2020 年特斯拉( Tesla )的股价从年初的 88.60 美元一路狂飙到年底的 700.67 美元,涨幅接近 7 倍,一度超越丰田汽车( Toyota Motors )成为全球市值最高的汽车制造商。特斯拉目前的预估本益比为 239 倍,和全球最大车厂福斯( Volkswagen Group )的 9 倍以及丰田的 12 倍有着天壤之别。
为何会有如此大的差距?特斯拉的特别之处不在于电池或车体结构,而是率先导入中央作业系统来控制所有功能,包含电池管理、动力系统、及资讯娱乐设备。
汽车发展至今已有百年历史,为何在特斯拉出现前没有中央作业系统的概念?这是因为传统车子采用分散式电子电气架构,每台车平均装载 70 到 100 个电子控制元件( Electronic Control Unit ),每个元件如同一台微型电脑控制相对应的功能,彼此之间则透过车内网络传递数据。优势是各个功能不易互相干扰,能确保车子的安全性。缺点是计算和联网能力不足,每个元件的 OS 系统也难以统一,在发展自动驾驶技术有着先天上的缺陷。
特斯拉采用集中式电子电气架构,将所有元件整合成 4 ~ 5 个模组,分别控制车身装置、动力系统、资讯设备,所有模组统一由自行开发的中央处理器及中央作业系统管理。这样的架构大幅减少 ECU 的数量,且所有功能都可以透过网路更新韧体。举例来说,2018 年美国权威杂志《消费者报导》指出特斯拉 Model 3 存在刹车距离过长的问题,公司在数天内就透过网路升级韧体解决问题。公司也能完整收集车子的所有数据,加速发展自动驾驶系统。方舟投资 ( ARK Investment Management )的创办人Catherine Wood 曾说:「特斯拉并不只是一家汽车公司,更是一家软体公司。」点出了特斯拉和传统车厂的差异。然而集中式架构的可靠性仍有诸多争议,一旦车子的某个功能出现异常,会发生连锁效应,影响运行,危及公共安全。根据最新的《消费者报告》的测试,特斯拉汽车的可靠性仍落后其他品牌。
不过,特斯拉的崛起加速推动车用 OS 市场发展。根据麦肯锡的研究,2020 年全球汽车广义作业系统(功能软体、数据传输软体等)市场规模约 200 亿美元,到 2030 年会成长到 500 亿美元,10 年的年复合成长率高达 9%。
现有主流OS难以发展出完整应用生
前主流车用 OS 为 QNX 及 Linux,市占分别为 43% 及 35%。黑莓公司( BlackBerry Limited )旗下的 QNX 面世至今已 39 年,是一款针对嵌入式系统的实时作业系统,常见于工具机、医疗设备、飞机等。 QNX 采用微内核架构 ( Microkernel ),程式精简,运行速度快,稳定度高且不易被病毒破坏,这些特性使其在攸关安全的车控以及辅助驾驶领域中有超过 90% 的占有率。不过,QNX 的授权费高昂,每台车的授权金约在美金 5 ~ 15 元之间。封闭式的架构也增加了应用软体开发难度,因此发展缓慢。相较之下,Linux 是完全开源且免费的操作系统,车厂及第三方软体公司能以更低的成本,更大的弹性来开发应用程式。特斯拉的 OS 就是基于 Linux 发展出来的。不过,Linux 系统的稳定度较差,许多车款只在车用资讯设备则采用 Linux,动力系统仍维持 QNX。
而不论 QNX 或 Linux,最大的问题是应用软体及服务都十分匮乏。像是手机常见的 App,如 Line、YouTube,至今都没有推出 QNX 和 Linux 的版本,影响车主的驾车体验。
iOS、Android 挟庞大生态系统来势汹汹
