汽車(chē)電子設計的第三次發(fā)展浪潮

　　2017年3月14-16日，一年一度的SemiCon China又如期在上海舉辦，此次Semicon還首次舉辦了“智能汽車(chē)電子論壇”。作為在汽車(chē)行業(yè)深耕多年的系統供應商，Mentor Graphics也參與了此次盛會(huì )。Mentor Graphics資深技術(shù)總監Russell Lee以“The 3rd Wave of Disruption Driving Agility of Engineering” (推動(dòng)工程靈活性的第三個(gè)拐點(diǎn))為題，認為汽車(chē)行業(yè)如今已進(jìn)入了第三波拐點(diǎn)，并闡述了汽車(chē)工業(yè)的變革與半導體芯片設計之間的關(guān)系。

　　隨著(zhù)PC、智能手機應用已日趨成熟，產(chǎn)業(yè)急需尋找新的應用引擎來(lái)推動(dòng)進(jìn)一步發(fā)展，而汽車(chē)電子應用被認為是下一波推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新引擎。目前汽車(chē)行業(yè)已經(jīng)歷了三次發(fā)展拐點(diǎn)，第一波是全球化，當時(shí)產(chǎn)生了大量的全球性汽車(chē)企業(yè);第二波是發(fā)生在30年前的電氣化，這得益于當時(shí)半導體技術(shù)的發(fā)展;目前已進(jìn)入了第三波發(fā)展潮流：數字化。目前汽車(chē)內的系統越來(lái)越復雜，電子系統所占比例越來(lái)越高，如在一輛奔馳系轎車(chē)中，就包含6個(gè)雷達波速系統，8個(gè)攝像頭，12個(gè)停車(chē)傳感器，144個(gè)電子控制單元，500個(gè)LED等，734條線(xiàn)束，2,400條電路以及5,000米長(cháng)的線(xiàn)束。在汽車(chē)中電子系統的成本也逐年遞增，至2030年將占整車(chē)成本的50%。那怎樣去抓住這一次機遇，真正解鎖下一波汽車(chē)潮流價(jià)值的關(guān)鍵是什么呢?答案是“Smart Car”，也即智能汽車(chē)。

　　改變創(chuàng )造機遇

　　那怎樣去適應這種改變并抓住發(fā)展機遇呢?Mentor Graphics資深技術(shù)總監Russell Lee認為可從三個(gè)方面去考慮。一是數字化，汽車(chē)制造商需要構建就有安全，高質(zhì)量，具有可延展性，并能控制成本等特點(diǎn)的平臺。二是標準化，OEM廠(chǎng)商和供應鏈廠(chǎng)商必須更緊密的合作，建立共同發(fā)展和相互依存的關(guān)系。三是互聯(lián)化，“新玩家”的加入會(huì )影響整條供應鏈，如云服務(wù)提供商、通信、IP和服務(wù)提供商等。

　　汽車(chē)已成為一個(gè)成體系系統(System of Systems)，其中包含了SoC設計，嵌入式軟件系統，PCB & ECU設計，車(chē)輛架構和集成，維護和售后系統等，這都需要更早的設計流程的合作， 研發(fā)效率，設計的準確性以及一致性和數據的完整性等方面給予保證。

　　主要驅動(dòng)技術(shù)

　　近年來(lái)先進(jìn)駕駛輔助系統(ADAS)市場(chǎng)增長(cháng)迅速，原來(lái)該系統只局限于高端市場(chǎng)，而現在正在進(jìn)入中端市場(chǎng)。而ADAS的發(fā)展推動(dòng)了對于CMOS圖像傳感器需求的增長(cháng)，但同時(shí)也面臨著(zhù)一些挑戰。由于目前的多層板設計以及對于補償/錯配和寄生效應的敏感，緩沖放大器的應用，仿真沒(méi)有那么簡(jiǎn)單實(shí)行。Mentor的AFS工具能很好解決上述挑戰，能快速、準確地進(jìn)行仿真(圖1)。目前，CMOS圖像傳感器排名前三的供應商都已采用AFS，排名前十中的八家供應商也已采用AFS。

　　圖1：AFS相較于其它仿真工具仿真時(shí)間的對比

　　對于高壓動(dòng)力系統的仿真也是難點(diǎn)之一，如需要實(shí)現0V至800V的最大電壓波動(dòng)，Mentor和ST共同推進(jìn)了三個(gè)主要的仿真能力，一是電熱模型和仿真;二是老化仿真;三是對安全工作區的仿真和分析，幫助客戶(hù)解決對于高壓動(dòng)力系統的仿真難題。此外，Mentor還提供能保證DFT質(zhì)量的工具，近期獨立合規公司 SGS-TüV Saar 已對 Mentor 旗下 Questa? 仿真、驗證管理和跨時(shí)鐘域 (CDC) 產(chǎn)品的軟件工具驗證報告進(jìn)行了 ISO 26262 合規性認證。這使得Mentor Safe 程序成為是業(yè)內應用范圍最廣且最完善的 ISO 26262 驗證方案之一。Mentor Safe軟件可以使得用戶(hù)將Mentor工具以及安全軟件在安全層面上集成到用戶(hù)自己的設計和驗證流程中，范圍覆蓋所有驗證級別(從 ASIL A 到 ASIL D 級)。Mentor還具有進(jìn)一步對可靠性檢查的資質(zhì)，對于關(guān)鍵安全功能進(jìn)行功能驗證等。

　　任何產(chǎn)業(yè)總是由創(chuàng )新來(lái)驅動(dòng)，汽車(chē)行業(yè)也是一樣。2015年最具創(chuàng )意公司前十大公司中的9家有在汽車(chē)方面獨具創(chuàng )新。未來(lái)對于新設計/驗證方法的采用會(huì )越來(lái)越多，在服務(wù)和數據方面的新商業(yè)模式也會(huì )不斷出現。汽車(chē)設計也將成為成體系系統設計，對于設計準確性和研發(fā)效率的要求也將越來(lái)越高。