面對(duì)如今汽車計(jì)算需求的急劇攀升，汽車廠商正積極應(yīng)對(duì)，而汽車行業(yè)也隨之迎來翻天覆地的變革。如今的汽車不僅搭載先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）與復(fù)雜的車載信息娛樂系統(tǒng)（IVI），更配備了車載人工智能（AI），已然快速演變?yōu)椤败囕喩系臄?shù)據(jù)中心”。

為交付這些先進(jìn)系統(tǒng)、打造獨(dú)樹一幟的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，汽車企業(yè)不僅需加快軟件開發(fā)步伐，更要深度參與到“選擇合適的芯片或自研芯片”環(huán)節(jié)中，由此推動(dòng)汽車價(jià)值鏈發(fā)生深刻的結(jié)構(gòu)性變革。

轉(zhuǎn)變中的汽車價(jià)值鏈

隨著汽車逐漸具備數(shù)據(jù)中心的屬性，為處理海量車載數(shù)據(jù)，對(duì)先進(jìn)芯片的需求也隨之水漲船高。臺(tái)積公司等頭部半導(dǎo)體代工廠正積極推出車規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)工藝節(jié)點(diǎn)，以應(yīng)對(duì)需求增加的挑戰(zhàn)。與此同時(shí)，汽車制造商自身也在多元化發(fā)展，加大對(duì)自研芯片的投入，特斯拉的全自動(dòng)駕駛（FSD）芯片與 Dojo 超級(jí)計(jì)算機(jī)芯片便是廣為人知的案例。這種做法不僅能優(yōu)化成本、強(qiáng)化產(chǎn)品差異化，更能幫助企業(yè)構(gòu)筑競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

在此趨勢(shì)下，傳統(tǒng)汽車廠商愈發(fā)傾向于直接與芯片供應(yīng)商、專用集成電路（ASIC）設(shè)計(jì)服務(wù)商及軟件廠商合作，牢牢把握供應(yīng)鏈的直接掌控權(quán)，推動(dòng)產(chǎn)品創(chuàng)新加快步伐。對(duì)眾多汽車廠商與供應(yīng)商而言，這種模式與以往的常規(guī)業(yè)務(wù)模式大相徑庭，也正是這一轉(zhuǎn)變，推動(dòng)著我們?nèi)缃袼姷钠噧r(jià)值鏈發(fā)生脫胎換骨的變革。

提升自研芯片的競(jìng)爭(zhēng)力

所有汽車廠商都必須思考一個(gè)關(guān)鍵問題：“企業(yè)自身需要具備何種程度的芯片技術(shù)能力？”這個(gè)問題的答案，將決定其在“芯片到系統(tǒng)”的價(jià)值鏈中能夠?qū)崿F(xiàn)的垂直整合深度。對(duì)于目前尚未開展垂直整合的汽車廠商而言，需明確自身是逐步推進(jìn)輕度或部分垂直整合，還是直接實(shí)現(xiàn)全面垂直整合。其中，全面垂直整合所需的非經(jīng)常性工程（NRE）成本與投入最高，但也能為企業(yè)帶來最顯著的差異化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

要成功實(shí)現(xiàn)“芯片到系統(tǒng)”的垂直整合，企業(yè)需在四大核心領(lǐng)域構(gòu)建技術(shù)能力。

硬件：涵蓋從電子電氣（E/E）架構(gòu)、子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，到芯片選型的全流程能力。

軟件：具備基礎(chǔ)軟件與應(yīng)用層軟件的開發(fā)及驗(yàn)證能力。

軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)：通過協(xié)同開發(fā)加快項(xiàng)目進(jìn)程，同時(shí)實(shí)現(xiàn)成本與性能的雙重優(yōu)化。

車載終端反饋閉環(huán)：通過對(duì)在用車隊(duì)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，保障芯片元器件的可靠性、可用性與可服務(wù)性（RAS）。

作為半導(dǎo)體設(shè)計(jì)領(lǐng)域的先行者，新思科技長期助力汽車行業(yè)持續(xù)創(chuàng)新，能夠?yàn)槠噺S商提供專業(yè)咨詢，協(xié)助妥善管理“芯片到系統(tǒng)”價(jià)值鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)。

軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)上，汽車廠商采用以硬件為核心的分立式設(shè)計(jì)模式開發(fā)車輛硬件與軟件。針對(duì)車輛的特定功能，企業(yè)會(huì)單獨(dú)開發(fā)電子控制單元（ECU），每個(gè)單元都包含專用硬件與嵌入式軟件。隨著電子化功能數(shù)量不斷增加，每輛車搭載的 ECU 數(shù)量也隨之攀升。如今，一輛車的 ECU 數(shù)量少則數(shù)十個(gè)，多則上百個(gè)，且這些 ECU 通常來自多家不同供應(yīng)商。

