隨著汽車電子電氣架構的演進，汽車開發者致力于提供先進駕駛輔助系統（ADAS）、車載信息娛樂系統（IVI）、電氣化動力系統和自動駕駛等功能，也因此正面臨著代碼日益復雜的挑戰。為了滿足這些不斷演進的消費者需求，計算必須變得更加集中化，而軟件對實現這個目標至關重要。
為了快速無縫地滿足當今軟件定義汽車的需求，一個標準化的框架必不可少。
近日，Arm召開媒體分享會，宣布推出新的軟件架構和參考實現——面向嵌入式邊緣的可擴展開放架構SOAFEE（Scalable Open Architecture for Embedded Edge），以及兩款新的參考硬件平臺，旨在加速實現汽車產業軟件定義的未來。
SOAFEE如何改變軟件定義的未來
軟件定義可以理解為，由軟件啟動和控制一個特定的功能，但一個完整的軟件定義還必須包含對底層硬件的抽象化，從而實現同樣的軟件在不同的硬件上都能順暢運行。
“SOAFEE是一套新的軟件架構和開源參考實現，既可滿足汽車的實時和安全需求，又能充分利用基于云原生開發的優勢。” Arm汽車和物聯網事業部副總裁Chet Babla強調，SOAFEE是以Arm Project Cassini中的SystemReady 開放標準為基礎，來實現底層硬件的抽象化。
SOAFEE——面向嵌入式邊緣的可擴展開放體系結構（圖源：Arm）
另外，軟件定義還必須要能具備不斷升級和更新的能力，而且是要以云端技術作為開發和構建的基礎，為整個產業鏈帶來非常顯著的益處。不難理解，SOAFEE框架能夠增強經過驗證的云原生技術，這些技術可以與汽車應用中必需的實時和安全功能一起大規模協作，同時也能讓其他實時和安全關鍵型的應用受益。
在云端，SOAFEE不只會去構建相同的軟件環境，同時也會構建虛擬的硬件環境Virtual ECU，以確保云端與終端間的一致性。另外，SOAFEE將編排器改進成為能夠處理功能安全及實時需求的軟件模塊。從上述設計和特性來看，SOAFEE有望成為推動軟件定義汽車的重要技術架構。
軟件定義的未來需要云原生技術（圖源：Arm）
從當前行業發展來看，產業的快速發展需要汽車新應用的開發也盡可能實現快速和無縫，對開發者提出了新的要求。SOAFEE的即時可用性能夠助力云開發者利用其專業知識，為基于 Arm 技術構建的移動出行的未來做出貢獻。
汽車領域，軟件定義的功能將提供安全的、新的車載體驗和功能，以滿足消費者的需求和預期，為主機廠、Tier1廠商、軟件廠商以及云服務提供商開啟新的收入來源以及與客戶互動的機會。有數據顯示，軟件定義的實現可為車廠創造每臺車多達2600-7500美金的額外利潤。對IC設計及軟件供應商而言，可以更好地實現產品的差異化，同時軟件定義也會讓更多的云端應用開發者加入汽車創新的行列。消費者也會更滿意定制化的汽車功能及使用體驗。
盡管軟件定義汽車的價值顯而易見，但也能看到其中對軟件的要求和其它技術挑戰。
軟件定義汽車的需求：首先，軟件必須要具備可移植性，一份軟件要能夠在不同的硬件當中去執行；第二，軟件必須以云端的技術來開發構建和升級，讓整個軟件的開發和維護成本能夠降到最低；第三，由于汽車產業的特殊要求，軟件定義汽車的軟件必須能夠處理實時性、功能安全以及保密的要求；最后，軟件必須要去符合開放式的架構，因為開放式的標準才能創造更大的生態系統，讓所有人都能參與其中。
除了設計上必須具備符合不同要求和多項強制功能外，還需要提供數百個功能選項，其可能變量會以幾何倍數擴增。對習慣于傳統汽車開發模式的車廠來說，這是相當重大的改變。傳統上，每輛汽車的電子控制單元（ECU）都已搭載了精密編程的軟件棧，而且針對硬件與軟件往往也經歷過嚴格的安全評估。隨著域控制器與區域控制器的導入，現在汽車的硬件架構已出現變化，它們往往需要構建在域控或區控運行多項功能、性能更強大的微處理器上。因此，行業需要一套可以進行大規模開發、測試與提供各項功能的方法，將干擾與相互依賴性降到最低。
Babla強調，SOAFEE能夠去滿足所有的這些需求，并且為實現軟件定義汽車打下基礎。對于SOAFEE的推出初衷及其價值和意義，他從消費者、產業鏈等多個角度進行了分享：
首先，消費者對汽車的需求越來越多，比如聯網功能、自動輔助駕駛功能以及電力系統性能提升等，這些復雜的功能和服務已經超過了傳統分散式ECU及MCU系統架構的服務范疇。因此，在硬件方面，集中式計算平臺將會是未來的主流。與此同時，實現這些復雜功能的軟件也隨之越來越復雜，軟件開發和維護的成本會變得非常高，因此利用云原生技術去改進軟件的開發、構建、管理、更新的效率變得越來越重要。
