集微網報道，汽車產業正發生著翻天覆地的變化。
一方面，新能源汽車逐步替換燃油車已是大勢所趨，全球有不少國家和地區已提出燃油車禁售計劃，中國也有望在2050年前實現傳統燃油車的全面退出。
圖：全球各國（地區/城市）燃油車禁售計劃彙總
另一方面，繼電動化革命之後，汽車行業開始逐漸步入以智慧化和網聯化為主的第二階段，自動駕駛、人工智慧等核心技術成為汽車產業競爭的焦點。截至目前，自動駕駛依然是汽車製造商及其價值鏈上下游企業面臨的最大挑戰之一。
新能源汽車作為自動駕駛的載體，未來發展又將面臨哪些瓶頸？
新能源汽車發展離不開EDA工具
傳統的燃油車以硬體為主導，整車智慧化程度很低，半導體（包括晶片、感測器等）佔不到整車成本的1%。而隨著汽車智慧化速度加快，汽車已經由硬體主導變為了硬體打基礎，軟體來賦能。如今半導體器件越來越多地出現在汽車工業應用中，其在智慧汽車上甚至已經佔到了整車成本的35%左右，並且預計到2030年將增加到50%，未來晶片將代替發動機成為汽車產業的“生死命門”。
而汽車晶片不同於傳統晶片，對效能有著更高的要求。西門子EDA（前Mentor）亞太地區技術總監Lincoln Lee向集微網編輯談到，一方面，從燃油車轉到新能源車，所用的晶片數量將大量增加；另一方面，相較傳統晶片，汽車晶片還存在幾個痛點。一是長壽命的要求，不同於消費電子短短几年的更換週期，汽車電子系統的生命週期要求達到15年以上，這也就要求晶片能做到長壽命；二是，可靠性要求極高，而且不僅在晶片出廠前的測試要求近乎零缺點，在汽車的生命週期中，還必須實時偵測晶片是否異常，並提出示警；三是，晶片在這長生命週期中需要經受室外很多極端環境的考驗。
除了晶片之外，數字化管理也是全新的挑戰。不同於傳統汽車，面對錯綜複雜的道路情況，自動駕駛對於訊號的高速傳輸、大量的資料處理與資料的長期追溯提出了極其嚴苛的要求。不同於手機、電腦等快消類電子產品，汽車的使用壽命通常高達10-20年，“超長待機”的生命週期促使自動駕駛汽車的設計和驗證資料需要實現10-20年的可追溯性，這無疑對整個數字化管理轉型帶來全新挑戰。
“作為EDA公司，我們的工具需要幫助客戶的晶片在這些極端環境裡面能夠正常工作，並考慮如果出現問題又該如何安全地解決？”Lincoln提到，“另外，手機、電腦宕機後需要重啟的情況大家可以接受，但汽車在行駛過程中出現宕機是非常危險的。所以在做汽車電子系統的時候還要考慮其損壞後會出現什麼問題，然後要怎麼反應，怎麼去補救。”
據Lincoln觀察，“現在整個市場湧入了很多做車規級晶片的企業，但並不是所有企業都具備做車規級晶片的經驗，這也就意味著他們將大量需要EDA工具。同時，我們還發現客戶對EDA企業的需求不單隻能提供某個工具，還需要我們提供一個方法論或解決方案，以便更快達到車規級晶片的要求。”
西門子EDA助力車企形成研發閉環
作為國際EDA三大巨頭之一，西門子的EDA工具覆蓋了汽車晶片設計、功能驗證、製造測試等階段，還具備成熟的數字化管理平臺，多管齊下，幫助企業提高生產效率，助力車企形成研發閉環。
比較典型的工具如Tessent。乘用車中的電子部分持續快速增長，並且這類安全相關的裝置必須儘可能遵循 ISO 26262 標準中規定的最高質量和可靠性要求，為幫助企業滿足 ISO 26262 標準強制要求的質量和可靠性指標，西門子近年收購了專門功能安全性 （FuSa） 的Austemper公司，同時，西門子的Tessent產品系列還提供了一套全面的測試解決方案。
Tessent系統是面向測試設計（DFT）的解決方案。在生產製造方面，Tessent的目標是零缺陷。據瞭解，西門子EDA的Tessent Safety 生態系統涵蓋一系列先進的IC測試技術，包括線上裝置監控，這是一種將嵌入式監視器分佈在每個半導體裝置中的創新方法，透過通用的基礎結構讓其相互連線，從而能夠快速檢測和報告系統中任何位置的隨機故障。
而在今年5月，西門子數字化工業軟體透過收購OneSpin Solutions，進一步為西門子帶來功能強大的IC完整性驗證解決方案和卓越的技術知識，以及廣泛的自動化形式驗證應用組合。據悉，自動化應用程式對於成功執行形式驗證流程來說至關重要。形式驗證應用程式可以自動執行常見的驗證任務，並且顯著簡化其驗證過程，為傳統的形式驗證技術提供了有力補充，有助於形式驗證流程的普及化。
此外，PAVE360是西門子於2019年5月推出的閉環系統設計與模擬平臺，能夠用於加速SoC設計，提供從晶片到整車的高精度數字化雙胞胎模擬，允許多個供應商及其他提供商同時協作，基於各種複雜的模擬場景對車輛的各個部件進行開發和測試，包括功率、效能和熱指標等，確保其滿足系統要求並符合車輛安全要求。
值得注意的是，在2020 CES上，Arm和西門子宣佈建立合作伙伴關係，將Arm的半導體IP整合到西門子PAVE360設計與模擬平臺當中。這也就意味著，未來，最基本的矽塊都可以進行同時開發和測試，還可能在未來從Arm中產生新的、更定製化的IP核及元件。TIRIAS Research預測，如果Arm遵循這一策略，它將可以進一步最佳化SoC甚至矽IP的設計，在更少的熱量和更小的物理形式下轉化更高的每瓦特效能。
另一方面，面對汽車市場電動化、智慧化的發展趨勢，不只車用晶片需求量提升，也為汽車電子設計領域帶來巨大挑戰，為此，西門子帶來了數字化管理平臺方案。
據介紹，西門子的數字化管理平臺，能夠自動同步整個系統資訊，並且貫穿整個電子系統研發流程，從設計到模擬到生產，無論是設計要求變更或是電子模組的變化等，均可進行捕捉並完成系統同步。
與此同時，面對瞬息萬變的市場情況與日新月異的技術更新，新型且跨領域的技術挑戰通常是設計工程師無法跨越的困難點。西門子EDA的數字化管理平臺，為設計工程師提供快速嚮導及自動化模擬設定的流程，幫助使用者即刻上手使用工具，讓使用者不用做很多設定便可直接進行模擬；模擬結束後，西門子EDA的數字化管理平臺可將使用者的模擬結果和對應的協議標準作對比，無論透過與否，使用者均可獲得完整報告。工程師即使經驗欠缺也可快速瞭解設計隱患，針對問題迅速作出反應。
總的來看，跟同類型模擬軟體公司相比，西門子有哪些優勢？Lincoln提到：“西門子EDA在電子行業有豐富的經驗，現在加上西門子數字化工業軟體在系統級的強大功能，能夠提供從晶片到硬體再到系統、整車的解決方案。”
Lincoln認為，未來汽車產業必定是新能源車的天下，西門子也希望藉助自家的EDA工具和方案讓企業的晶片設計效率有所提高。“同時，希望整個業界一起把汽車晶片設計的環閉系統建構好，而於此之中，西門子EDA將是整個閉環系統不可或缺的重要一員。”他提到。（校對/範蓉）
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