随着汽车不断向智能化、网联化方向发展，以单片机为核心的传统分布式电子电气架构已经很难满足未来智能汽车产品的开发需求。因此，汽车电子电气架构从传统分布式架构正在朝向域架构、中央计算架构转变，而集中化的EE架构是实现软件定义汽车重要的硬件基础。
软件层面上，由于软件迭代周期越来越短，汽车软件架构也逐步由面向信号的架构向面向服务的软件架构升级，以更好实现软硬件解耦与软件快速迭代。
目前汽车软件在智能汽车软硬件架构中自下而上可分为系统软件、功能软件、应用软件三类，软件已成为当前智能汽车差异化的关键。
智能汽车软硬件架构概览
车载操作系统是汽车软件的核心，可分为狭义OS和广义OS；
狭义OS：指OS内核，又称为“底层OS”，提供操作系统最基本的功能，负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统，决定着系统的性能和稳定性，是系统软件层的核心。
广义OS：指控制和管理车载硬件和车载软件资源的程序系统集合，在汽车软件架构中起到承上启下的作用，不仅为上层应用的实现提供了高效、稳定环境的支持，也是各类应用调度底层硬件资源的“桥梁”。在汽车软硬件架构中，广义OS指系统软件层（包括硬件抽象层、OS内核、中间件组件）与功能软件组成的软件集合。
广义OS 与狭义 OS
对于车企而言，自研OS内核成本高，更多地是在现有内核的基础上开发形成各自研自动驾驶OS。
目前自动驾驶OS内核竞争格局较为稳定，主要包括QNX、Linux、Android（基于Linux开发）、VxWorks、WinCE 等。因打造全新OS 需要花费太大的人力、物力，目前基本没有企业会开发全新的OS内核。当前，无论是Waymo、百度、特斯拉、Mobileye，还是一些自动驾驶初创公司、车企，所谓的自研自动驾驶OS（属于广义OS），都是指在上述现成内核的基础之上自研中间件和应用软件。由于各内核存在差异，车企在选择OS内核时，主要考虑安全性、可靠性、开放性、可扩展性、易用性及成本等因素，再结合自己的需求及能力体系来做权衡。例如，实时性、安全性好的RTOS（Real-time OS，实时OS），如QNX、RT Linux等，车企会优先考虑运用到对实时性、功能安全要求更高的驾驶域；而对应用生态丰富度要求高的座舱域，车企可以在Linux、Android等开放性好的内核基础上打造座舱域OS。
各OS内核比较
根据对OS内核改造程度不同，车企自研车载操作系统可大致分为三类：
定制型操作系统：指在基础型操作系统之上进行深度定制化开发，覆盖系统内核层到应用程序层，最终实现座舱系统平台或自动驾驶系统平台。定制型操作系统研发成本高、开发难度大，一般需要车企进行大量、长期的投入，如特斯拉Version、大众VW.OS、Google基于Linux打造的Android、华为鸿蒙OS、AliOS 等均属于自研的定制型操作系统。
ROM型汽车操作系统：基于Linux或Android进行有限的定制化开发，不涉及系统内核更改，一般只涉及汽车服务、车辆服务以及应用程序等内容的修改。此类操作系统研发难度相对较低，大部分主机厂一般都选择开发ROM型操作系统，例如奔驰MBUX、宝马iDrive、蔚来NIO OS、小鹏Xmart OS等。
超级汽车APP：又叫手机映射系统，即把手机屏幕内容映射到中控大屏，通过整合地图、音乐、社交、语音等功能为一体来满足车主需求的APP，如苹果 CarPlay、谷歌 Android Auto、百度 CarLife、华为 Hicar 等。
车企自研操作系统
国内外厂商在选择底层OS方面存在差异。从发展动向来看，主机厂一方面力图掌握智能汽车底层软件和硬件的控制权，更倾向中立的操作系统；一方面开展各种合作，利用开源软件组织，减少开发周期和成本。Linux 基金会在 2012 年启动了开源项目 Automotive Grade Linux （简称AGL），此项目的最终目标是提供满足安全关键系统的功能安全，从而服务自动驾驶应用。按照AGL的设想，未来成员企业可以共享70%的代码，另外30%则是不同品牌厂商进行差异化开发，从而保障各自的商业化利益，目前 AGL 成员已超过100家。由于 QNX 的高安全性以及 Linux开源、免费等优势，国外车厂大多选择 QNX 与 Linux 作为底层操作系统进行开发；由于国内Android 应用生态更好，国内车企以及造车新势力大多基于 Android 定制操作系统。