丰富的生态系统恰恰是 iOS 和 Android 的强项,在车用作业系统领域有极大的竞争力。车厂及软体公司也能利用共通程式码将手机和电脑上的 App 移植到汽车上。全球产业研究机构 IHS 预估,iOS 和 Android 未来有可能成为车用 OS 市场主流,尤其是在车用资讯系统领域。
Google 率先在 2019 年推出可独立运作的车用资讯系统 Android Automotive 作业系统( Apple 现有车用资讯服务 CarPlay 仍须连接手机才可运作),车主可以直接从 Google Store 下载 App 使用。富豪汽车( Volvo )已在 2020 年推出第一款搭载 Android Automotive 的电动车 Polestar 2,福特( Ford )也宣布从 2023 年开始采用。在自动驾驶领域,Google 同样领先苹果。旗下 Waymo 是目前全球估值最高的自动驾驶公司, 至 2019 年已经累积了超过 2,000 万英哩的路上实测资料,并和戴姆勒( Daimler AG )和 UPS 合作开发全自动驾驶卡车服务 Waymo Via,能负担短途或长途跨洲运输。 2020 年公司开始在凤凰城提供自驾计程车服务,名为 Waymo One。苹果到 2019 年的只累积了 7 千多英哩的测试里程,与 Waymo 的纪录相差甚远。
虽然苹果尚未正式推出车用 OS,但已经累积了数百个汽车相关专利,涵盖车体结构、感测技术、操作系统、电池设计,像是智慧遮阳玻璃、防侧撞车门。公司也开发独特的单体电池技术,可减少电池模组数量,让车体搭载更多电池。从专利布局来看,公司倾向和特斯拉一样,从作业系统、中央处理器到车体设计都一手包办,打造一台挂着苹果品牌的电动车。虽然汽车产业的产业链更为复杂,但苹果拥有丰沛的人力及财力,加上强大的供应链整合能力,市场认为公司推出自有品牌的电动车的可能性不低。
传统车厂急起直追,有机会后发先至吗?
眼看苹果、Google 的威胁日益增加,传统车厂担忧若不再加速发展作业系统,恐怕步上 Nokia 的后尘。福斯于 2020 年宣布 5 年内将投入 270 亿欧元加速发展车用软体和作业系统 VW.OS,目标到 2025 自行研发的车用软体占比将从目前的 10% 拉高到 60%,所有新车款将配置 VW.OS。戴姆勒( Daimler AG )也宣告 2024 年起宾士( Mercedes-Benz )将采用自行开发的车用作业系统 MB.OS,也会提供可订阅的软体服务,目标到 2025 年能从软体服务创造出 10 亿欧元的获利。日本丰田汽车,美国的福特也都相继投入车用 OS 的研发中。这波转型中,最大的改变是车厂打破以往的封闭架构,选择以开源方式来发展作业系统,免费开放原始码,希望借此吸引更多三方软体开发商投入,进而发展成完整的软体生态。
然而,长久以来传统车厂的开发重心在动力系统和车体,软体开发通常委外给第三方公司,未能从长期发展角度,累积相关知识和技术。福斯集团执行长 Herbert Diess 曾于 2020 年说:「目前传统车厂的软体开发能力至少落后特斯拉 6 年。」而且车厂文化向来保守且封闭,任何改变往往需要数年的反覆验证才会正式采用,这和科技厂鼓励冒险,持续创新的文化大相径庭。车厂要如何在短时间内补足软体实力,整合软硬体资源,并为自家的作业系统发展出丰富的内容和服务,对人力、物力、财力都是极为巨大的挑战。不过汽车是耐久财,不像手机和电脑每隔 2 ~ 3 年就会汰换。车厂的品牌价值、机械优势,以及可靠度在消费者购车时仍是极为重要的考量。
这场由特斯拉揭开序幕,苹果和 Google 积极参战的车用 OS 大战,已经唤醒传统车厂这些沉睡中的巨人,未来是资讯厂来主导发展,还是由各家车厂自行发展作业系统及应用生态,形成群雄割据的局面,不到最后,胜负难分。