自動駕駛趨勢下 以軟硬體協同設計加速汽車研發創新

隨著汽車技術不斷革新，汽車向著更為智能化和自動化發展，特別是以自動駕駛、智能網聯為代表的新汽車技術給傳統汽車的技術架構、產品形態和產業生態帶來翻天覆地的變化。其中，車載晶元作為促成這一變化的重要推動力量，在近年來也進入高速發展期。當前各種汽車產品上搭載了以晶元為主要控制的電子產品數量大幅提升，隨著汽車智能化、互聯網水平的不斷提高，未來還將進一步增長。

Synopsys（新思科技）憑藉可靠的軟體質量和安全解決方案，在晶元技術領域一直處於全球領導者地位。4月26日，以「創新技術引領產業未來」為主題的2018第十屆全球汽車產業峰會在北京舉辦，在此次論壇上Synopsys汽車戰略副總裁Burkhard Huhnke博士發表了精彩演講並在會議期間接受了蓋世汽車記者的專訪，就汽車智能化及實現自動駕駛的過程中的車輛安全和車載晶元發揮的作用、汽車研發中的軟硬體協同設計以及未來車載晶元的市場格局進行了介紹。

自動駕駛需要新一代智能、可靠、低能耗和安全的集成電路。Synopsys是全球排名第一的晶元自動化設計解決方案提供商和晶元介面IP供應商，同時也是信息安全和軟體質量的全球領導者，擁有30多年的經驗。Burkhard Huhnke博士表示，「我們將與產業及合作夥伴攜手共進、共同發展，成為全球半導體產業發展的優秀夥伴和堅實支撐。」

Synopsys汽車戰略副總裁，Burkhard Huhnke博士

加強全球密切合作 協助中國汽車電子建立產業生態體系

據了解，目前Synopsys不但與全球半導體行業的每一家企業都建立有密切的合作夥伴關係，而且其晶元的設計、驗證、原型和測試工具以及眾多的經ASIL認證的處理器和IP系列產品已被包括汽車OEM製造商、汽車零部件供應商在內的用戶廣泛採用，用於開發開創智能汽車時代的電子系統，幫助車企客戶有效實現產品開發和測試進程的左移，為零部件產品與晶元平台的並行開發提供實現能力。「目前，我們已與全球前十大車廠、全球主流的一級供應商都建立了深度的項目合作關係。除了面向傳統的ECU產品以外，我們正在與全球頂級的整車企業、一級供應商和晶元公司聯合開發下一代的Infotainment及智能座艙系統、ADAS以及域控制器等新型核心電子單元，共同推進汽車電子電器系統架構向智能化、網聯化和全數字虛擬化開發做進一步的演進。」Burkhard Huhnke博士表示。

中國市場一直是Synopsys重點發展的區域，自1995年進入中國市場後，Synopsys不斷加大在中國的投入和布局，目前Synopsys已在北京、上海、深圳、西安、武漢、南京、廈門、香港、澳門九大城市設立機構，建立了完善的技術研發和支持服務體系。2017年9月，在國家工業和信息化部電子信息司、上海市經濟和信息化委員會指導下，Synopsys還參與承辦了「2017中國汽車電子大會」，以晶元為推動力促進汽車行業上下游產業鏈垂直整合、技術融合以及汽車行業的產業更新，通過加強汽車電子產業鏈上下游聯動形成產業合力，共同推動中國汽車產業的發展。2018年4月，在「汽車電子產業發展峰會暨聯盟成立大會」上，Synopsys當選為汽車電子產業聯盟副理事長單位，旨在與其他聯盟單位一起著力推動汽車電子產業智能化發展的新生態體系建設，積極推動汽車工業與新一代信息技術的深度融合與發展。

晶元集成解決方案確保車輛安全可靠

當前，在自動駕駛的發展趨勢下，汽車系統也日趨複雜。Burkhard Huhnke博士就如何從設計的角度確保汽車系統的功能安全發表了自己的看法，他表示，確保自動駕駛汽車的功能安全意味著OEM廠商及其供應商必須採用新的方法學來滿足新的需求和行業標準，其中不僅包括軟體、晶元和系統，還包括其開發工具。「在整個汽車供應鏈開發過程中更多地採用原型開發工具不失為新方法之一。不斷演變的車輛架構和子系統定義、更強大的硬體微控單元（MCU）和片上系統（SoC）、更為豐富的軟體內容、新增的有線和無線網路要求，以及支持ISO 26262等標準的更多測試需求對先進駕駛員輔助和信息娛樂系統產生了巨大影響，因此上述方法的採用更具有必要性。」他指出，將原型開發工具運用於汽車供應鏈開發過程中，可以使汽車半導體廠商、一級供應商和OEM公司之間的合作更為密切，從而加快開發速度，提產降本，提高硬體和軟體、電子控制單元（ECU）和車輛的總體質量。

