“车辆缺芯”引发我国车联网核心产品安全发展应对思考

作者:中国信息通信研究院安全研究所 高婧杰 责任编辑:朱文凤 2021.11.12 15:08 来源:通信世界全媒体

通信世界网消息(CWW)近期,因疫情打乱全球芯片供应和需求的平衡,供需出现错配,汽车行业“缺芯”情况尤为明显,工信部等政府部门出台系列措施助力车企渡过“缺芯”难关。数据显示,截至今年8月,中国市场因芯片短缺导致汽车减产112.2万辆,供应链缺失迟滞我国车联网产业创新发展。

当前,我国车联网产业进入发展“快车道”,而从“芯片断供”事件可以看出我国车联网核心产品依赖进口严重,关键软硬件产品安全问题不容小觑。我国应以此为契机,从技术创新、产业发展、标准制定方面入手,保障车联网核心产品安全发展。

车联网核心软硬件发展形势

车身控制、自动驾驶芯片技术缺失,掣肘车联网产业安全创新发展

一是发动机、底盘等车身控制芯片断供,延缓我国车联网产业安全发展步伐。从2021年初至今,受疫情影响,用于发动机、底盘的车身控制ECU(电子控制单元)、ESP(车身电子稳定系统)、MCU(微控制单元)和VCU(整车控制单元)芯片短缺,造成的影响波及全球。根据Auto Forecast Solutions的统计,截至今年8月,全球范围内因芯片短缺导致的汽车减产已达585万辆,其中中国市场减产约112.2万辆,蔚来等车企停产5天。车辆芯片断供延缓我国车联网产业安全生产进度,进一步拖慢我国车联网更新迭代步伐,迟滞我国车联网产业安全发展。

二是自动驾驶芯片技术亟待突破,且已成为车联网产业竞争的重要发力方向。从此次“缺芯”事件来看,虽然芯片断供集中于车身控制领域,更为重要的ADAS(高级驾驶辅助系统)、自动驾驶芯片因需求量较小尚未出现明显短缺现象;但车身控制芯片对算力的需求远低于自动驾驶的芯片,相对容易替代,自动驾驶芯片一旦断供对车联网安全发展影响更大。调查显示,我国ADAS、自动驾驶等关键系统芯片市场被英伟达(美国)、高通(美国)、微芯科技(美国)、英飞凌(德国)等国外供应商垄断。2020年我国车载芯片自给率不足5%。从长远来看,自动驾驶芯片将成为汽车产业未来发展的核心产品之一,我国亟须突破自动驾驶芯片核心技术,才能抢占车联网技术创新高地。

发达国家抢先布局车联网操作系统,我国车联网软件发展处于跟随状态

一是黑莓、Linux等国际企业抢先布局车联网操作系统,欧美形成成熟车联网软件标准。当前,加拿大黑莓是汽车领域最大的操作系统供应商,全球有超过230种车型使用黑莓QNX系统,占比约为43%,Linux(包含Android)、Win CE分列第二、第三位,占比35%和10%。2003年,宝马、丰田、大众等9家企业成立汽车开放系统架构组织(简称AUTOSAR组织),建立标准化平台。截至目前,AUTOSAR组织已发布Classic和Adaptive两个平台规范,分别对应安全控制类和高性能自动驾驶类,定义了安全的车控操作系统技术规范,AUTOSAR已经成为国际主流的软件架构,宝马、沃尔沃等汽车厂商相继推出了基于AUTOSAR标准平台的车型。由此可见,欧美国家车辆操作系统处于领先地位。

二是我国科技巨头积极突破车联网操作系统,但整体发展相对滞后,处于追随西方主流标准的状态。近年来,百度Apollo自动驾驶软件平台、阿里Ali OS、华为MDC智能驾驶计算平台不断涌现,逐步与国际企业展开同台竞争。但我国车载操作系统研发仍处于初期阶段,在兼容、适配等方面仍需强化。并且,我国科技巨头公司、主机厂及零配件供应商目前主要使用国外Classic AUTOSAR标准进行软件开发,缺少我国自己的车联网基础软件标准,与国外发展相比整体处于追随状态,且差距较大,在国际车联网操作系统领域话语权仍然有限。

