Tái cấu trúc ngành ô tô trong kỷ nguyên di động: Cuộc cách mạng xe được định nghĩa bằng phần mềm

Theo Adam Konopa, Giám đốc Công nghệ tại công ty chuyên về phần mềm Intellias, sự ra đời của CASE đã châm ngòi cho một cuộc chuyển đổi toàn cầu trong ngành công nghiệp ô tô, khởi đầu cho sự chuyển dịch sang phương tiện lấy phần mềm làm trung tâm. Sự phát triển này đã đặt nền móng cho cái mà ngày nay được biết đến rộng rãi với tên gọi Phương tiện được Định nghĩa bằng Phần mềm (SDV).

Sự chuyển đổi từ phần cứng sang phần mềm được dẫn dắt bởi khuôn khổ CASE giờ đây đã phát triển thành một cam kết toàn diện đối với SDV. Ngày nay, phần mềm không chỉ là một phần bổ sung, mà còn là động lực định hình tương lai của ngành sản xuất ô tô toàn cầu.

Các nhà phân tích dự đoán thị trường SDV sẽ tăng trưởng theo cấp số nhân vào năm 2025 nhờ những tiến bộ trong Trí tuệ Nhân tạo (AI), kết nối rộng rãi và trên hết là nhu cầu ngày càng tăng của người tiêu dùng đối với các phương tiện thông minh và có thể nâng cấp liền mạch. Ba yếu tố chính đang định hình sự chuyển đổi toàn cầu này: nền tảng kỹ thuật, chuyển đổi tổ chức và kỳ vọng thị trường đang thay đổi.

Về cốt lõi, SDV coi phần mềm là sản phẩm chính, cho phép các tính năng như cập nhật qua mạng, trải nghiệm cá nhân hóa trên xe và khả năng tự động. Nhưng để hiện thực hóa lời hứa đó đòi hỏi phải xem xét lại cách thức thiết kế xe, từ khái niệm ban đầu cho đến quá trình phát triển sau bán hàng.

SDV cũng đòi hỏi một sự thay đổi cơ bản về cách thiết kế, phát triển và bảo trì xe. Để hỗ trợ sự chuyển đổi này, ngành công nghiệp đang chuyển dịch từ kiến trúc Điện/Điện tử (E/E) truyền thống sang hệ thống phân vùng tập trung được hỗ trợ bởi Máy tính Hiệu suất Cao (HPC). Sự chuyển đổi này thúc đẩy khả năng mở rộng đồng thời giảm đáng kể độ phức tạp của hệ thống.

Về bản chất, SDV trở thành nền tảng kỹ thuật số có thể tùy chỉnh, phát triển thông qua các bản cập nhật phần mềm dựa trên đám mây. Sự phát triển liên tục này cho phép cải thiện xe ngay cả sau khi đã bán, duy trì và thậm chí tăng giá trị theo thời gian.

Nền tảng kỹ thuật

Sự chuyển đổi này mang lại những lợi ích đáng kể: kiến trúc phân vùng giúp giảm độ phức tạp của hệ thống dây điện tới 30%, giảm trọng lượng xe và đơn giản hóa việc tích hợp các hệ thống chính như Hệ thống Hỗ trợ Người lái Tiên tiến (ADAS), Hệ thống Thông tin Giải trí Trên xe (IVI) và hệ thống tin học viễn thông.

Nhưng sự chuyển đổi này không chỉ đơn thuần là về mặt kỹ thuật. Điều này đòi hỏi một sự chuyển dịch văn hóa song song. Các nhóm phát triển ô tô ngày càng phải áp dụng các phương pháp linh hoạt, đa chức năng, hợp tác chặt chẽ hơn với các công ty khởi nghiệp công nghệ thay vì các dây chuyền sản xuất truyền thống.

Trong những trường hợp này, việc phát triển phần mềm không chỉ dừng lại ở giai đoạn bắt đầu sản xuất (SOP). Trong kỷ nguyên SDV, phần mềm đòi hỏi phải bảo trì liên tục và cải tiến lặp đi lặp lại, không chỉ trên các mẫu xe mà còn trên toàn bộ danh mục thương hiệu. Chu kỳ phát triển liên tục này rất cần thiết để cung cấp các bản cập nhật, đổi mới và sửa lỗi trong thời gian dài sau khi xe lăn bánh.

