鴻蒙發(fā)力有望重塑車載操作系統(tǒng)格局

1、目錄 HYPERLINK l _TOC_250002 汽車商業(yè)模式轉(zhuǎn)變，車載軟件前景廣闊 3 HYPERLINK l _TOC_250001 智能汽車的車載系統(tǒng)需要兼顧實時性和開放性 4 HYPERLINK l _TOC_250000 鴻蒙 OS 安全、開放兼?zhèn)?，有望改變行業(yè)格局 8風險因素 10投資建議 10插圖目錄圖 1：智能汽車功能不斷豐富 3圖 2：汽車軟件功能需求不斷增加 3圖 3：軟件成為汽車市場主要驅(qū)動力 4圖 4：操作系統(tǒng)開發(fā)投入快速增長 4圖 5：基于 Linux 的特斯拉操作系統(tǒng) 4圖 6：搭載 QNX 的德爾福自動駕駛車型 4圖 7：操作系統(tǒng)內(nèi)核的重要性 5圖 8：宏內(nèi)核

2、與微內(nèi)核對比 5圖 9：微內(nèi)核只保留核心組件 5圖 10：QNX 框架 6圖 11：Linux 架構(gòu) 6圖 12：ASIL 功能安全評級 7圖 13：特斯拉基于 Linux 操作系統(tǒng)的車載信息娛樂系統(tǒng) 8圖 14：寶馬 7 系搭車載騰訊小程序進入 Linux 8圖 15：Android 開發(fā)良性循環(huán) 8圖 16：Android AOS 車機上應用一覽 8圖 17：鴻蒙 OS 采用混合內(nèi)核設計，未來將向鴻蒙微內(nèi)核發(fā)展 9圖 18：鴻蒙 OS 內(nèi)核獲得 ISO 26262 ASIL-D 認證證書 9圖 19：鴻蒙 OS 內(nèi)核獲得 CC EAL 5+認證證書 9圖 20：鴻蒙 OS 不受終端設備限制

3、的應用開發(fā)模式 10圖 21：鴻蒙 OS 帶來各終端無縫對接的使用體驗 10表格目錄表 1：重點公司盈利預測、估值及投資評級 11 汽車商業(yè)模式轉(zhuǎn)變，車載軟件前景廣闊汽車商業(yè)模式正發(fā)生轉(zhuǎn)變，智能駕駛與多元化應用的需求被激發(fā)。在汽車智能化的過程中，汽車的商業(yè)模式也發(fā)生著變化，NVIDIA 創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官黃仁勛曾公開表示，到 2025 年，許多汽車企業(yè)很有可能以接近成本價的價格銷售汽車，主要通過軟件為用戶提供價值。軟件的重要性不斷提升，同時汽車正發(fā)生從出行工具到智能移動空間的職能轉(zhuǎn)變。在汽車智能化的過程中，車內(nèi)人員將會投入更少的精力，關注點也逐漸向車內(nèi)娛樂等可提高行車體驗的活動轉(zhuǎn)移。為確保該轉(zhuǎn)

4、變下的車輛行駛安全，需要更高層次的車載操作系統(tǒng)提供輔助功能，甚至是實現(xiàn)全面的自動駕駛。車內(nèi)人員解放的駕駛精力需要有更多元化的功能來滿足娛樂等方面需求，例如車內(nèi)搭載更豐富的 App，以提供視頻、游戲與購物等方面服務，這需要一個開放性好、生態(tài)完善的車載操作系統(tǒng)。圖 1：智能汽車功能不斷豐富圖 2：汽車軟件功能需求不斷增加資料來源：蓋世汽車資料來源：大眾官網(wǎng)軟件定義汽車成為共識，車載操作系統(tǒng)及軟件市場前景廣闊。智能駕駛下乘客多元化的需求滿足需要完善的車載操作系統(tǒng)，未來汽車的盈利水平很大程度上將由其軟件所能提供的服務水平來定義，軟件定義汽車成為共識，軟件以及其操作系統(tǒng)也具有廣闊的市場空間。麥肯錫數(shù)據(jù)顯

5、示，2025 年，汽車軟件市場規(guī)模將望從 2020 年的 200 億美元上升到370 億美元，到 2030 年有望達到 500 億美元，CAGR 達 9%，將成為驅(qū)動汽車市場增長的主要動力之一；從軟件細分市場來看，到 2030 年，操作系統(tǒng)及中間件的市場規(guī)模預計從 2020 年的 30 億美元上升至 80 億美元，CAGR 達 11%；信息娛樂及社交的市場規(guī)模將從 2020 年的 80 億美元上升至 180 億美元，CAGR 達 9%。高增長的背后體現(xiàn)了市場對車載軟件和車載操作系統(tǒng)的高期望。圖 3：軟件成為汽車市場主要驅(qū)動力圖 4：操作系統(tǒng)開發(fā)投入快速增長資料來源：麥肯錫含預測資料來源：麥肯錫