其次，從產業鏈發展趨勢來看，主機廠和Tier1廠商都認識到，隨著汽車軟硬件越來越復雜和先進，他們必須掌握更多的軟硬件技術才能滿足市場的需求，從而創造自身價值。車輛的差異化將從車輛的換代升級、或在銷售渠道選擇發動機規格與信息娛樂系統，轉變成在整車的生命周期中一路保持領先的能力。因此，目前車廠和一級供應商在軟件開發方面不斷投入，甚至去主導IC的設計，這些改變在過去是很難想像的。
總體來看，主機廠和一級供應商在軟硬件方面的投入有很多重復的部分，因此為了增進整個投資的效率，如果能夠有一個統一的軟件定義汽車平臺作為大家開發的基礎，讓產業鏈企業能夠在這個統一的平臺上去進行差異化功能和服務的開發，將會使所有產業鏈中的企業和用戶受益。
對于選擇在此時推出此軟件平臺的時間節點，Babla回答：“汽車產業正處于一個關鍵拐點，整個供應鏈，從IP設計商到汽車制造商，都在進行重新驗證和定義。汽車產業期待Arm及其生態系統幫助加快實現軟件定義未來的愿景。憑借Arm在產業供應鏈上的獨特地位，我們主導了這項開發合作，針對汽車應用的安全和實時需求，設計和提供標準、軟件和開發者資源以及專用的處理平臺。”
SOAFEE是汽車制造商、系統集成商、半導體、軟件和云技術領先企業等攜手合作的結晶，為軟件定義汽車開發了基于開放標準的新架構。此外，由這些領先企業組成的專家小組還為SOAFEE定義了參考實現，并將其作為免費的開源軟件，實現廣泛原型設計、工作負載探索和早期開發。Arm與領先的商用解決方案供應商攜手合作，以最大限度地提高兼容性，并為功能安全設計提供更快的途徑。
目前，SOAFEE的第一個版本已經開放下載，包含了啟動云原生的所有基本模塊，所有相關的信息都可以在此鏈接SOAFEE · GitLab （arm.com）中找到。同時，硬件參考平臺也已經開放預訂。
軟件定義汽車趨勢下，給硬件帶來了哪些挑戰？
軟件定義汽車雖然可以定期更新，它的基本硬件，包括傳感器、運算模塊、資料總線與其它隨車輛出廠搭載的技術，則不太可能改變。這帶來的挑戰在于如何提供一個硬件平臺，使其擁有足以處理還未發生的復雜使用場景所需的運算力、彈性與容量？
汽車原本的產品周期就相當長，一臺汽車動輒使用 10年也并非罕見，目前已經有許多相關廠商為此規劃高耐用性的產品或是使用更容易置換與維護的模塊化設計，雖然汽車仍會由于各種原因不得不在產品平均使用年限前報廢，不過隨著軟件定義帶來的持續功能提升，未來汽車的使用平均年限勢必會延長， Arm認為接下來軟件定義汽車將需要確保硬件能夠維持 10年以上的可靠性。以軟件為中心的設計方法意味著開發模式的改變以及持續可靠的硬件能力。
可以簡單理解為，軟件定義汽車產業勢必將硬件轉向能夠執行更復雜功能、性能更強且升級更容易的微處理器和車用芯片等硬件產品。
由于軟件定義汽車的重要性，Arm早就規劃一系列針對車用電子的高度安全性產品，同時應對車用領域的各項不同需求，提供包括 CPU、GPU、 ISP等車規安全性版本。Arm的車用CPU、GPU與ISP等系列產品帶來了汽車在功能安全與虛擬化方面所需的性能與功能，讓汽車軟件開發者實現工作負載隔離以及獲得云原生軟件開發的體驗。軟件定義汽車的確需要龐大的生態系統的支持，包括商業與開源軟件供應商、應用的開發廠商、云計算服務供應商，以及各種工具與服務。
同時，Arm還與行業伙伴共同開發了兩款不同用途的硬件參考平臺：一個是工程開發平臺 ADLink AVA Developer Platform，另一個是可以聯結車載系統的實車測試用平臺ADLink AVA-AP1。二者都具備三個高速的擴充接口，用來增加不同目地的處理器，例如GPU或ML加速器等。通過兩款新的參考硬件平臺，汽車產業能夠在產品商業化之前，在基于Arm架構的高性能芯片上進行工作負載對算力需求的探索和測試
寫在最后
軟件定義汽車離不開龐大的生態系統的支持，包括商業與開源軟件提供商、應用程序開發廠商、云服務提供商，以及各種工具與服務。得益于Arm在軟硬件協同領域的獨特地位，汽車產業將目光投向了Arm。除了AWS、ADLink、Ampere與CARIAD外，這項計劃已經獲得整個供應鏈中領先企業的廣泛支持，包括Apex.AI、Continental、Green Hills Software、Linaro、Marvell、MIH聯盟、紅帽、SUSE、Woven Planet、Zing Robotics等。
Arm與伙伴們緊密合作，基于多年來在汽車、物聯網、云與移動設備領域的累積，為汽車行業帶來革命性的進展，并持續推動創新。綜合來看，Arm生態系統已準備就緒，迎接軟件定義汽車的挑戰，并已做好準備來支持當前車輛的開發與未來的升級。
