自動車コンピューティングの未来: クラウド、エッジ、自動車バリューチェーンにおける新たな機会と戦略

コネクテッドカーのエコシステムが発展するにつれ、自動車、通信、ソフトウェア、半導体など、複数のバリューチェーンに影響が及ぶことになります。この記事では、業界を変革する最も重要な変化のいくつか、特に 5G とエッジ コンピューティングの成長がもたらす可能性のある機会について説明します。また、半導体企業が自社の製品、組織および運用能力、市場開拓（GTM）アプローチを新たに見直すことで、今後数年間に獲得できる可能性のある価値についても検証します。

自動車用ソフトウェアとエレクトロニクスの新時代

自動車業界におけるイノベーションの主な推進力として、自動運転、コネクティビティ、電動化、シェアードモビリティ（カーシェアリングサービスなど）という 4 つのよく知られた技術トレンドが浮上しています。これらのトレンドは総称して「ACES」トレンドと呼ばれ、コンピューティングとモバイル ネットワークの要件に大きな影響を与えます。

中でも自動運転は、大量のセンサーデータをリアルタイムで分析するために、より高い車載コンピューティング能力を必要とするため、最も大きな影響を与える可能性があります。その他の自律技術、無線 (OTA) アップデート、サードパーティ サービスの統合にも、車内外での高性能とインテリジェントな接続性が求められます。同様に、ますます厳しくなる自動車の安全要件により、遅延が極めて少ない、より高速で信頼性の高いモバイル ネットワークが求められています。

ACES により、業界関係者はワークロードの場所として、車載、クラウド、エッジという 3 つの主要な選択肢を持つようになりました。

ユースケースが技術的な実現可能性の基準を満たすようにするには、企業は利用可能なコンピューティング リソース間でワークロードをどこでどのようにバランスさせるかを決定する必要があります。これにより、ユースケースはますます厳しくなるセキュリティ要件を満たし、より優れたユーザー エクスペリエンスを提供できるようになります。車載、エッジ、クラウド コンピューティング全体のワークロードのバランスをとるには、複数の要素を考慮する必要がありますが、そのうち、データの種類、量、異種性に応じて、セキュリティ、レイテンシ、計算の複雑さ、データ転送要件の 4 つが特に重要になる可能性があります。

現在、コネクテッドカーのユースケースでは、通常、オンボード コンピューティングまたはクラウド コンピューティングのいずれかを利用してワークロードを処理します。たとえば、ナビゲーション システムは比較的高い遅延を許容できるため、クラウドでより適切に実行される可能性があります。 OTA アップデートは多くの場合、クラウド データ センターを通じて配信され、干渉を最小限に抑えて Wi-Fi 経由でダウンロードされます。インフォテインメント コンテンツはクラウドから提供され、オンボードでバッファリングされるため、より優れたユーザー エクスペリエンスが提供されます。対照的に、自動緊急ブレーキ システム (AEBS) などの事故防止ワークロードでは、非常に低いレイテンシと高いレベルのコンピューティング能力が求められるため、オンボード コンピューティングで処理するのが最適である可能性があります。

コンピューティングと接続性の進歩により、多くの新しい高度なユースケースが可能になることが期待されます。これらの開発により、ワークロードの場所が変わる可能性があります。特に重要なのは、5G モバイル ネットワークの展開により、エッジでの処理能力が向上する可能性があることです。これらの関連技術の重要性を考慮し、自動車用途に焦点を当ててその特性を詳細に検討します。

5Gとエッジコンピューティングのメリット

5G テクノロジーは、コネクテッドカーのユースケースのニーズをよりよく満たすために、高帯域幅、低遅延、信頼性、分散機能を提供することが期待されています。自動車用途におけるその利点は主に 3 つあります。