6、含預測 智能汽車的車載系統(tǒng)需要兼顧實時性和開放性現(xiàn)階段車載操作系統(tǒng)在安全性和開放性上仍有不足，具有較大改善空間。目前主流的車載操作系統(tǒng)以 QNX、Linux 和 Android 為代表。QNX 通過采用非開源的微內(nèi)核架構(gòu)，一方面，開發(fā)人員無法獲取或修改系統(tǒng)底層信息，保證了 QNX 的安全性，QNX 幾乎未有被黑客成功入侵的記錄，但由于 QNX 的封閉性，外部人員也難以進行軟件開發(fā)，系統(tǒng)生態(tài)建設的重擔落在黑莓公司與部分授權公司身上，系統(tǒng)開放性不足。Linux 和 Andriod 雖然開源開放性較好，但目前大多數(shù)主機廠的車機系統(tǒng)生態(tài)匱乏，APP 應用乏善可陳，生態(tài)豐富度有待提高；同時在實時性上難以

7、達到 ASIL D 級別，系統(tǒng)容易遭到外部的入侵，帶來安全性的不足。圖 5：基于 Linux 的特斯拉操作系統(tǒng)圖 6：搭載 QNX 的德爾福自動駕駛車型資料來源：汽車之家資料來源：車云網(wǎng)安全性、實時性上 QNX 更勝一籌內(nèi)核類型是操作系統(tǒng)的實時性的關鍵影響因素。內(nèi)核使硬件和軟件之間的通信成為可能，是操作系統(tǒng)的最內(nèi)部部分。內(nèi)核可以進一步分為兩類，微內(nèi)核和宏內(nèi)核。微內(nèi)核和宏內(nèi)核有著截然不同的設計理念，宏內(nèi)核將所有的系統(tǒng)功能（包括內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)、設備驅(qū)動等）都在內(nèi)核里實現(xiàn)，而微內(nèi)核則只在內(nèi)核中保留了必須在內(nèi)核態(tài)運行的功能，而把其他功能都移至用戶態(tài)以服務線程的方式來實現(xiàn)。圖 7：操作系統(tǒng)內(nèi)核的重要

8、性資料來源：張先民，CSDN宏內(nèi)核與微內(nèi)核在架構(gòu)上的差異導致了其在安全性上的不同。宏內(nèi)核以 Linux 為例，其采取一體化架構(gòu)，將系統(tǒng)調(diào)用接口、進程管理、內(nèi)存管理、虛擬文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡堆棧、設備驅(qū)動程序、硬件架構(gòu)相關代碼七大部分組成，在相同的地址空間中同時運行用戶服務和內(nèi)核服務。而微內(nèi)核只包含進程管理等極少數(shù)核心組件，系統(tǒng)接口、外設驅(qū)動等組件則獨立于內(nèi)核之外，實現(xiàn)在不同的地址空間中運行用戶服務和內(nèi)核服務。獨立化的設計思想導致微內(nèi)核系統(tǒng)的各組件間只是通信關系，單一組件的出錯不影響其他組件的正常運行，因而比宏內(nèi)核系統(tǒng)具有更高的可靠性與穩(wěn)定性。圖 8：宏內(nèi)核與微內(nèi)核對比圖 9：微內(nèi)核只保留核心組件資料

9、來源：張先民，CSDN資料來源：張先民，CSDNQNX 得益于內(nèi)核結(jié)構(gòu)，在安全性上占有領先地位。QNX 采取微內(nèi)核設計，當單一服務運行出錯時，其他服務由于處于不同地址空間，并不會受到影響，系統(tǒng)可以繼續(xù)正常運行。而以 Linux 為代表的宏內(nèi)核操作系統(tǒng)，由于采取了一體化的設計，內(nèi)核中各服務存在位于同一整體的關聯(lián)性，一旦其中某個項目服務出錯，將導致系統(tǒng)的整體崩潰，帶來安全性隱患。但同時微內(nèi)核的模塊化結(jié)構(gòu)帶來大量的進程間通信，其中很大一部分是不必要的重復運算，造成明顯的性能損耗并可能延長處理任務所需時間。以 Linux 為代表的宏內(nèi)核將服務整合至內(nèi)核當中，以函數(shù)調(diào)用的方式取代了進程間通信，避免贅余的

