在智能汽車時(shí)代，軟件已成為汽車制造商的關(guān)鍵挑戰(zhàn)和機(jī)遇。然而，隨著軟件內(nèi)容的快速增長，傳統(tǒng)開發(fā)方法已無法滿足智能汽車的嚴(yán)苛需求。電子數(shù)字孿生等新技術(shù)將成為推動(dòng)汽車工業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵因素，使用電子數(shù)字孿生平臺協(xié)同工作，將成為汽車產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈參與者的最佳實(shí)踐。

近日，新思科技系統(tǒng)設(shè)計(jì)事業(yè)部副總裁李新基受邀參加2024全球新能源智能汽車電子技術(shù)創(chuàng)新大會，發(fā)表了《電子數(shù)字孿生：加速智能汽車開發(fā)的驅(qū)動(dòng)力》的主題演講，同國內(nèi)汽車電子領(lǐng)先企業(yè)代表共同探討了在智能化轉(zhuǎn)型的十字路口，如何以電子數(shù)字孿生新技術(shù)賦能汽車產(chǎn)業(yè)，引領(lǐng)智能汽車產(chǎn)業(yè)的未來。

當(dāng)軟件開始定義汽車

如今，加入智能化讓汽車系統(tǒng)的復(fù)雜度更高，為了提升汽車的質(zhì)量，并降低研發(fā)制造成本，李新基認(rèn)為，如何高效地實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)驗(yàn)證是其中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。

現(xiàn)在的智能汽車擁有超過億萬行的源代碼，每個(gè)器件都有專用的操作系統(tǒng)和軟件。這成百上千個(gè)來自不同供應(yīng)商的軟件，需要在一輛車上進(jìn)行良好整合和驗(yàn)證，并且確保車輛能夠如期上市，質(zhì)量可控的復(fù)雜度非常高。李新基解釋，過去我們在選擇汽車時(shí)，強(qiáng)調(diào)的是馬力和駕駛體驗(yàn)。未來的汽車是一個(gè)智能平臺，可以看做四個(gè)輪子裝載著一臺電腦，所有功能都是通過軟件定義的。在智能汽車的生命周期中，如何確保所有軟件的更新迭代不會影響使用者的體驗(yàn)，尤其是汽車功能安全，是一個(gè)非常重要的課題。為了保證質(zhì)量，在軟件和硬件出廠前，車廠需要完成完整的驗(yàn)證流程，這部分將來會影響整個(gè)汽車產(chǎn)業(yè)的研發(fā)成本。

汽車數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新趨勢

“軟件定義汽車”將會強(qiáng)烈地驅(qū)動(dòng)車廠開始進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型。李新基表示，數(shù)字化轉(zhuǎn)型要滿足幾方面的需求：首先，目前汽車的供應(yīng)鏈相對破碎，軟件整合顯得比較脆弱，未來整個(gè)電子電器架構(gòu)的趨勢在于算力平臺部分會高度集中，車廠需要掌握整個(gè)軟件的可控性，這是產(chǎn)品驅(qū)動(dòng)力的一部分。為整個(gè)車輛產(chǎn)業(yè)和業(yè)界會員推動(dòng)一個(gè)更開放的接口，所有軟件通過開放接口進(jìn)行整合是一個(gè)趨勢；其次，現(xiàn)在不同的供應(yīng)商之間太過獨(dú)立，彼此之間缺乏良好的合作平臺，導(dǎo)致了任何更新迭代都需要大量的協(xié)作，難以管理和協(xié)調(diào)。為了解決這個(gè)問題，未來我們將在業(yè)界推動(dòng)高效的協(xié)作平臺，讓所有供應(yīng)商在這個(gè)平臺進(jìn)行更好的整合和測試，解決由于差異而無法在系統(tǒng)間協(xié)作導(dǎo)致的成本損失；最后，過去的開發(fā)節(jié)奏是軟件和硬件分開，各個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立開發(fā)，直到最后整合才在機(jī)架上測試，驗(yàn)證經(jīng)常要到最后時(shí)刻才發(fā)現(xiàn)問題。此時(shí)問題的復(fù)雜性非常高，難以區(qū)分以及解決整個(gè)問題。系統(tǒng)驗(yàn)證不必等到整個(gè)系統(tǒng)整合后才開始，而是將驗(yàn)證左移，讓系統(tǒng)在開發(fā)過程中就可以通過虛擬原型，盡早進(jìn)行系統(tǒng)驗(yàn)證。

數(shù)字轉(zhuǎn)型的具體做法大致分為兩個(gè)方面。一方面，針對軟硬件解耦，系統(tǒng)架構(gòu)整合的可重用性等方面，目前業(yè)界正在推動(dòng)車級操作系統(tǒng)平臺的整合，通過開放API提供軟件間的標(biāo)準(zhǔn)接口開發(fā)整合，得到可重用性，實(shí)現(xiàn)軟硬件開發(fā)解耦的設(shè)計(jì)流程。另一方面，針對協(xié)作部分和設(shè)計(jì)左移的部分，通過數(shù)字孿生系統(tǒng)，不必等到所有硬件都完成后才進(jìn)行系統(tǒng)整合。在設(shè)計(jì)早期盡早利用虛擬化模型，就能夠發(fā)現(xiàn)問題并且進(jìn)行完整驗(yàn)證。