這種模式不僅導(dǎo)致車輛架構(gòu)復(fù)雜度居高不下，靈活性也受到嚴(yán)重限制。由于軟件與獨(dú)立硬件高度綁定，2 至 5 年的漫長設(shè)計(jì)周期逐漸成為行業(yè)常態(tài)。加之需在設(shè)計(jì)初期就明確界定需求，設(shè)計(jì)周期內(nèi)幾乎沒有迭代優(yōu)化或功能更新的空間。

軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)恰好能破解這些局限。通過同步規(guī)劃軟件與硬件需求，汽車廠商既能確保硬件設(shè)計(jì)更貼合軟件運(yùn)行需求，也能讓軟件充分發(fā)揮硬件的性能潛力。

從“以硬件為核心的分立式設(shè)計(jì)”轉(zhuǎn)向“軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)”并非易事，汽車廠商需在多個(gè)領(lǐng)域應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)：

選擇適合未來 E/E 架構(gòu)的芯片

過去 30 余年里，多個(gè)行業(yè)都曾迎來關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)：即便定制化芯片并非絕對(duì)必需，但其在價(jià)值鏈變革中的價(jià)值已變得至關(guān)重要，成為企業(yè)高度渴求的選擇。如今，在下一代 E/E 架構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，汽車行業(yè)也正面臨類似的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

汽車廠商需決定：是選擇現(xiàn)成的（OTS）片上系統(tǒng)（SoC）還是自研定制化SoC，亦或是二者結(jié)合，為車輛提供算力支撐。這類決策需因地制宜，根據(jù)具體場(chǎng)景，審慎考量核心優(yōu)先級(jí)、權(quán)衡利弊，并綜合評(píng)估各類變量后再?zèng)Q定。

對(duì)于決定自研定制化SoC的汽車廠商而言，信息安全、可靠性、質(zhì)量、軟件安全及 PPA（功耗、性能、面積）指標(biāo)，都將由汽車廠商自身全權(quán)負(fù)責(zé)。其中，PPA 尤為關(guān)鍵，特別是在電動(dòng)汽車（EV）設(shè)計(jì)中，高功耗設(shè)備會(huì)直接影響續(xù)航里程，PPA 的優(yōu)化更顯得重要。

選擇合適的 AI 解決方案

許多汽車廠商已著手評(píng)估適配車載需求的 AI 解決方案。多數(shù)汽車廠商都意識(shí)到，AI 是未來構(gòu)建差異化優(yōu)勢(shì)的核心一環(huán)，不少汽車廠商更是希望在決定“外購”或“自研”方案前，提前摸清當(dāng)前可用的神經(jīng)處理單元（NPU）類型、不同 NPU 的性能基準(zhǔn)對(duì)比，做到心中有數(shù)。

為現(xiàn)有 E/E 架構(gòu)優(yōu)化軟件

盡管軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的重心大多放在未來系統(tǒng)上，但傳統(tǒng)汽車廠商仍需為多款現(xiàn)有 E/E 架構(gòu)提供支持，包括在現(xiàn)有架構(gòu)算力有限的前提下，提升架構(gòu)的功能性能，甚至新增功能。這一點(diǎn)有時(shí)可通過兩種方式來實(shí)現(xiàn)：一是將車輛內(nèi)某一電子控制單元（ECU）的軟件工作任務(wù)（或部分工作任務(wù)）轉(zhuǎn)移至另一 ECU；二是將附屬子單元的運(yùn)算任務(wù)遷移到算力更強(qiáng)的 ECU 中。

持續(xù)開發(fā)、集成與驗(yàn)證

當(dāng)前汽車行業(yè)仍以“集中式”集成模式為主導(dǎo)，要在物理原型車制造完成后，才會(huì)發(fā)現(xiàn)大部分軟件漏洞。這種傳統(tǒng)模式不僅會(huì)導(dǎo)致高昂的項(xiàng)目延期成本，研發(fā)開支也會(huì)變得難以承受。

在這個(gè)持續(xù)動(dòng)態(tài)變化的時(shí)代，靜態(tài)開發(fā)模式已不再適用。未來的汽車行業(yè)，亟需“持續(xù)開發(fā)、集成與驗(yàn)證”的全新模式。

從先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）、車載信息娛樂系統(tǒng)（IVI）到動(dòng)力總成，各開發(fā)團(tuán)隊(duì)都在探索提升開發(fā)效率的方法：既要更快進(jìn)入驗(yàn)證階段，同時(shí)對(duì)更多軟件變體進(jìn)行并行驗(yàn)證，還要保障更高的軟件質(zhì)量。汽車廠商主要從以下幾個(gè)方面推進(jìn)優(yōu)化：