Đổi mới và đột phá về phần cứng

Hệ thống trên chip (SoC) đa miền thế hệ tiếp theo của ô tô được thiết kế để xử lý nhiều khối lượng công việc quan trọng trong một chip duy nhất. Các công ty lớn trong ngành, chẳng hạn như Qualcomm, NVIDIA và Renesas, đã ra mắt các SoC hàng đầu như Snapdragon Ride Flex, NVIDIA Drive Thor và Renesas R-Car X5H. Các chip này hỗ trợ nền tảng điện toán tập trung và các tính năng tiên tiến như Lái xe Tự động (AD), Hệ thống Hỗ trợ Người lái Tiên tiến (ADAS) và Buồng lái Kỹ thuật số, bao gồm cả Hệ thống Thông tin Giải trí Trên xe (IVI), cho phép các Nhà sản xuất Thiết bị Gốc (OEM) phát triển hệ sinh thái SDV mạnh mẽ. Họ sử dụng các cơ chế cô lập để đảm bảo rằng các lỗi trong một miền không ảnh hưởng đến các miền khác. Việc phát triển các hệ thống như vậy đòi hỏi phương pháp thiết kế đồng bộ phần cứng-phần mềm, mang lại một số lợi ích:

Phần cứng thiết lập nền tảng cho việc cô lập, hiệu suất và chứng nhận an toàn.

Phần mềm tạo điều kiện thuận lợi cho việc quản lý tài nguyên động, bảo mật và tuân thủ quy định.

Các SoC mới nhất cho phép Các giải pháp hiệu suất cao, tiết kiệm năng lượng được thiết kế riêng cho SDV. Trong khi các cải tiến về phần cứng tạo nền tảng cho các hệ thống có yêu cầu quan trọng hỗn hợp, thì các khuôn khổ phần mềm lại đóng vai trò thiết yếu trong việc trừu tượng hóa độ phức tạp, đảm bảo tính di động trên nhiều nền tảng.

Ảo hóa: Bước đột phá

Trong quá trình phát triển Xe được Định nghĩa bằng Phần mềm (SDV), ảo hóa đã nổi lên như một yếu tố then chốt, giúp định nghĩa lại cách thức phần mềm được hình thành, thử nghiệm và triển khai.

Các phương pháp tiếp cận kỹ thuật ưu tiên đám mây ngày nay, cùng với "chu kỳ vòng lặp lớn" - một vòng phản hồi liên tục từ ý tưởng đến sản xuất và ngược lại - đã mở ra một phương pháp luận chiến lược được gọi là "chuyển sang trái". Phương pháp này đẩy nhanh tiến độ phát triển bằng cách chuyển việc thử nghiệm và xác thực sang các giai đoạn trước đó trong vòng đời phần mềm. Quan trọng là, nó cho phép tiến triển ngay cả khi phần cứng nguyên mẫu chưa có sẵn.

Bằng cách áp dụng công nghệ ảo hóa và container hóa, các nhà phát triển có thể xây dựng và tinh chỉnh phần mềm song song với thiết kế phần cứng. Một trong những công cụ mạnh mẽ nhất trong quá trình này là bản sao kỹ thuật số, một bản sao ảo của một phương tiện hoặc hệ thống cho phép mô phỏng, phân tích và tối ưu hóa hành vi của xe trong thế giới thực.

Ảo hóa tách phần mềm khỏi phần cứng vật lý, cho phép các nhà phát triển sử dụng Bộ Điều khiển Điện tử Ảo (vECU) để mô phỏng các tương tác phần cứng. Điều này làm giảm sự phụ thuộc vào các nguyên mẫu vật lý, giảm đáng kể chi phí phát triển và rút ngắn chu kỳ sản xuất.

