）更多可能是共存關係而非簡單的相互替代。
3、為什麼說車載操作系統會是一門大生意？
打開雪球網站，瀏覽美股行情（2018年4月10日數據），我們發現美股市值最高的幾家公司幾乎都與操作系統有關。Windows曾助力微軟成為全球市值最高的公司，就算在智能手機領域折戟，微軟目前也有超過7000億美元的市值；Android和iOS也分別屬於谷歌和蘋果兩家巨無霸企業。
反觀車載操作系統領域，目前全球市場佔有率超過60%的QNX操作系統，其對應公司黑莓的市值也只有區區55億美元不到，汽車與個人電腦、智能手機市場容量的數量級差異，是否註定了車載操作系統難以支撐起高市值的公司？
我們認為，車載操作系統的市場價值未充分體現，主要有兩個原因，一是目前車載操作系統市場尚處於發展初期，市場格局尚未確立，就像智能手機發展初期有iOS、Android、Symbian、Blackberry、Windows Mobile、MeeGo、Palm、BADA等諸多操作系統一樣，只有經過充分市場競爭並形成寡頭壟斷的市場格局以後，最終勝出的操作系統產品才能體現出巨大價值，QNX目前的高市佔率得益於先發優勢，但其行業地位仍面臨來自Google等公司可能會推出的其他微內核OS產品的挑戰；二是目前智能汽車的滲透率較低，車載操作系統的出貨量不大，而且由於汽車的更新週期普遍比手機長，車載操作系統放量會是一個長期的過程。但考慮到汽車產品的高單價，以及用戶的付費能力和商業價值普遍更高，隨著智能汽車滲透率的不斷提高，車載操作系統仍是一個極具想象空間的市場。
4、國內外互聯網巨頭在車載操作系統領域的佈局
既然車載操作系統有如此巨大的市場想象空間，互聯網巨頭們都表現出了濃厚興趣，紛紛在2014年前後推出了名稱洋氣的所謂“車載操作系統”。
但事實上，上述產品除了阿里的AliOS可以算作是類Linux的車載操作系統外，其他產品均是通過MirrorLink、Miracast等通信協議讓智能手機映射到車機屏幕上的一種折中解決方案，並不是真正意義上的車載操作系統。從國內市場表現來看，CarPlay和Android Auto不溫不火，CarLife和WeLink也沒有太大進展，只有AliOS成功搭載到上汽榮威RX5車型於2016年成功上市，並有望搭載到神龍汽車旗下車型。我們認為，Google和Apple雖然在智能手機時代憑藉Android和iOS兩大操作系統瓜分了相關生態，但各自在汽車前裝市場推廣卻遇到了技術和市場的困難，主要有以下原因：
1）技術上針對智能移動終端優化的OS需要做較大改變才能適應車載要求；
2）市場上車廠和供應商對其他廠商強勢控制自己的組件不可接受；
3）Apple完全無法滿足車廠的個性化定製需求；而Android也並非完全自由。
因此我們判斷，CarPlay，Android auto等產品更多是互聯網巨頭進軍車載信息娛樂市場的“曲線救國”之舉，限於其“映射”這種模式的天生缺憾，未來還是較難成為車內人機交互的主流模式。2016年，蘋果僱傭了QNX公司創始人兼CEO、黑莓汽車軟件部門前負責人丹·道奇(Dan Dodge)，由其負責蘋果的智能汽車項目；Google也在2017年的I/O開發者大會上宣佈和奧迪、沃爾沃在Android車載系統上的合作，宣告了非原生車載系統歷史階段的結束。有理由相信，蘋果和谷歌仍將是未來車載操作系統市場不可忽視的重量級選手。
5、車載操作系統的前沿發展動向