国内外车企ROM型操作系统对底层OS的选择不同
Android内核相较QNX与Linux在某些方面具备独有的优势。
1> 从架构来看，Android的硬件抽象层对Linux内核驱动程序进行了封装，把对硬件的支持分成了两层，一层放在用户空间（User Space），一层放在内核空间（Kernel Space），其中硬件抽象层运行在用户空间，而Linux内核驱动程序运行在内核空间。Linux作为宏内核，把对硬件的支持和管理全部放在内核空间中，而复杂的内核结构会带来稳定性较差的问题；QNX作为微内核，内核中只有最基本的调度、内存管理，驱动、文件系统等，但频繁的系统调用与信息传递会使OS的运行效率较低。Android内核居于QNX与Linux之间，较Linux有更好的稳定性，较QNX有更高的效率。
2> Android之所以在用户空间新建一个HAL层（指硬件抽象层）来支持硬件设备，是由于Android使用的开源协议是Apache License，此协议比较宽松，其允许开发者获取并修改了源码之后，不用把源码公开出来。而Linux使用的开源协议是GPL，它的要求和限制较多，其中要求开发者添加或修改了源码之后，必须把添加或修改后的代码公开出来。HAL层保护了开发厂家的利益，但脱离了Linux的开源。安卓是开放的，但不是开源的，这也是为什么把安卓从Linux分出去的主要原因。
Android 内核架构
未来Android在座舱OS的占有率有望提升。目前座舱的操作系统可以分为三大类：（1）QNX；（2）Linux类，包括像特斯拉这样的Linux直改、车规级Linux的AGL、GENIVI联盟（更名为COVESA）；（3）Android类，包括了国内Android直改，以及Google特别为车载推出的AAOS。
由于Android OS具备独有的优势，同时国内Android应用生态较好，未来在座舱OS 的占有率有望提升。由于QNX的定制修改都需要Blackberry来做，BSP需要为硬件定制，具备QNX应用开发能力的开发者数量较少，未来QNX在座舱OS的占有率或将下降。
车载操作系统将逐步由座舱OS向整车OS演进。很多汽车OS厂商是从车机OS入局的，如苹果CarPlay、百度CarLife、华为Hicar等，过去手机芯片、OS和应用生态均优于汽车，因此将手机功能映射到汽车中控可以满足车主对娱乐的需求。随着汽车芯片以及软件生态的发展，当前汽车操作系统已步入座舱OS阶段，未来随着座舱域与自动驾驶域的融合，座舱OS将进一步向整车OS迈进。在2020年初，斑马智行提出了AliOS操作系统演进三部曲战略，即智能车机操作系统、智能座舱操作系统、智能整车操作系统。如今斑马智行已经进入到了座舱OS阶段，下一阶段将重点布局智能整车OS，以“OS+AI+芯片”为智能汽车决策核心，在操作系统层面推进汽车分布式智能向整车智能逐渐迈进。
车载操作系统将经历车机OS-座舱 OS-整车OS的发展历程
车企加大自研操作系统投入力度，行业规模有望持续增长。由于自研操作系统可以缩短中间件、应用软件等软件开发周期，并有助于生态的建立以及软件的持续迭代，各车企对实现车载OS自主可控的诉求愈发强烈。今年年初丰田汽车宣布计划于2025年推出自研的Arene操作系统；大众集团计划到2025年将自研车载软件比例提升至60%；梅赛德斯-奔驰预计将于2024年发布自研的MB.OS操作系统完整版。根据麦肯锡数据，2020年全球广义操作系统市场规模为200亿美元，2025年约370亿美元，到2030年预计可达500亿美元，可见未来近10年内操作系统市场具有较大的增长空间。
全球广义操作系统市场规模（亿美元）
随着智能汽车功能复杂度的不断提升，单车软件授权费价值有望持续提升。智能汽车软件的商业模式是“IP+解决方案+服务”的模式，Tier1软件供应商的收费模式包括：（1）一次性研发费用投入，购买软件包，比如ADAS/AD算法包；（2）单车的软件授权费用（License），Royalty收费（按汽车出货量和单价一定比例分成）；（3）一次性研发费用和单车License打包。若不考虑复杂度极高的自动驾驶软件，目前单车软件IP授权价值量大致在2-3千元左右。未来随着智能汽车功能以及操作系统的复杂度不断提升，单车软件授权费价值有望持续攀升，这也为Tier1软件供应商带来了机遇。
车载软件的单车软件IP授权费估算