10、運算，在性能上表現(xiàn)更佳。在車輛安全相關的關鍵領域例如駕駛員與汽車進行交互的儀表上，系統(tǒng)可靠性與穩(wěn)定性是核心考慮，這方面 QNX 擁有其他系統(tǒng)難以比擬的優(yōu)勢，有望保持主導地位。圖 10：QNX 框架圖 11：Linux 架構(gòu)資料來源：張先民，CSDN資料來源：張先民，CSDN功能安全方面，QNX 滿足 ASILD，而 Linux 和 Andriod 目前滿足 ASILB，都滿足現(xiàn)階段功能安全要求。ASIL 是公認的功能安全標準，所依據(jù)的是 ISO 26262，等級有 A、 B、C、D 四個等級。從 ASIL A 到 ASIL D，對系統(tǒng)安全性的要求提高，意味著硬件的診斷覆蓋率越高，開發(fā)流程越嚴格

11、，相應的開發(fā)成本增加，開發(fā)周期延長。智能座艙需要滿足車規(guī)級的功能安全要求相對較低，只需要滿足 ASIL 的 B 級別的功能安全，并不需要如同自動駕駛需要滿足最高級別 ASIL D 級別的功能安全。QNX 以其安全性和實時性著稱，是第一個符合 ISO26262 ASIL D 規(guī)范的實時操作系統(tǒng)，能滿足數(shù)字化儀表盤功能性安全的要求，同時兼顧了數(shù)據(jù)安全要求，通過美國軍方 EAL4+。用戶可以基于安全的內(nèi)核進行系統(tǒng)開發(fā)，從而保證整機系統(tǒng)的安全可靠。目前大部分主機廠座艙系統(tǒng)基于 Linux 和 Andriod系統(tǒng)，其功能安全已經(jīng)達到 ASIL B 等級，也符合量產(chǎn)安全等級要求。圖 12：ASIL 功能安

12、全評級資料來源：ISO 26262； 備注：其中嚴重度（Severity）描述一旦風險成為現(xiàn)實，相關人員、財產(chǎn)將遭受損害的程度；暴露度（Exposure）描述風險出現(xiàn)時，人員或財產(chǎn)可能受到影響的概率；可控度（Controllability）描述風險出現(xiàn)時，駕駛員等在多大程度上可以采取主動措施避免損害發(fā)生。Android 系統(tǒng)開放性更為出色開放性和開發(fā)資源直接影響操作系統(tǒng)的生態(tài)建設，QNX 和 Linux 生態(tài)建設薄弱。雖然 QNX 在功能安全性上面占據(jù)領先，但其高昂的授權費用和底層代碼開放度不足帶來的兼容性和開發(fā)難度大的問題使其生態(tài)建設薄弱，與開源的 Linux 和 Android 形成對比。

13、 Android 和 Linux 盡管都屬于開源系統(tǒng)，但本身也有區(qū)別，Linux 系統(tǒng)存在第三方資源缺失的硬傷，可適配使用的車載應用也相對貧瘠。特斯拉的車機體驗雖好，卻也常被用戶抱怨有一些車機娛樂及服務應用缺失，目前其車上的車載小程序提供一定幫助，但是特斯拉目前移植的生態(tài)都是基于 Linux 開發(fā)的網(wǎng)頁版應用，而非我們習以為常的 App。2012 年， Linux 基金會牽頭，吸納了豐田、日產(chǎn)、捷豹路虎、英偉達、電裝等巨頭加盟的汽車專用 Linux 系統(tǒng)合作項目 AGL。2018 年，豐田凱美瑞混合動力 XLE 才首次使用了基于 AGL 的信息娛樂系統(tǒng)。生態(tài)建設仍然薄弱。圖 13：特斯拉基于

14、Linux 操作系統(tǒng)的車載信息娛樂系統(tǒng)圖 14：寶馬 7 系搭車載騰訊小程序進入 Linux資料來源：汽車之家資料來源：汽車之家Andriod 生態(tài)建設領先，谷歌前裝車機系統(tǒng) Android AOS 有望占據(jù)一席之地。Android 最突出的特點便是在于應用生態(tài)。在移動設備端，Android 掌握著龐大的用戶基礎和開發(fā)者，在手機操作系統(tǒng)上已經(jīng)有數(shù)量眾多的 APP，可以移植在車載系統(tǒng)之上。但是不能簡單將移動端打造的安卓操作系統(tǒng)直接上車，會存在兼容性差和融合度低的問題，而且穩(wěn)定性和安全性也不足，為此谷歌 2019 年推出專為車機開發(fā)的 Android Automotive OS，首先在沃爾沃旗下的

15、 Polestar 2 上亮相。Android Automotive OS 則是以其在 Linux 上運行的開源移動操作系統(tǒng)為藍本，并且是數(shù)百萬 Android 開發(fā)者熟悉的操作系統(tǒng)，滿足汽車上的安全需要。圖 15：Android 開發(fā)良性循環(huán)圖 16：Android AOS 車機上應用一覽資料來源：繪制資料來源：車云網(wǎng) 鴻蒙 OS 安全、開放兼?zhèn)?，有望改變行業(yè)格局新進入者華為推出鴻蒙操作系統(tǒng)，混合內(nèi)核助力車載操作系統(tǒng)。鴻蒙 OS 是華為 2019年開發(fā)者大會上推出的面向全場景的分布式操作系統(tǒng)，可適配包括車機、手機、智能穿戴等多種終端設備。鴻蒙 OS 采用包含 Linux 內(nèi)核、鴻蒙微內(nèi)核及

