特斯拉研发全解析：在软件定义汽车领域领先10年的秘诀
全球整车厂追赶特斯拉研发战略：集中式E/E架构落地，自研操作系统与OTA普及，从芯片到软件与云全栈开发，核心零部件自制战略升级
现代汽车集团上月在全球最大电子与信息技术展会CES上发布了自主开发软件定义汽车（SDV）操作系统（OS）的战略后，业界解读为“为追赶特斯拉而发布的官方宣言”。在通过质量管理已将硬件（HW）水平提升至世界一流水平的情况下，有观点认为，这是将特斯拉作为进军软件（SW）市场的标杆。现代汽车在会上表示，将应用可通过高性能计算机的软件控制全部硬件的“集中式架构”。软件平台的正式部署时间为2025年，量产车应用时间为2026年。
随着全球整车企业加快向SDV转型，特斯拉的研究开发（R&D）方式备受关注。特斯拉早在10年前就打造出了SDV的样本。近期包括现代汽车集团在内的传统整车企业正在尝试的集中式电气电子架构导入、自主操作系统开发、核心零部件自制化等战略，正是当时确立的。
像智能手机一样应用无线更新（OTA）的汽车
特斯拉的研发实力首次凸显要追溯到2012年。当时特斯拉在推出的Model S车型上，业内首次应用了无线软件更新（Over The Air，OTA）。也就是说，为了更新车载软件，无需前往服务中心，而是像手机一样利用Wi-Fi等无线网络。
OTA真正的价值显现，是在Model S上市不到一年就接连发生起火事故、公司面临危机之时。由于车身底盘较低、电池包铺设在底部，路面碎片弹起后极易击穿电池包，引发火灾。特斯拉工程师通过修改悬架控制软件代码，使车身抬高约2厘米。修改后的代码通过实时无线通信进行分发。如果是传统整车企业，往往需要逐一联系车主，通知其前往附近维修站，采用人工方式更换悬架。传统整车企业开始在新车上导入OTA，大约是在此后10年左右的2021年前后。即便到目前为止，OTA也仅被用于导航、车载娱乐等有限领域的更新，尚未像特斯拉那样，将与行驶相关的软件OTA应用到所有车型上。
当然，仅因为特斯拉率先实现OTA，并不足以称其为SDV的领跑者。OTA只是实现SDV的必要条件之一。业界对特斯拉评价甚高的原因，在于其率先构建了集中式电气电子架构。基于这一架构，可以运行自动驾驶、车载娱乐、车联网服务等多种功能的软件。
特斯拉通过2019年上市的Model 3首次展示了集中式架构，这得益于其自行设计的车规级半导体（FSD芯片）。借此，车辆“大脑”——电子控制单元（ECU）的数量被压缩至4个（负责行驶1个、车身控制3个）。在配备最高规格的固件和硬件的基础上，特斯拉通过按次付费方式，用软件解锁更多功能，构建出划时代的盈利模式。
传统内燃机车辆中，ECU数量多则超过100个。以人为喻，相当于手臂、腿部、内脏器官、手指关节等各部位都各自连接着一个大脑。这源于传统整车企业纵向一体化的供应结构。委托代工生产（OEM）企业从一级零部件供应商处以模块（组件）形式获取零部件，每个模块都将硬件与负责控制的ECU打包在一起。整车厂从一级供应商处获取模块后进行最终组装，并检验其能否正常运转。
但作为新兴企业，特斯拉从零部件设计到生产、检验都由自己一手包办。在特斯拉看来，传统整车每个手脚都各自接一个大脑的供应方式反而显得畸形。特斯拉不仅减少了ECU数量，还将控制方式从“按功能”转为“按领域”划分。在此模式下，电子装置的线束（线束总成）作业变得更为简单。减少以人工方式进行的线束工序，不仅可以通过压缩人工成本降低制造成本，还能实现整车轻量化。通过这一方式，特斯拉将Model 3的线束长度（1.5公里）较前代车型削减了一半，而在随后推出的Model Y上又进一步缩短至1公里。
从半导体到车载OS、软件、云服务的全栈布局
特斯拉的另一项竞争力在于其采用了从半导体设计、电气电子架构、软件操作系统、以用户为中心的软件到云服务一体覆盖的全栈（full stack）开发模式。近期现代汽车集团提出的“从芯片到工厂（Chip to Factory）”战略，从大框架看也可视为特斯拉率先构建的模式。
特斯拉很早就构建了自有操作系统。根据Global Market Insights数据，车载操作系统市场规模在2022年已超过50亿美元，预计到2032年（195亿美元）之前，年均增速将达到13%。不仅从市场规模角度，自主开发车载操作系统在争夺市场主导权方面也尤为关键。苹果能在智能手机早期市场中跃升为行业标准，很大程度上也得益于其自有操作系统“iOS”。
近期整车行业也在积极投入自研操作系统，试图追赶特斯拉。不过，在操作系统实现过程中，自主开发所占比重将成为关键变量。如果像特斯拉那样从1到10全部自行开发，将耗费大量时间和成本；若借助现有大型信息技术企业（Big Tech）的力量，则必须分享收益，从而推高成本。
有评价认为，特斯拉的竞争力还得益于特斯拉首席执行官（CEO）Elon Musk在设计与功能上的执着。Walter Isaacson撰写的Musk传记中，曾描写公司创立初期围绕Model S设计发生意见冲突的过程。工程师认为，若布置在车底的电池厚度过薄，会影响安全性；而Musk则为追求设计效果，坚持将其做得尽可能薄。最终，这场争论演变为将电池包与车身融为一体的创新。通过设定最优课题并挑战看似不可能完成的技术任务，反而开辟了全新的技术路径。
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