在当今汽车科技领域,软件已成为驱动汽车创新和发展的核心力量。随着智能驾驶、智能座舱逐渐成为车型标配,关于智能汽车的底层核心技术的讨论也经久不息,其中,芯片和操作系统分别被看作是硬件和软件中的基础平台。
操作系统的重要性毋庸多言,它不仅是连接车辆硬件与软件应用的关键纽带,更是实现汽车自动驾驶、智能座舱等高级功能的基础。一款优秀的汽车操作系统能够提升车辆的性能、安全性和用户体验,从而在激烈的市场竞争中占据优势。
在这一领域,BlackBerry QNX 凭借其在安全性和可靠性上的优势,占据着重要的市场份额,几乎与所有车企之间直接或通过 Tier1 间接达成了合作。
"QNX 在座舱域的市占率最高,可以达到 99%,智驾域的份额能够达到 60% 左右。"BlackBerry QNX 大中华区首席代表董渊文在接受汽车观察采访时介绍。
智能汽车像是一堆电脑组成的网络系统
QNX 公司于 1980 年在加拿大渥太华成立,最初专注于嵌入式实时操作系统(Real Time Operating System),主要应用于工控、医疗、航空航天等领域。上世纪末,QNX 公司进入汽车电子领域,从娱乐信息系统起步,逐步拓展到车联网、全液晶仪表、智能数字座舱、自动辅助驾驶、车身域控制器等多个方面。
" 软件定义汽车 " 成为行业共识之后,汽车的核心技术架构也发生了改变,在智能化核心技术方面,从下往上依次是芯片硬件、操作系统、中间件、算法和应用、数据和云共五层结构组成。除了芯片层外,其余四层均是通过软件实现的。
BlackBerry QNX 操作系统处于第二层,是连接底层芯片和上层算法与应用的桥梁。
QNX 系统采用了微内核架构,采用模块化设计,模块与模块之间弱耦合,采用标准的 POXIS 接口标准,符合 PSE54 标准,这种架构将内核的功能精简到最小,只提供最基本的服务,如进程管理、内存管理和中断处理等,运行速度快,且稳定性高。由于其微内核架构和任务调度算法,QNX 系统能够快速响应各种外部事件,如传感器数据的采集和处理、车辆控制指令的执行等。在汽车电子领域,QNX 通过了道路车辆功能安全标准 TUV 莱茵 ISO26262 ASIL D 最高等级功能安全认证和车辆网络信息安全 ISO/IEC21434 认证,并且符合 WP.29 网络信息安全标准。
与之相对的 Linux 是基于宏内核的操作系统,在使用时需要对内核进行裁剪,并且难以满足功能安全要求。
QNX 系统中的虚拟化技术(hypervisor)是其核心组成部分,它允许在同一硬件平台上同时运行多个不同的操作系统,实现了硬件资源的高效利用。Hypervisor 上可以同时运行多个操作系统,这使得 QNX 系统和安卓系统等可以在一颗芯片上运行,从而实现一芯多屏。
不同的操作系统承载不同的功能,满足汽车不同域的需求。在座舱域中,全液晶仪表、AR-HUD、HVAC、环视、倒车影像、DMS、CMS 和辅助驾驶等对实时性、安全性和可靠性要求极高的领域,通过最高等级 ASIL D 功能安全标准的 QNX 是首选。而在对实时性要求更低的中控及后排信息娱乐系统领域,QNX 则与 Android、Linux 是合作关系:芯片上运行 QNX 的 Hypervisor,再上面一层运行 Android,负责中控和娱乐屏,并且 QNX 的 Hypervisor 本身也通过了 TUV 莱茵 ISO26262 ASIL D 功能安全认证。
在智驾领域,对交互的实时性和稳定可靠性要求比座舱更高。因此 QNX 拥有天然的优势,可以说,智驾等级越高,越离不开 QNX。早在 2020 年,小鹏 P7 车型中,就全球首发了基于英伟达 Xavier 和 QNX 的自动辅助驾驶控制器,并通过了 TUV 莱茵 ISO26262 ASIL D 的最高等级功能安全认证。