车联网核心产品安全挑战

车联网关键产品核心技术缺乏领先性,科技创新滞后产业发展速度 

虽然因车身控制芯片短缺导致我国汽车减产,但得益于国内疫情控制良好,与去年同期相比,我国网联汽车依然保持高速发展。根据工信部的统计,今年1—8月新能源汽车产销超过170万辆,同比增长两倍,L2级智能网联乘用车市场占比达到20%。然而在车联网产业高速发展的背景下,我国汽车企业在硬件方面起步较晚,跨国车企在车控、车载芯片上掌握更多关键技术,并设置了较高的技术壁垒,增加了我国技术研发难度。同时,我国在车联网芯片国产化过程中,技术路径上多沿用海外产品经验,缺乏创新能力。在软件方面,早期我国工业以低附加值产业为主,车辆软件研发基础薄弱,并存在“重硬轻软”现象。因此,我国车联网整体呈现“低端软硬件多、高端软硬件少”的局面,科技创新难以达到产业需求。

智能网联车国产高端产品市场应用不足,难以支撑高端软硬件生态

一方面,每部L2级自动驾驶车辆仅需在控制器安装1个ADSD芯片,与其他车型动辄需要数十个普通芯片相比,高端的自动驾驶芯片需求量并不巨大,但多数依赖国外进口。车联网高端硬件发展需要在应用中不断反馈问题,持续优化迭代。受国内应用环境不足制约,国产车联网硬件竞争劣势日渐明显。另一方面,由于海外车联网软硬件在可用性和先进性上大幅领先国内产品,尤其在自动驾驶操作系统方面,引领车联网企业发展方向。因此,国内科技巨头公司、主机厂及零配件车企更倾向于使用海外产品。如2020年,国产操作系统的国内市场占有率仅1.47%,车联网国产操作系统市场应用不足,生态圈未能有效建立。

车载、车控核心产品国家标准有待健全,缺乏第三方测试认证平台

一方面,与欧美国家相比,我国车联网核心软硬件标准体系尚不成熟,针对车载产品、车载信息系统的技术要求和测试标准有待完善,缺少具有领先性的标准,我国车联网核心产品影响力尚待提高。另一方面,虽然我国积极开展车联网核心产品技术创新,但缺乏第三方平台对产品性能进行测试和认证。同时,对于车载软硬件产品、服务质量及安全水平参差不齐的情况,缺乏核心产品安全认证技术手段进行支撑。

车联网核心产品安全应对建议

以科技创新为驱动,突破核心产品技术难关 

一是制定车联网核心产品创新名录。引导相关企业加大对车联网车控芯片、自动驾驶芯片和操作系统的研发力度,并加大车联网核心软硬件技术创新突破。二是推进建立车联网核心产品创新中心。推动互联网、AI自动驾驶芯片制造、操作系统研发领域头部企业与车企进行紧密合作,重点攻关自动驾驶芯片和操作系统技术,打破国外垄断局面。

以产业需求为牵引,推动车联网产品向高端迈进

IHS预测,到2025年中国L2及以上自动驾驶车辆市场渗透率将达到34.2%,其中L2、L3、L4占比分别为30.4%、2.4%、1.5%,自动驾驶产业增长空间广阔。一方面,应加快集聚技术、市场、人才等资源,推动L3、L4级别的自动驾驶汽车开发、测试和示范推广,以产业需求牵引自动驾驶软硬件技术革新。另一方面,发挥车联网产业联盟作用,加大我国高端核心产品市场应用推广力度,在应用实践中不断进行产品升级迭代,提升竞争力。

以产品标准为导向,提升车联网安全性和话语权

一方面,依托中国汽车电子基础软件自主研发与产业化联盟(CASA)、中国汽车芯片产业创新战略联盟等现有行业组织,积极推动车联网芯片、软件系统标准体系建设,积极填补相关领域的标准空白。另一方面,组织第三方机构开展对车联网核心软硬件进行性能测试安全认证,对于优质软硬件产品加快落地和推广,提高车联网核心产品整体安全水平。


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