• 拡張モバイルブロードバンド (EMBB): 5G は、4G テクノロジーの 5 ～ 10 倍の速度である最大 10 ギガビット/秒の速度で、より高速で統合されたユーザー エクスペリエンスを提供できる可能性があります。これにより、車載インフォテインメント、車両のリモート操作、リアルタイムのヒューマンマシンインターフェースレンダリングなどの高帯域幅のユースケースが強​​化される可能性があります。
• 大規模なモノのインターネット (IoT): 1 平方キロメートルあたり最大 100 万の接続をサポートすることで、5G ネットワークは、道路上の自動車、接続されたインフラストラクチャ エンドポイント、エンド ユーザー デバイスからの多数の同時接続を効率的にサポートできます。これにより、接続数が多いために車やその他のデバイスがモバイル ネットワークから誤って切断される可能性が排除されます。
• 超低遅延通信 (URLLC): 5G の遅延は理論的には 1 ミリ秒まで短縮でき、これは 4G の 5 ～ 15 倍です。つまり、5G では、高速性と高信頼性をトレードオフなしで両立できるということです。これは、自律走行車における物体追跡、スマートグリッドにおける重要なインフラストラクチャの保護と制御、航空やロボットなどのアプリケーションにおけるリモート制御とプロセス自動化にとって重要です。

これらの利点は、自動車業界におけるエッジ アプリケーションの使用拡大に貢献する可能性があります。インフォテインメントやスマート交通管理などの安全性がそれほど重要でないワークロードは、車載またはクラウドからエッジに移行し始める可能性があります。最終的には、5G 接続によって遅延が短縮され、特定の安全性が重要な機能が、車載システムだけに頼るのではなく、エッジ インフラストラクチャによって強化されるようになる可能性があります。

現在の自動車用アプリケーションのほとんどは、単一のワークロードの場所のみに依存する傾向があります。将来的には、エッジ コンピューティングとオンボードまたはクラウド処理を組み合わせて、さらに高いパフォーマンスを実現できるようになるかもしれません。たとえば、インテリジェントな交通管理システムは、車両のセンサー データを外部データ (他の車両からのテレメトリ、リアルタイムの交通監視、地図、カメラ画像など) で強化し、車内での意思決定を改善できます。データは複数の場所に保存され、トラフィック管理ソフトウェアによって統合されます。安全に関する最終決定は船上で行われます。最終的には、高度なユースケースを実現するには、車両、エッジ インフラストラクチャ、クラウド全体で大量のリアルタイム データと非リアルタイム データを管理することが必要になる可能性があります。したがって、エッジとクラウド間のデータ交換はシームレスでなければなりません。

変化する業界の動向と新たな機会

進化する自動車バリューチェーンは、業界内外のテクノロジー企業に多くの新たな機会を提供します。 2030 年までに、コネクテッドカーのユースケースによって創出される総価値は、2020 年の約 640 億ドルから 5,500 億ドルを超える可能性があります。

接続性の向上により、自動車バリューチェーン全体の関係者に業務と顧客サービスを改善する機会が提供されます。自動車の予知保全を例にとると、アフターマーケットのメンテナンスと修理は現在、主に一定の間隔でメンテナンススケジュールに従うか、事後的なメンテナンス/修理で構成されています。一定期間内に修理が必要な車両の数を把握できないため、サービススケジュール、交換部品の注文、在庫管理が非効率になります。予測メンテナンスのためにリモート車両診断を活用すると、OEM (Original Equipment Manufacturer) とディーラーに修理プロセスを開始および管理する機会が提供され、修理プロセスが改善されます。

高度なコネクテッドカーのユースケースが展開される速度は、5G とエッジ コンピューティングの可用性に大きく依存します。さまざまな要因の組み合わせにより、このプロセスが加速されました。消費者や業界のユースケースの増加により、これらの主要なイネーブラーに対する需要が高まっています。短期的には、ナビゲーションやルーティング、スマートパーキング、集中型および適応型の交通制御、運転手、乗客、荷物の監視など、既存の 4G サービスを強化することで価値を生み出すことができます。

5G とエッジの可用性が高まると、実行可能なユースケースのリストが（技術的にも経済的にも）拡大し、エッジの価値が飛躍的に高まると予想されます。 2030 年を見据えると、価値の約 30% が 5G とエッジによって実現されると予測されます (2020 年は 5%)。

従来のプレーヤーが隣接セクターに参入するとともに、通信システムサプライヤー (CSP)、ハイパースケーラー、ソフトウェア開発者など、非伝統的な自動車バリューチェーンに新しい業界プレーヤーが出現することで、価値創造が加速する可能性があります。 Intel、Nvidia、Taiwan Semiconductor Manufacturing Company などの企業は、自動車にソフトウェア機能を追加し、より大きな相乗効果と垂直統合のメリットをもたらしています。価値創造を加速することに加えて、新規参入者は総価値のより大きなシェアを求めて競争する可能性があります。

