在智能汽車時代，軟件已成為汽車制造商的關鍵挑戰和機遇。然而，隨著軟件內容的快速增長，傳統開發方法已無法滿足智能汽車的嚴苛需求。電子數字孿生等新技術將成為推動汽車工業進一步發展的關鍵因素，使用電子數字孿生平臺協同工作，將成為汽車產業生態鏈參與者的最佳實踐。

近日，新思科技系統設計事業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創新大會，發表了《電子數字孿生：加速智能汽車開發的驅動力》的主題演講，同國內汽車電子領先企業代表共同探討了在智能化轉型的十字路口，如何以電子數字孿生新技術賦能汽車產業，引領智能汽車產業的未來。

當軟件開始定義汽車

如今，加入智能化讓汽車系統的復雜度更高，為了提升汽車的質量，并降低研發制造成本，李新基認為，如何高效地實現整個系統驗證是其中一個重要的環節。

現在的智能汽車擁有超過億萬行的源代碼，每個器件都有專用的操作系統和軟件。這成百上千個來自不同供應商的軟件，需要在一輛車上進行良好整合和驗證，并且確保車輛能夠如期上市，質量可控的復雜度非常高。李新基解釋，過去我們在選擇汽車時，強調的是馬力和駕駛體驗。未來的汽車是一個智能平臺，可以看做四個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，尤其是汽車功能安全，是一個非常重要的課題。為了保證質量，在軟件和硬件出廠前，車廠需要完成完整的驗證流程，這部分將來會影響整個汽車產業的研發成本。

汽車數字化轉型的新趨勢

“軟件定義汽車”將會強烈地驅動車廠開始進行數字化轉型。李新基表示，數字化轉型要滿足幾方面的需求：首先，目前汽車的供應鏈相對破碎，軟件整合顯得比較脆弱，未來整個電子電器架構的趨勢在于算力平臺部分會高度集中，車廠需要掌握整個軟件的可控性，這是產品驅動力的一部分。為整個車輛產業和業界會員推動一個更開放的接口，所有軟件通過開放接口進行整合是一個趨勢；其次，現在不同的供應商之間太過獨立，彼此之間缺乏良好的合作平臺，導致了任何更新迭代都需要大量的協作，難以管理和協調。為了解決這個問題，未來我們將在業界推動高效的協作平臺，讓所有供應商在這個平臺進行更好的整合和測試，解決由于差異而無法在系統間協作導致的成本損失；最后，過去的開發節奏是軟件和硬件分開，各個系統獨立開發，直到最后整合才在機架上測試，驗證經常要到最后時刻才發現問題。此時問題的復雜性非常高，難以區分以及解決整個問題。系統驗證不必等到整個系統整合后才開始，而是將驗證左移，讓系統在開發過程中就可以通過虛擬原型，盡早進行系統驗證。

數字轉型的具體做法大致分為兩個方面。一方面，針對軟硬件解耦，系統架構整合的可重用性等方面，目前業界正在推動車級操作系統平臺的整合，通過開放API提供軟件間的標準接口開發整合，得到可重用性，實現軟硬件開發解耦的設計流程。另一方面，針對協作部分和設計左移的部分，通過數字孿生系統，不必等到所有硬件都完成后才進行系統整合。在設計早期盡早利用虛擬化模型，就能夠發現問題并且進行完整驗證。

電子數字孿生加速智能汽車創新

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

李新基強調，這樣會有幾點好處。第一是設計左移，無需等到硬件制造完成后才能進行系統級驗證。這是一個虛擬仿真平臺，從芯片到ECU到E/E架構再到整車，通過虛擬化模型進行整合，讓整個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架。由于硬件機架價格昂貴且數量有限，導致測試時間周期靠后同時成本較高，可以通過云上部署大幅降低驗證成本并且將測試時間左移。第二是加速創新。我們一直在討論創新，但是創新需要通過不斷實驗，如果必須花費非常長的周期才能驗證其是否可行，這對于創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證新想法和軟件功能，同時保證質量，降低未來發生問題的風險。

新思科技的虛擬開發平臺具有以下幾個特性：首先，平臺本身強調標準和開放。在這個系統中，并非只有一家的工具和IP。平臺提供一個開放的環境，讓車廠所使用的任何第三方供應商，無論是模型還是工具，都可以在此平臺上進行整合，再進行仿真。此外，基于新思科技在業界積累了相當數量的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所設計的SoC，都可以輕松獲得相應的虛擬模型，再進行仿真工作。我們提供了一個整合、開放的環境，同時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，所有細節都包括在內，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。甚至車外的動力模型，或者是一些傳感器，包含環境的模型等，這些環境模型都可以整合在一起，在此基礎上進行仿真工作。具體的工具包含整個測試激勵的設想產生和測試覆蓋率的管理到產生測試環境，追蹤記錄等等。在此基礎上，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行仿真工作。所有仿真環境都是高度同步和協調，所有測試包括覆蓋率，測試分析報告都可以整合在一起。

一個數字孿生系統實際上是整個生態的整合基礎。我們可以和不同領域的合作伙伴在生態中開放API，這些合作伙伴包含從系統端到制造、設計過程的工具鏈等，都可以通過這個系統進行整合。目前新思科技與合作伙伴的配合有著豐富的經驗，在測試驗證環境中使用的軟件硬件開發工具，通過數字孿生系統進行整合，再完成整體設計、測試、驗證的全流程，都可以在數字化系統中完全實現。從新思科技的合作伙伴和客戶中，我們可以看到應用數字孿生系統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證的覆蓋率，或是提供更好、更完整的驗證服務，這與標準的相容性等方面得到了很多好處。

新思科技將數字孿生技術應用到智能汽車和芯片領域并非剛剛起步。李新基最后強調道：新思科技的虛擬化驗證平臺已經運行超過10年，擁有著世界領先的技術和強大的支持團隊。基于過去的技術經驗積累，我們希望能夠將其向外擴展，努力延伸到整個系統級別，特別是在汽車驗證環節，為智能汽車的開發提供更多創新驅動力。