车载操作系统是否会如电脑和手机操作系统一样,由微软、Android 等几家巨头所垄断?董渊文的答案非常明确:" 肯定不会。智能汽车就像是一堆电脑组成的网络系统,内部有众多的域和控制单元,每个‘电脑’对功能安全、网络信息安全、生态的要求都不同,因此往往会搭载很多不同的操作系统来实现不同的功能。"
QNX 就像一颗小螺丝钉
QNX 能够在市场上快速取得成功的另外一大原因是其拥有庞大的朋友圈,整车企业、Tier1、芯片企业都是 QNX 的客户,涵盖智能化产业链的上下游。合作方式也很多:第一种方式是开发授权,即授权客户采用 QNX 开发环境、编译器等进行开发,收取授权费;第二种是技术支持,按需收取开发费;第三种是收取版权费用,按照实际销量收费。
QNX Hypervisor 在国内已经量产了超过 70 个智能座舱项目,在智驾领域,由于功能安全的要求,QNX 同样得到了广泛应用。"QNX 几乎与所有主机厂都有合作,有的是直接与车企合作,有的则是通过 Tier1 间接为车企服务。" 董渊文表示。
越来越多的车企为了灵魂而自研操作系统,这种现象是否会对 QNX 业务造成影响?董渊文解释:" 我们只聚焦在以操作系统为核心技术的细分领域,车企把太多精力放在这类的共性技术上,并不能给消费者带来明显的体验改善,车企更多是在此之上做应用程序或信息娱乐 OS。"
而且,与高算力芯片动辄几百上千美元的售价不同,QNX 系统授权费在每辆车成本中的占比非常低,车企自研并不划算。" 对于一辆 2 万美元左右的汽车,我们开发授权费仅 1-2 美元,占比还不到万分之一。" 董渊文补充道。
除了车企和 Tier1,芯片企业也是 QNX 的核心朋友圈。在 PC 领域有 Windows 和 Intel 的 Wintel 组合,在智能座舱领域也有一个 "QQ 组合 ",即 QNX 和 Qualcomm(高通)。有数据显示,"QQ 组合 " 拿下了 80% 以上的智能座舱份额。
随着英伟达 Thor 索尔平台和高通 Snapdraon ride flex 平台的发布,平台算力被推高至 2000TOPS 级别,舱驾融合的趋势越来越明朗。董渊文介绍,英伟达 Drive Thor 平台里的基础软件是 Drive OS,Drive OS 内部搭载的就是 QNX 经过 ASIL D 等级认证的功能安全系统,高通骁龙 Ride Flex 平台也是如此。
QNX 还与多家国内芯片方案公司展开了合作,包括地平线、瑞芯微、黑芝麻、紫光展锐、芯驰以及联发科等国内芯片公司,涵盖座舱和智驾两大领域。
意想不到的是,其他几大操作系统同样也在 QNX 的朋友圈范围里。关于 QNX 与谷歌 Android、开源的 Linux 以及华为 Harmony OS、阿里 Ali OS 之间的关系,董渊文表示:" 它们和 BlackBerry QNX 不是竞争对手,而是合作关系。QNX 在智能驾驶、智能座舱、大算力网关等方面应用更广泛,信息娱乐用其他系统,我们与他们是互补关系。"
如此庞大的朋友圈,得益于 QNX 的业务聚焦和对边界的把控。董渊文介绍:" 曾经有人建议我们也做中间件业务来获得更大的市场,但后来一想,做中间件岂不是抢了合作伙伴的生意。每个公司都有自己的边界,如果扩张太多,就会踩到别人的边界,原来的朋友就会变成敌人。"
" 我们不像某些巨头拥有广泛的业务范围,我们把自己擅长的小事做好就行了,你可以把 QNX 理解成汽车里一颗很小的螺丝钉,看起来谁都能做,但要做好很不容易,我们已经埋头做了 44 年的螺丝钉了。" 董渊文总结道。
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