汽車電子設(shè)計(jì)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“智能汽車電子論壇”。作為在汽車行業(yè)深耕多年的系統(tǒng)供應(yīng)商，Mentor Graphics也參與了此次盛會(huì)。Mentor Graphics資深技術(shù)總監(jiān)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(rèn)為汽車行業(yè)如今已進(jìn)入了第三波拐點(diǎn)，并闡述了汽車工業(yè)的變革與半導(dǎo)體芯片設(shè)計(jì)之間的關(guān)系。

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

　　改變創(chuàng)造機(jī)遇

　　那怎樣去適應(yīng)這種改變并抓住發(fā)展機(jī)遇呢?Mentor Graphics資深技術(shù)總監(jiān)Russell Lee認(rèn)為可從三個(gè)方面去考慮。一是數(shù)字化，汽車制造商需要構(gòu)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(tái)。二是標(biāo)準(zhǔn)化，OEM廠商和供應(yīng)鏈廠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(yīng)鏈，如云服務(wù)提供商、通信、IP和服務(wù)提供商等。

　　汽車已成為一個(gè)成體系系統(tǒng)(System of Systems)，其中包含了SoC設(shè)計(jì)，嵌入式軟件系統(tǒng)，PCB & ECU設(shè)計(jì)，車輛架構(gòu)和集成，維護(hù)和售后系統(tǒng)等，這都需要更早的設(shè)計(jì)流程的合作， 研發(fā)效率，設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性以及一致性和數(shù)據(jù)的完整性等方面給予保證。

　　主要驅(qū)動(dòng)技術(shù)

　　近年來(lái)先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)市場(chǎng)增長(zhǎng)迅速，原來(lái)該系統(tǒng)只局限于高端市場(chǎng)，而現(xiàn)在正在進(jìn)入中端市場(chǎng)。而ADAS的發(fā)展推動(dòng)了對(duì)于CMOS圖像傳感器需求的增長(zhǎng)，但同時(shí)也面臨著一些挑戰(zhàn)。由于目前的多層板設(shè)計(jì)以及對(duì)于補(bǔ)償/錯(cuò)配和寄生效應(yīng)的敏感，緩沖放大器的應(yīng)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(zhàn)，能快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行仿真(圖1)。目前，CMOS圖像傳感器排名前三的供應(yīng)商都已采用AFS，排名前十中的八家供應(yīng)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(duì)比

　　對(duì)于高壓動(dòng)力系統(tǒng)的仿真也是難點(diǎn)之一，如需要實(shí)現(xiàn)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(duì)安全工作區(qū)的仿真和分析，幫助客戶解決對(duì)于高壓動(dòng)力系統(tǒng)的仿真難題。此外，Mentor還提供能保證DFT質(zhì)量的工具，近期獨(dú)立合規(guī)公司 SGS-TüV Saar 已對(duì) Mentor 旗下 Questa? 仿真、驗(yàn)證管理和跨時(shí)鐘域 (CDC) 產(chǎn)品的軟件工具驗(yàn)證報(bào)告進(jìn)行了 ISO 26262 合規(guī)性認(rèn)證。這使得Mentor Safe 程序成為是業(yè)內(nèi)應(yīng)用范圍最廣且最完善的 ISO 26262 驗(yàn)證方案之一。Mentor Safe軟件可以使得用戶將Mentor工具以及安全軟件在安全層面上集成到用戶自己的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證流程中，范圍覆蓋所有驗(yàn)證級(jí)別(從 ASIL A 到 ASIL D 級(jí))。Mentor還具有進(jìn)一步對(duì)可靠性檢查的資質(zhì)，對(duì)于關(guān)鍵安全功能進(jìn)行功能驗(yàn)證等。

　　任何產(chǎn)業(yè)總是由創(chuàng)新來(lái)驅(qū)動(dòng)，汽車行業(yè)也是一樣。2015年最具創(chuàng)意公司前十大公司中的9家有在汽車方面獨(dú)具創(chuàng)新。未來(lái)對(duì)于新設(shè)計(jì)/驗(yàn)證方法的采用會(huì)越來(lái)越多，在服務(wù)和數(shù)據(jù)方面的新商業(yè)模式也會(huì)不斷出現(xiàn)。汽車設(shè)計(jì)也將成為成體系系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)于設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性和研發(fā)效率的要求也將越來(lái)越高。