目前車載電子領域出現的一個新趨勢是用統一的處理器芯片支持車內所有的智能交互設備，包括中控大屏、液晶儀表、HUD（Head Up Display，抬頭顯示）、智能後視鏡等。這一方案主要有以下優點：一是將前裝多個屏幕上的芯片功能整合在一塊高性能芯片上以降低成本和功耗；二是使用一塊計算芯片為各個組件的互聯互通打下了一定基礎，並統一用戶體驗；三是使用一塊計算芯片能簡化項目開發複雜度和降低供應商整合難度；四是提供統一芯片組對芯片廠家而言意味著更高的產業鏈附加值和話語權。
知名的車載半導體芯片商NXP對於未來車載電子系統架構演變的趨勢判斷如下圖，NXP認為原先在汽車電子架構上混亂無序的ECU互聯將終結，汽車的各個組成部分，發動機/車體/安全/HMI等功能將“分而治之”，劃分域後再通過統一網絡互聯。而車載信息系統、導航、儀表盤等功能將由統一的控制芯片掌控。
（NXP對於未來車載電子系統架構演變的趨勢判斷）
在上述趨勢的推動下，我們看到車載芯片廠家已在快速整合，巨頭們通過併購不斷補齊自身產業鏈佈局，從而形成完整方案解決能力，搶佔產業鏈制高點。近年車載芯片行業併購演變如下圖所示：
（近年車載芯片行業併購演變）
車載智能座艙的統一芯片控制使得車載計算資源可以集約化利用，但也帶來了各種數據的相互融合以及隨之而來的安全隱患。例如，智能座艙系統將原有的車載信息娛樂系統與車聯網、儀表等數據融合在一起處理，但根據功能安全ISO 26262標準定義,儀表的某些關鍵數據和代碼與影音娛樂系統的代碼屬於不同等級要求（ASIL），從安全角度應該進行功能域的隔絕，因此智能座艙統一芯片控制的設計又與汽車電子功能安全標準背道而馳。為此，汽車電子專家引入了航電設備中虛擬化管理的概念，其意義在於可提供一個同時運行兩套獨立操作系統的環境，比如在智能座艙控制芯片中同時運行Android（APP應用豐富）和QNX（實時性、安全性高），為智能網聯的應用提供高性價比且符合安全要求的平臺。目前已商用的汽車虛擬化管理程序產品包括Blackberry QNX Hypervisor，Wind River Hypervisor，Green Hills INTEGRITY Muitivisor，Mentor Graphics Embedded Hypervisor以及去年被松下汽車電子收購的Open Synergy。
綜上所述，隨著汽車智能化水平的不斷提升，車載操作系統的配備將必不可少。由於有實時性、可靠性和安全性的要求，目前市面上能完全滿足要求的車載操作系統產品並不多，長期來看很有可能會形成QNX和類Linux兩家獨大的局面，且兩者會是長期共存關係。目前QNX具有一定先發優勢，全球市場佔有率超過60%，但其行業地位仍面臨一定的挑戰。考慮到車載操作系統有望成為繼PC操作系統和智能手機操作系統之後的又一巨大市場，國內外互聯網巨頭紛紛佈局，蘋果和谷歌仍將是該領域不可忽視的重量級選手。此外，隨著車載電子領域出現了統一芯片控制的新趨勢，未來虛擬化管理程序有望在車載領域得到更為廣泛的應用。
從創業和投資的角度，我們認為車載操作系統包括車載芯片需要長期的研發積累、巨大的資金投入和多年的行業應用驗證，投資回報期長，競爭對手實力雄厚，並不適合初創公司進入。我們更看好擁有汽車電子前裝配套經驗，能夠利用現有主流車載操作系統和車載芯片設計出軟硬件完美結合的智能座艙產品，並擁有較好渠道資源的創業團隊。目前如山資本在智能座艙領域投資佈局的赫千電子、如新智能和唯聯科技均具備上述特點，同時各自在商業模式、技術路徑和銷售渠道上有一定差異。未來，如山資本將繼續關注汽車智能座艙乃至整個汽車電子領域的優秀創業團隊，繼續加大投資佈局，並攜手更多合作伙伴，加速汽車的“智能化”進程！
閱讀更多 蓋世汽車 的文章