16、LiteOS 的混合內(nèi)核設計，支持針對不同資源受限設備選用適合的 OS 內(nèi)核，可適應車載操作系統(tǒng)的特殊使用環(huán)境。其內(nèi)核抽象層通過屏蔽多內(nèi)核差異，對上層提供基礎的內(nèi)核能力。隨著鴻蒙微內(nèi)核發(fā)展，未來鴻蒙 OS 內(nèi)核將演化為鴻蒙微內(nèi)核設計并更新外核架構(gòu)，進一步提高按需拓展能力，實現(xiàn)更廣泛的系統(tǒng)安全，向車載 OS 市場發(fā)起有力沖擊。圖 17：鴻蒙 OS 采用混合內(nèi)核設計，未來將向鴻蒙微內(nèi)核發(fā)展資料來源：華為官網(wǎng)鴻蒙 OS 內(nèi)核獲 ASIL-D 認證，保障高等級車規(guī)功能安全。華為自動駕駛 OS 內(nèi)核已獲業(yè)界最高等級功能安全認證（ISO 26262 ASIL-D），系我國首個獲得 ASIL-D 認證的操作

17、系統(tǒng)內(nèi)核。得益于該內(nèi)核的細粒度解耦架構(gòu)、形式化方法和確定性時延機制等優(yōu)勢，華為獲證周期相比行業(yè)縮短了 1 年，得到認證機構(gòu)和發(fā)證官的高度評價。獲得 ASIL-D 認證標志著其 OS 內(nèi)核在開發(fā)流程管理、安全架構(gòu)設計、安全編碼和安全測試等方面均滿足極苛刻的要求。加之鴻蒙 OS 內(nèi)核已于 2019 年獲得高等級信息安全認證（CC EAL 5+），其已成為業(yè)界首個擁有 Security & Safety 雙高認證的商用 OS 內(nèi)核。圖 18：鴻蒙 OS 內(nèi)核獲得 ISO 26262 ASIL-D 認證證書圖 19：鴻蒙 OS 內(nèi)核獲得 CC EAL 5+認證證書資料來源：華為官網(wǎng)資料來源：華為官網(wǎng)打

18、破終端形態(tài)差異的應用開發(fā)模式，構(gòu)建開放應用生態(tài)。鴻蒙 OS 采用多種分布式技術，使應用程序開發(fā)不再受不同終端設備形態(tài)差異的限制。應用開發(fā)者能夠聚焦上層業(yè)務邏輯，更加便捷、高效地進行應用開發(fā)，做到一次開發(fā)，多端部署。另外，其組件化的設計方案使設備開發(fā)者可根據(jù)設備的資源能力和業(yè)務特征進行靈活裁剪，滿足不同形態(tài)的終端設備對操作系統(tǒng)的要求。高度靈活的開發(fā)模式將打通不同設備的生態(tài)壁壘，車機生態(tài)將實現(xiàn)與手機等設備的快速對接，快速構(gòu)筑開放多樣的應用生態(tài)。圖 20：鴻蒙 OS 不受終端設備限制的應用開發(fā)模式圖 21：鴻蒙 OS 帶來各終端無縫對接的使用體驗資料來源：華為官網(wǎng)資料來源：華為官網(wǎng) 風險因素智能駕駛

19、新技術的推廣速度低于預期；智能汽車扶持政策的力度低于預期； 出現(xiàn)智能駕駛的惡性事故；融資環(huán)境緊張導致企業(yè)現(xiàn)金流斷裂等。 投資建議在特斯拉的示范效應下，智能汽車的發(fā)展加速，“軟件定義汽車”已經(jīng)逐漸成為業(yè)界共識。我們認為智能汽車領域?qū)⒂瓉?2-3 年的持續(xù)成長期，無論在內(nèi)生增長，還是在外延擴張方面。汽車智能化程度也在不斷升級，汽車正逐漸從傳統(tǒng)的代步工具轉(zhuǎn)變?yōu)槎喙δ艿闹悄芤苿涌臻g，對底層操作系統(tǒng)的要求越來越高。QNX 和 Android 系統(tǒng)是當前市面上車型的主流選擇，但是在安全性和開放性上各有不足。針對當前車載操作系統(tǒng)的痛點，華為推出了鴻蒙車載操作系統(tǒng)，采用包含 Linux 內(nèi)核、鴻蒙微內(nèi)核及 L