自動車ハードウェアのバリューチェーンは、OEM の種類に応じて差別化されることが予想されます。従来の自動車メーカーとそのバリューチェーンは、既存の能力に基づいてハードウェア開発の役割を継続的に改善していくことが期待されます。自動車からクラウドに至るまでのさまざまなアプリケーションで使用される自動車、部品、デバイス、チップは、今後も主にそれらのアプリケーションに特化した企業によって製造され続けると思われます。非伝統的な自動車メーカーや潜在的な自動車メーカーは、既存の自動車メーカーと協力して車両プラットフォームを開発し、自動車メーカーや契約製造業者のサービスを活用して従来のバリュー チェーンを完成させることができます。

既存企業は、コアビジネスの拡大、テクノロジースタックのアップグレード、バリューチェーンのフットプリントの拡大に​​よって市場シェアの拡大を目指す場合があります。たとえば、自動車 OEM 向けの高度なチップセットを作成することは半導体メーカーのコアビジネスですが、車載およびエッジソフトウェアシステムを提供したり、自動車 OEM に「ソフトウェア中心」のソリューションを提供したりすることで、さらなる価値を獲得することもできます。同様に、ハイパースケーラーは、さらなる価値を獲得するために、自動車 OEM 向けのインフォテインメント アプリケーションや契約製造業者向けのソフトウェア プラットフォームなどのエンドユーザー サービスを作成できます。

新興エコシステムのプロトタイプ

プレーヤーが市場での地位を向上させるために戦略的な行動をとるにつれて、2 種類のプレーヤー エコシステムが形成されることが予想されます。 1 つは、メンバーシップが制限され、独自の標準が単一の参加者または OEM グループによって定義されるクローズド エコシステムです。もう 1 つは、どの企業でも参加できるオープン エコシステムであり、通常は民主化された一連のグローバル標準をサポートし、共通のテクノロジー スタックに向けて進化します。極端なケースでは、共通のインターフェースと真にオープンな標準が存在するため、各プレーヤーは独自の領域に留まり、独自のコア機能に重点を置く可能性があります。

ハイブリッドエコシステムも存在するでしょう。このパターンに従う参加者は、オープン要素とクローズド要素を組み合わせて使用​​します。これは、たとえば、特定の専門知識やコアコンピテンシーを持つ OEM やバリュー チェーン サプライヤー向けのシステムに適用される可能性があります。

ダイナミックに進化するバリューチェーン

新興のコネクテッドカーバリューチェーンに属する企業は、道路と物理インフラ、車両、ネットワーク、エッジ、クラウドの 5 つの領域向けの製品を開発しています。同社は各分野において、ソフトウェア サービス、ソフトウェア プラットフォーム、またはハードウェアを提供することができます。

自動車の接続性が高まるにつれて、ハードウェアとソフトウェアが分離されることが予想されます。つまり、ハードウェアとソフトウェアはそれぞれ独自のタイムラインとライフサイクルを持ち、独立して開発できるということです。この傾向により、OEM とサプライヤーが共同で技術標準を定義し、イノベーション サイクルと市場投入までの時間を加速することが促進される可能性があります。大手多国籍半導体企業は、ハードウェア開発とソフトウェア開発の分離と並列化によって開発時間を 40% 短縮できることを実証しました。さらに、この分離をサポートするターゲット アーキテクチャには強力なミドルウェア層があり、半導体分野に新たな価値創造の機会を提供します。このミドルウェア層は、それぞれのドメインの分離を処理できる、少なくとも 2 つの相互にリンクされたドメイン オペレーティング システムで構成される場合があります。ハードウェアとソフトウェアの分離は自動車のイノベーションの重要な側面であり、製品の差別化はソフトウェアに大きく傾きます。

新たな機会。ソフトウェア層では、企業はいくつかの異なる方法で価値を獲得できます。オープンなエコシステムでは、参加者は比較的共通のインターフェースを持つ相互運用性標準を広く採用します。この場合、同社は従来の分野にとどまる可能性が高い。たとえば、半導体ベンダーはスタックの複数のドメインとレイヤーにわたる特定の顧客向けのチップセットの製造に重点を置き、OEM は自動車システムに重点を置き、CSP は接続レイヤーとエッジ インフラストラクチャに重点を置く場合があります。同様に、ハイパースケーラーはクラウド/エッジ サービスから価値を獲得する可能性があります。

