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本文援引于报告《2021年中国中间件行业投资机会探索: 劳动密集提供业务壁垒,技术密集带来利润空间》,首发于头豹科技创新网(www.leadleo.com)。
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中间件核心概念
在出现中间件之前,系统软件直接基于操作系统(OS)开发,导致软硬件高度耦合。中间件将软件、硬件进行分离,对下层硬件资源进行抽象、利用,对芯片进行驱动并优化操作系统,且对上层软件提供服务接口,为不同算法提供不同类型插件。中间件解决数据传输、应用调度、系统集成、流程管理等问题。
中间件厂商主要功能
软件层面:提供视觉算法识别、音视频增强、车机互联、传感器融合、网络通信、内部通信、操作系统裁剪优化、车规级适配、安全框架等服务;中间件企业与主机厂及第三方软件供应商合作,对整车厂需求理解深入。
硬件层面:适配硬件,为硬件做固件驱动;与芯片厂商合作,对芯片理解深入。
自研中间件难度极高,开放产业链中国产Tier1具有提升机会
自动驾驶中间件研发方式分为自研与第三方研发两种。
自研中间件的厂商包括特斯拉、华为,未来苹果也可能采用中间件自研方式。自研中间件的厂商同时会自研自动驾驶算法、自研操作系统、自研芯片等,即部署全栈自研。但自研中间件的难度极高,需同时对于软硬件有极高的研发能力及算法积累,因此自研中间件在行业中玩家数量少。另外,由于不同厂商自动驾驶底层操作系统和开发环境差异大,迁移成本高,软件、算法功能差异极高。在全栈自研中,芯片设计及OS对于自动驾驶体验的影响更大,总体开发难度也更大,因此在全栈自研中优先级更高。考虑现有中间件厂商上下游资源及技术积累,短期内市场难以出现新的中间件自研玩家。
从华为布局看中间件自研:中间件自研难度低于芯片设计及OS开发,全栈自研对企业研发能力要求极高,目前中国市场仅特斯拉、华为具备能力,长城、小鹏正在自研中间件。
华为的MDC架构由下至上依次为:华为域控制器中包含自研昇腾芯片及第三方MCU,在底层硬件之上,华为自研越影操作系统。此外华为同时开发Linux操作系统,华为在中间件中引入AUTOSAR框架,并融合自研AI算法、数据采集标定软件等。
华为的整套MDC均为自研。华为基于微内核的自研操作系统,兼容AUTOSAR标准的软件中间件,提供完整的工具链与安全性设计。由于华为底层硬件为自研,华为面向更高效性能设计的微内核系统需要定制化的中间件驱动,此外华为大部分感知层的设备也为自研,因此华为布局中间件自研是更高效的方式。
由于中间件自研难度大,厂商需对芯片有深刻理解并具有软件研发能力,大部分中间件研发需第三方参与,因此第三方研发是中间件主流研发方式。其中,第三方研发的主体可能是Tier1厂商,也可能是硬件厂商、整车厂或软件厂商。
中间件融合在自动驾驶域控制器中。域控制器需具备高适配性,集成多感知终端、多功能软件及算法;域控制器发展逐渐模块化,以适应自动驾驶时代整车厂高定制化需求。在第三方中间件研发主体中,Tier1厂商更具优势。首先,Tier1集成感知终端及算力组件,为自动驾驶平台、软件企业提供开发硬件底层;其次,Tier1更了解主机厂需求,与芯片供应商的深度绑定合作为其巩固竞争优势。
以自适应AUTOSAR为例看中间件研发产业协作:一般需第三方(Tier1)参与;Tier1连接芯片厂与主机厂,需要软件工程师做中低端定制化工作。
主流的中间件框架自适应AUTOSAR(AP AUTOSAR)在Classic AUTOSAR基础上提升软件研发能力。AP AUTOSAR的ARA由一系列的Function Clusters组成,其中每一个Function Clusters域具备其各自功能。
目前汽车行业主流中间件标准为AUTOSAR。AUTOSAR又分为Classic AUTOSAR和Adaptive AUTOSAR。其中Classic AUTOSAR主要用于实时性要求高的控制系统上,Adaptive AUTOSAR主要用于高性能计算平台上。
Classic AUTOSAR主流中间件技术被国外厂商包括Vector、EB(大陆系)与ETAS(博世系)垄断。中国厂商与国际企业的技术差距明显。
Adaptive AUTOSAR主流中间件技术中国与国际厂商的差距不大。Vector和EB技术较为领先,华为在中国厂商中技术应用最为深入。
Adaptive Autosar将复杂的对接环节在中间件环节统一,并为软件平台提供链接多软件组件的可能。此外,Adaptive Autosar为智能汽车中间件制定了统一的标准。
投资机会:第三方软件厂商进入生态,软件营收增长,中间件增值收入提高
中间件层面软件营收扩增的逻辑为:自动驾驶应用算法复杂程度高,而第三方软件厂商具备这些优势,因此自动驾驶生态需要第三方软件进入。由于中间件的引入实现了软硬件解耦,为第三方软件的进入提供了可能,而第三方软件需搭载在中间件提供的功能插口上。因此第三方软件厂商和中间件厂商的合作生态将建立、合作关系将深化。
软硬解耦是趋势,第三方软件服务商取代部分Tier1软件份额;功能访问(软件)端复杂度提升,汽车搭载代码数量提高,软件营收规模扩张。