Hơn nữa, ảo hóa cải thiện chất lượng và bảo mật. Việc phát hiện sớm lỗi dẫn đến các bản phát hành ổn định hơn, và việc cô lập hệ thống đảm bảo các lĩnh vực quan trọng về an toàn (như ADAS) được bảo vệ khỏi các lỗ hổng tiềm ẩn trong các lĩnh vực không quan trọng (như thông tin giải trí).

Tóm lại, ảo hóa không chỉ là một công cụ hỗ trợ, mà còn là một công cụ chiến lược. Nó biến quá trình phát triển SDV thành một quy trình linh hoạt, có khả năng mở rộng và tiết kiệm chi phí, thu hẹp khoảng cách giữa ý tưởng và sản xuất với tốc độ chưa từng có.

Phần mềm trung gian: Người hùng vô hình

Về cơ bản, các hệ điều hành thời gian thực (RTOS) như QNX RTOS, Green Hills INTEGRITY RTOS hoặc đang được chú ý là Zephyr RTOS nguồn mở mang lại hiệu suất xác định và khả năng phân vùng mạnh mẽ, lý tưởng cho các chức năng quan trọng về an toàn. Các tiêu chuẩn như AUTOSAR Classic và AUTOSAR Adaptive cho phép phát triển theo mô-đun, có khả năng mở rộng cho cả ECU nhúng và các lĩnh vực điện toán hiệu năng cao, hỗ trợ các ứng dụng từ điện tử thân xe đến lái xe tự động.

Sự phát triển của SDV được xây dựng trên một hệ sinh thái phần mềm trung gian đa dạng và nhiều lớp, với mỗi thành phần đóng một vai trò cụ thể trong các yêu cầu về hiệu suất, an toàn, tính linh hoạt và khả năng mở rộng.

Ở mức độ trừu tượng cao nhất, các ngăn xếp SDV toàn diện đang nổi lên. Nvidia Drive OS là một ngăn xếp phần mềm trung gian cấp sản xuất, kết hợp nền tảng dựa trên Linux với hỗ trợ ảo hóa, lập lịch thời gian thực và tích hợp GPU sâu để hỗ trợ các khối lượng công việc lái xe tự động, nhận thức và hợp nhất cảm biến.

Cùng nhau, các công nghệ phần mềm trung gian này tạo thành xương sống của cuộc cách mạng SDV – cho phép tính mô-đun, khả năng nâng cấp qua mạng, tuân thủ an toàn và tích hợp đa miền trên các kiến trúc xe ngày càng phức tạp.

Trong bối cảnh phân mảnh này, sự hợp tác trở nên thiết yếu. Các nền tảng nguồn mở, các tiêu chuẩn phần mềm trung gian dùng chung và các liên minh liên ngành đang nổi lên như những công cụ hỗ trợ mạnh mẽ. Chúng giúp thu hẹp khoảng cách, đẩy nhanh quá trình phát triển và thúc đẩy đổi mới ở quy mô lớn.

Dựa trên nền tảng này, một loạt các hệ điều hành dựa trên Linux mở rộng tính linh hoạt và khả năng mở rộng sang các trường hợp sử dụng rộng hơn. EB corbos Linux, do Elektrobit phát triển, và Hệ điều hành In-Vehicle của Red Hat cung cấp các nền tảng nguồn mở, được chứng nhận an toàn, tối ưu hóa cho việc tích hợp container và đám mây. Trong khi đó, Android Automotive OS (AAOS) và Automotive Grade Linux (AGL) đưa Linux vào lĩnh vực thông tin giải trí và dịch vụ kết nối, cho phép phát triển và tích hợp ứng dụng nhanh chóng.

Hợp tác so với cạnh tranh: Nhánh chiến lược cho các OEM

Hệ sinh thái Phương tiện được Định nghĩa bằng Phần mềm (SDV) được định hình bởi sự tương tác phức tạp của các bên liên quan, mỗi bên mang lại những thế mạnh riêng và phải đối mặt với những thách thức riêng. Các OEM truyền thống cung cấp quy mô sản xuất nhưng đôi khi gặp khó khăn trong việc phát triển và tích hợp phần mềm. Các công ty công nghệ hàng đầu xuất sắc trong cơ sở hạ tầng đám mây và AI nhưng có thể thiếu kinh nghiệm với phần cứng và hệ thống nhúng cấp độ ô tô. Trong khi đó, các nhà cung cấp Cấp 1 đóng góp chuyên môn sâu rộng và các thành phần cốt lõi, nhưng vẫn phải vượt qua các ngăn xếp phần mềm phân mảnh và các rào cản tích hợp.