対照的に、クローズドエコシステムでは、企業はメンバーテクノロジーとの高いレベルの相互運用性を確保するために独自の標準とインターフェースを定義する可能性が高くなります。たとえば、クローズド エコシステムでは、OEM は車両用のソフトウェア サービスとプラットフォームを作成することに加えて、自社専用の分析、視覚化機能、エッジ アプリケーションまたはクラウド アプリケーションを開発する場合があります。車両の差別化要因としては、プラグアンドプレイ機能を備えたインフォテインメント機能、センサー融合アルゴリズムなどの自動運転機能、安全機能などが挙げられます。

ソフトウェアはイノベーションの重要な推進力ですが、ソフトウェアによってもたらされる脆弱性は OEM にとって大きな損失となる可能性があるため、サイバーセキュリティが優先課題となっています。 5G とエッジ インフラストラクチャを組み合わせることで、関連するセキュリティ インシデントの管理、防止、対応の柔軟性が向上する可能性があります。

ハードウェア ベンダーは、専門知識を活用して、高度なソフトウェア プラットフォームとサービスを提供できます。たとえば、Nvidia は先進運転支援システム (ADAS) 市場に参入し、オペレーティング システムやミドルウェアから認識や軌道計画まで、自動運転スタック全体をカバーする多数のソフトウェア製品でシステム オン チップ AI 設計機能を補完しました。

一部の企業は、スタックの異なるレイヤーに移行しています。 Huaweiを例に挙げましょう。同社は伝統的に、ネットワーク機器のサプライヤーであり、民生用電気電子 (E&E) 機器の製造業者であり、エッジおよびクラウド インフラストラクチャの製造業者でもあります。しかし現在、同社はベース車両オペレーティングシステム、E&Eハードウェア、車両固有のE&E、ソフトウェア、EVプラットフォームなど、さまざまな車両スタックレイヤーをターゲットにしています。将来的には、ファーウェイは車両、監視センサー、ヒューマンマシンインターフェース、アプリケーションレイヤー、エッジおよびクラウド分野向けのソフトウェアサービスとプラットフォームも開発する可能性があります。

自動車バリューチェーンにおける新たな機会と戦略

自動車の接続性が向上すると、半導体企業や自動車バリューチェーンに携わる他の企業に数多くのチャンスが生まれます。あらゆる分野において、ソフトウェア、ハードウェア、その他のコンポーネントだけに重点を置くのではなく、ソリューション プロバイダーになることでメリットを得ることができます。企業が前進し、価値を獲得しようとするとき、能力や製品ポートフォリオなどのコア戦略の要素を再検討することでメリットが得られる可能性があります。

半導体企業

モノのインターネットやデータセンターと並んで、自動車用半導体市場は世界の半導体業界で最も有望な分野の 1 つです。ハードウェアメーカーからソリューションプロバイダーへと変革する半導体企業は、競合他社との差別化が容易になる可能性があります。たとえば、システム アーキテクチャに最適化されたアプリケーション ソフトウェアを開発することで、顧客を獲得できる可能性があります。半導体企業は、オーケストレーション層で新たな機会を見つける可能性もあります。これにより、車載、クラウド、エッジ コンピューティング間でワークロードのバランスをとることができるようになります。

半導体企業が自社の既存製品を見直す中で、自動車業界やエッジ・クラウドコンピューティングでの経験を活かして、ソフトウェア事業を拡大し、先進運転支援システム、スマートコックピット、電力制御システム向けのマイクロコントローラーなど、より特定用途向けのチップを製造し、量産化できる可能性が出てくるかもしれない。半導体企業は、ソフトウェアに加えて、より高い計算能力とより効率的なチップセットを備えたより高度なノードに関連するものを含め、複数の機会を見つけることができるかもしれません。

専用チップに関連する機能を向上させるには、半導体ベンダーは OEM と消費者のニーズ、および特殊なシリコンに対する新しい要件をより深く理解する必要があります。半導体企業は、自動車のユースケースに重点を置いたハイパースケーラーやエッジ企業と戦略的パートナーシップを結ぶことで、エッジおよびクラウド コンピューティング機能を活用できます。