電子數(shù)字孿生加速智能汽車創(chuàng)新

近年來，新思科技在數(shù)字孿生系統(tǒng)上投入了大量資源。在數(shù)字孿生系統(tǒng)中可以創(chuàng)建物理器件的模型，代表它的所有功能、行為，甚至電氣特性。通過這些模型進(jìn)行實(shí)踐，就能在硬件尚未制造出來之前進(jìn)行充分仿真，通過模型的整合得到整個(gè)系統(tǒng)級別無論是功能、功耗還是效能等級的驗(yàn)證。

李新基強(qiáng)調(diào)，這樣會有幾點(diǎn)好處。第一是設(shè)計(jì)左移，無需等到硬件制造完成后才能進(jìn)行系統(tǒng)級驗(yàn)證。這是一個(gè)虛擬仿真平臺，從芯片到ECU到E/E架構(gòu)再到整車，通過虛擬化模型進(jìn)行整合，讓整個(gè)虛擬化平臺可以在云上部署，不需要等待最后的硬件測試機(jī)架。由于硬件機(jī)架價(jià)格昂貴且數(shù)量有限，導(dǎo)致測試時(shí)間周期靠后同時(shí)成本較高，可以通過云上部署大幅降低驗(yàn)證成本并且將測試時(shí)間左移。第二是加速創(chuàng)新。我們一直在討論創(chuàng)新，但是創(chuàng)新需要通過不斷實(shí)驗(yàn)，如果必須花費(fèi)非常長的周期才能驗(yàn)證其是否可行，這對于創(chuàng)新者而言成本非常高。通過虛擬仿真平臺，可以快速并充分地驗(yàn)證新想法和軟件功能，同時(shí)保證質(zhì)量，降低未來發(fā)生問題的風(fēng)險(xiǎn)。

新思科技的虛擬開發(fā)平臺具有以下幾個(gè)特性：首先，平臺本身強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)和開放。在這個(gè)系統(tǒng)中，并非只有一家的工具和IP。平臺提供一個(gè)開放的環(huán)境，讓車廠所使用的任何第三方供應(yīng)商，無論是模型還是工具，都可以在此平臺上進(jìn)行整合，再進(jìn)行仿真。此外，基于新思科技在業(yè)界積累了相當(dāng)數(shù)量的IP，這些IP在庫中都擁有完整的虛擬模型。只需使用新思科技接口或者IP所設(shè)計(jì)的SoC，都可以輕松獲得相應(yīng)的虛擬模型，再進(jìn)行仿真工作。我們提供了一個(gè)整合、開放的環(huán)境，同時(shí)可以在云上部署不同層次的虛擬模型。在不同的抽象層次中，所有細(xì)節(jié)都包括在內(nèi)，或是較高的抽象層次。不同層次的模式，全部可以整合在一起。甚至車外的動(dòng)力模型，或者是一些傳感器，包含環(huán)境的模型等，這些環(huán)境模型都可以整合在一起，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行仿真工作。具體的工具包含整個(gè)測試激勵(lì)的設(shè)想產(chǎn)生和測試覆蓋率的管理到產(chǎn)生測試環(huán)境，追蹤記錄等等。在此基礎(chǔ)上，可以利用虛擬總線整合所有模型。在總線下我們有不同層次的仿真模型，不同的仿真引擎針對不同模型在不同的抽象層次上進(jìn)行仿真工作。所有仿真環(huán)境都是高度同步和協(xié)調(diào)，所有測試包括覆蓋率，測試分析報(bào)告都可以整合在一起。

一個(gè)數(shù)字孿生系統(tǒng)實(shí)際上是整個(gè)生態(tài)的整合基礎(chǔ)。我們可以和不同領(lǐng)域的合作伙伴在生態(tài)中開放API，這些合作伙伴包含從系統(tǒng)端到制造、設(shè)計(jì)過程的工具鏈等，都可以通過這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行整合。目前新思科技與合作伙伴的配合有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，在測試驗(yàn)證環(huán)境中使用的軟件硬件開發(fā)工具，通過數(shù)字孿生系統(tǒng)進(jìn)行整合，再完成整體設(shè)計(jì)、測試、驗(yàn)證的全流程，都可以在數(shù)字化系統(tǒng)中完全實(shí)現(xiàn)。從新思科技的合作伙伴和客戶中，我們可以看到應(yīng)用數(shù)字孿生系統(tǒng)的解決方案得到了顯著的成果。無論是加速測試還是提高驗(yàn)證的覆蓋率，或是提供更好、更完整的驗(yàn)證服務(wù)，這與標(biāo)準(zhǔn)的相容性等方面得到了很多好處。

新思科技將數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用到智能汽車和芯片領(lǐng)域并非剛剛起步。李新基最后強(qiáng)調(diào)道：新思科技的虛擬化驗(yàn)證平臺已經(jīng)運(yùn)行超過10年，擁有著世界領(lǐng)先的技術(shù)和強(qiáng)大的支持團(tuán)隊(duì)。基于過去的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)積累，我們希望能夠?qū)⑵湎蛲鈹U(kuò)展，努力延伸到整個(gè)系統(tǒng)級別，特別是在汽車驗(yàn)證環(huán)節(jié)，為智能汽車的開發(fā)提供更多創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)力。