提前啟動(dòng)軟件開發(fā)

過去，大量軟件開發(fā)工作依賴于物理硬件原型的可用性。而虛擬原型與虛擬驗(yàn)證技術(shù)能降低對(duì)物理硬件的依賴，讓關(guān)鍵軟件開發(fā)工作得以提前啟動(dòng)。借助合適的工具，團(tuán)隊(duì)無需等待物理硬件或測(cè)試臺(tái)就緒，就能對(duì)電子元件與設(shè)計(jì)方案進(jìn)行仿真，進(jìn)而開展軟件測(cè)試，ECU 軟件與嵌入式控制系統(tǒng)的測(cè)試均可提前推進(jìn)。

以軟件在環(huán)替代硬件在環(huán)

傳統(tǒng)上，汽車軟件測(cè)試多采用硬件在環(huán)（HiL）方式，即依賴真實(shí)的物理組件開展測(cè)試。但 HiL 測(cè)試臺(tái)成本高昂且時(shí)常供應(yīng)短缺（尤其在開發(fā)關(guān)鍵階段），導(dǎo)致測(cè)試與驗(yàn)證工作陷入瓶頸。而以軟件在環(huán)（SiL）系統(tǒng)替代 HiL 系統(tǒng)，能帶來顯著優(yōu)勢(shì)：SiL 測(cè)試最大的價(jià)值在于可更早發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)漏洞與錯(cuò)誤，不僅能加快問題修復(fù)速度，還能縮短開發(fā)周期、降低開發(fā)成本。

借助云端SiL減少區(qū)域化原型需求

多數(shù)汽車廠商需開發(fā)大量區(qū)域化軟件變體，以滿足不同市場(chǎng)的法規(guī)要求與特定需求。傳統(tǒng)上，這些區(qū)域化變體的測(cè)試同樣依賴 HiL 系統(tǒng)。而通過“從 HiL 轉(zhuǎn)向 SiL，并將 SiL 測(cè)試遷移至云端”，各區(qū)域研發(fā)中心可并行開展開發(fā)與測(cè)試工作，既消除了流程瓶頸，也大幅降低了成本。

芯片生命周期管理

隨著汽車廠商對(duì)自身芯片需求的管控力度不斷加大，他們也需更加關(guān)注芯片的可靠性問題。如何確保已部署的芯片，能在實(shí)際環(huán)境中完全按照預(yù)期狀態(tài)運(yùn)行？

這正是芯片生命周期管理（SLM）發(fā)揮作用的地方。SLM 可監(jiān)控芯片在實(shí)際環(huán)境中的運(yùn)行狀態(tài)，確保芯片按預(yù)期工況工作。借助 SLM，企業(yè)能夠識(shí)別芯片的細(xì)微問題并通過固件更新加以修復(fù)；同時(shí)，SLM 還為研發(fā)流程提供了反饋渠道，助力企業(yè)對(duì)下一代芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整與優(yōu)化改進(jìn)。

新思科技如何助力汽車廠商和供應(yīng)商

新思科技服務(wù)汽車行業(yè)已逾 20 年，憑借在芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域積累的深厚專業(yè)技術(shù)，助力應(yīng)對(duì)現(xiàn)代車輛的復(fù)雜性挑戰(zhàn)，如今已成為汽車廠商與供應(yīng)商的重要合作伙伴。無論是芯片選型、芯片設(shè)計(jì)，還是（芯片到系統(tǒng)的）垂直整合，我們都能為關(guān)鍵決策提供支持；而在決策確定后，我們還將協(xié)助汽車廠商加快創(chuàng)新步伐、降低研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，確保汽車廠商信心十足地推進(jìn)項(xiàng)目。

軟硬件選型

我們可協(xié)助汽車廠商評(píng)估并篩選最優(yōu)的軟硬件方案，無論是現(xiàn)成的（OTS）解決方案或是定制化芯片方案，還是人工智能（AI）方案，均能滿足E/E架構(gòu)及其他特定需求。同時(shí)，我們還能幫助汽車廠商提升芯片技術(shù)能力，并根據(jù)汽車廠商的目標(biāo)，規(guī)劃適配的垂直整合深度。

軟件開發(fā)、測(cè)試與驗(yàn)證

我們提供一應(yīng)俱全的軟件開發(fā)、測(cè)試及驗(yàn)證工具，可大幅降低對(duì)物理原型與硬件測(cè)試的依賴。這些工具不僅能加快軟件交付速度，還能有效提升軟件質(zhì)量。

芯片生命周期管理

我們的集成式芯片生命周期管理（SLM）解決方案，可在芯片全生命周期的每個(gè)階段，優(yōu)化芯片的運(yùn)行健康狀態(tài)與核心性能指標(biāo)。