ティア1サプライヤー

ティア 1 サプライヤーは、より高いスタック制御ポイントを持つ「レベル 0.5」システム インテグレーターになるために努力を集中することを検討できます。もう 1 つの大きな変化は、既存の機能と資産を活用して、新しい車両用のオペレーティング システム、ADAS、自動運転、ヒューマン マシン インターフェイス ソフトウェアを開発できることです。

自動車コンピューティング エコシステムで新しい製品を生み出すには、Tier 1 サプライヤーは、エンド ユーザーの期待に応える製品をより適切に設計できる、先見の明のあるフルスタック従業員の雇用を検討する必要があるかもしれません。また、価格差別化、カスタマイズ、または高コスト経済でテスト済みの低スペック製品を備えた低コストの国や高成長市場に重点を置くことも検討するかもしれません。

オリジナル機器製造会社 (OEM)

OEM は、ビジネス モデルとパートナーシップ モデルをサービス ソリューションにシフトすることで、5G とエッジ コンピューティング機能を活用できます。また、既存の資産と機能を活用して、クローズドまたはオープン エコシステム アプリケーションを構築したり、高品質の契約製造に注力したりすることもできます。主要な OEM 高成長製品には、モビリティ、シェアードモビリティ、バッテリー関連のサービスモデルが含まれる可能性があります。 OEM が他の新規および既存のバリュー チェーン プレーヤーとの連携を目指す場合、人材と能力のギャップを埋めること (たとえば、チップ開発) と、多様なポートフォリオを効果的に管理することという 2 つの点に留意する必要があります。

クラウド サービス プロバイダー (CSP)

CSP は、5G/エッジ サービスの完全な可用性を確保するために、ネットワーク投資を自動車バリュー チェーンの発展と同期させる必要があります。これを実現するには、この分野に参入する自動車 OEM やハイパースケーラーとのパートナーシップを確立する必要があるかもしれません。最良の結果を得るために、CSP はコア接続資産が車両間通信 (V2X) のユースケース要件を満たすことを確認し、高度に自動化された運転をサポートするためのロードマップを作成します。ただし、CSP にとって、接続性自体は全体的な価値のほんの一部に過ぎず、エッジベースの IaaS と PaaS を含むように製品ポートフォリオを拡張することで企業はメリットを享受できます。従来の接続コアを超えて進化するには、より機敏な作業環境をサポートする組織構造と運用モデルが必要になる場合があります。

超大規模企業

ハイパースケーラーは、迅速に行動し、さまざまなバリューチェーンのプレーヤーと協力して、セクター全体の優先ユースケースをテストおよび検証することで進歩を遂げることができます。また、業界関係者と提携して、コアクラウドと新興エッジ領域の両方で自動車固有の標準を推進することもできます。ハイパースケーラーは、すべての潜在的な機会、そして最も魅力的な機会を特定するために、まず既存のクラウド インフラストラクチャやサービスなどの既存の資産と機能を分析する必要があります。ハイパースケーラーが自動車バリューチェーンにおけるクラウドとエッジのフットプリントを拡大したい場合は、ユースケースのテストと検証のために OEM とのパートナーシップなど、さまざまなパートナーシップを検討できます。

5G とエッジ コンピューティングのメリットは現実的であり、すぐに実現しますが、単一の企業だけでそれを実現できるわけではありません。現在、出現した大規模な機会は多くの自動車会社の技術ロードマップでは明確に特定されておらず、誰もがそれをつかんでいるわけではありません。

コネクテッドカーを市場に投入し、価値を獲得するためにはパートナーシップとエコシステムを構築することが重要であり、一部の半導体企業はすでに OEM やバリューチェーン内の他の企業と強力な関係を構築しています。自動車業界における ACES のトレンドは急速に進化しています。半導体企業は、機会を特定し、既存の戦略を改良するために迅速に行動する必要があります。こうした取り組みは、収益の向上に役立つだけでなく、ティア 1 自動車メーカーや OEM が製品やサービスの市場投入までの時間を短縮できるようにし、スマートカーの導入を加速させることにもつながり、誰にとってもメリットとなります。