Trong bối cảnh phân mảnh này, sự hợp tác trở nên thiết yếu. Các nền tảng nguồn mở, các tiêu chuẩn phần mềm trung gian dùng chung và các liên minh liên ngành đang nổi lên như những yếu tố hỗ trợ mạnh mẽ. Chúng giúp thu hẹp khoảng cách, đẩy nhanh quá trình phát triển và thúc đẩy đổi mới ở quy mô lớn.

Trong bối cảnh này, các nhà sản xuất ô tô đang đứng trước ngã ba đường chiến lược: tự xây dựng nền tảng phần mềm độc quyền, vốn tốn kém, phức tạp nhưng được kiểm soát hoàn toàn, hoặc áp dụng hệ sinh thái cộng tác cung cấp cơ sở hạ tầng dùng chung, triển khai nhanh hơn và chuẩn hóa. Không có câu trả lời chung cho tất cả. Thành công nằm ở sự rõ ràng về mục đích, sự xuất sắc trong thực thi và sự phù hợp với tầm nhìn chiến lược dài hạn.

Cùng nhau, những đổi mới này đang định hình lại trải nghiệm trên xe hơi - giúp xe tự lái (SDV) không chỉ thông minh hơn mà còn trực quan hơn, sống động hơn và đáp ứng tốt hơn nhu cầu cá nhân.

Xu hướng mới nổi

Các hệ thống này không chỉ phản hồi yêu cầu mà còn chủ động thích ứng với hành vi của người dùng, điều chỉnh cài đặt và sở thích trong cabin theo thời gian thực. Intellias đã tích hợp AI SoundHound vào bản demo IntelliKit của mình dưới dạng trợ lý AI tự tạo dựa trên giọng nói, như một phần trong sự hợp tác của họ.

Các nền tảng đa phương tiện đang phát triển để hỗ trợ giải trí và kết nối được cá nhân hóa. Intellias cũng đã hợp tác với 3SS để tích hợp nền tảng đa phương tiện 3Ready vào bản demo IntelliKit, giới thiệu các tính năng thông tin giải trí thế hệ tiếp theo.

Thực tế tăng cường (AR) cũng đang dần được ứng dụng vào buồng lái xe, nâng cao nhận thức và tương tác của người lái. Các công ty như Basemark và Harman đang tiên phong trong các giải pháp dựa trên AR, phủ thông tin ngữ cảnh trực tiếp lên kính chắn gió hoặc bề mặt màn hình.

Trong lĩnh vực UI/UX và Giao diện Người-Máy (HMI), sự cạnh tranh đang ngày càng gay gắt giữa các nhà cung cấp ô tô truyền thống và những công ty mới gia nhập ngành công nghiệp trò chơi và phần mềm. Các nền tảng như Kanzi, Qt, Altia, CGI và DISTI đang được Unity và Unreal Engine bổ sung, mang đến đồ họa sống động và khả năng kết xuất thời gian thực. Ví dụ: Unreal Engine cho phép trải nghiệm mới mẻ trên xe thông qua sự hợp tác với Qualcomm.

Khi các thiết bị di động (SDV) phát triển thành nền tảng kỹ thuật số thông minh, trải nghiệm người dùng (UX) và khả năng đa phương tiện đang trở thành trọng tâm của sự khác biệt và tạo ra giá trị.

Cuộc cách mạng SDV không chỉ là việc xe hơi trở nên thông minh hơn. Nó còn là việc định hình lại toàn bộ ngành công nghiệp, các công cụ, mốc thời gian, nhân tài và các đề xuất giá trị. Xe được định nghĩa bằng phần mềm đại diện cho sự hội tụ của phần cứng, phần mềm và đám mây thành một nền tảng duy nhất, phát triển ngay cả sau khi xe đã lăn bánh trên đường.