那麼Synopsys主要從哪些方面來保證晶元功能安全？據Burkhard Huhnke博士介紹，Synopsys提供廣泛的軟體開發、晶元自動化設計和晶元介面IP解決方案，這些解決方案滿足功能性安全的行業標準，並具有支持自動駕駛應用開發的重要功能。「例如，我們的經ASIL認證的IP滿足嚴格的汽車標準，能夠幫助設計人員加快其關鍵安全汽車駕駛輔助系統（ADAS）和連接車輛片上系統的認證流程。帶有安全強化套件（SEP）選件的DesignWareARCEM處理器經過ASIL D準備認證，可用於符合ISO 26262安全標準的汽車應用。ARC EM處理器系列包括關鍵安全應用所必需的關鍵硬體功能，包括作為奇偶校驗支持、ECC支持、集成看門狗定時器和可選的存儲器保護單元（MPU）。安全強化套件包括支持創建鎖步配置和詳細的ISO 26262安全文檔的硬體。」

Burkhard Huhnke博士表示，Synopsys全套自動化及完整的針對功能安全的系統，RTL 驗證及實現的解決方案，已經在汽車供應鏈上的主流OEM、汽車零部件供應商採用，可滿足功能安全所需的故障注入、功能覆蓋、測試、冗餘設計等功能安全需要。「例如我們的Z01X、Logic BIST等功能安全解決方案，是目前業界領先、能高效滿足ASIL D 功能安全覆蓋所需，已經納入主流車規晶元的設計流程。目前，我們已有超過40種以上的工具已經完成ISO 26262 工具認證，能有效幫助我們的客戶滿足車規設計的需要。」

而隨著智能網聯技術的進步，駕乘者的信息被載入到車輛中，會有信息泄露的風險，智能網聯汽車的信息安全問題也因此站上輿論的風頭浪尖。對此，Burkhard Huhnke博士表示，「保護駕駛員信息就需要同時確保實現聯網汽車的軟體和IC集成電路兩個部分的安全穩固。Synopsys 軟體完整性工作組開發了一個綜合性平台，使開發人員能夠在軟體的整個開發生命周期中檢測和修復軟體缺陷，從軟體開發的最初就將安全特性融入設計之中。例如Synopsys 靜態分析，其使用專利技術，能夠提供深度、完整的路徑覆蓋率精度，並使用跨過程分析來查找其他解決方案無法檢測到的軟體缺陷和安全漏洞。」

此外，Synopsys還提供一系列的IP產品組合，來幫助保護 IC集成電路。例如, 高度可配置的安全 IP 解決方案，包括信任根、內容保護、加密和安全協議加速器。這些集成的解決方案能夠實現許多安全標準的核心功能，支持保密性、數據完整性、用戶/系統身份驗證、不可抵賴性和正授權。

以軟硬體協同設計加速汽車研發

在此次全球汽車產業峰會上，Burkhard Huhnke博士在題為《軟硬體協同設計——加速汽車研發的新進程》的講話中表示，當前，軟體、硬體、晶元加在一起，再與AI綁定後會釋放出行業中的潛力與機遇，繼而將改變整個行業。未來的汽車其實是有四個輪子的電腦，我們要不斷對系統及功能進行升級，同時也要收集數據，不能只按照單一的汽車數據來進行設計。必須要通過大量的數據來進行學習，並且開發新的功能，所以功能安全以及網路安全是關鍵。當前環境的複雜性越來越高，所有的感測器都必須要互聯，我們需要互聯性的車輛架構。

結合當前在車輛研發中有企業將軟體放在比硬體更核心的地位這一現象，對軟硬體協同設計如何加速汽車研發，Burkhard Huhnke博士表示，「汽車軟體正在穩步發展。事實上，汽車中電子設備和軟體的數量正在改變我們感知汽車價值的方式。隨著軟體的穩步增長，還需要解決所有這些不同軟體的數量和複雜性相關問題。與其他應用程序不同，錯誤可能導致致命的結果。」

他認為，使用虛擬原型來模擬微控制器和電子控制單元的方法為整個汽車供應鏈帶來諸多助益，包括但不限於在硬體上市之前開發軟體的能力、更快集成和測試軟體堆棧的能力以及更全面地測試功能安全性方面的能力。上市時間是移動應用程序的主要驅動力，而在汽車行業內，虛擬原型的使用主要旨在提高質量和降低安全風險，同時降低軟體開發和測試的成本。

隨著近年來汽車自動化、網聯化和電氣化的不斷發展，車載晶元應用越來越廣泛，不少汽車領域外的晶元廠商也開始布局汽車業務，未來車載晶元市場格局將會發生怎樣的變化？Burkhard Huhnke博士坦言，「從傳統上來說，OEM基本上屬於系統集成商，且他們並未自行開發很多軟體或晶元。雖然提供越來越自動化的駕駛性能能夠促使OEM進一步脫穎而出，但這些性能也會增加風險。安全故障有可能對一個公司的品牌造成災難性的傷害。因此，我認為我們會發現越來越多的OEM參與晶元規格和設計以及軟體開發。此外，由於複雜性、風險和成本的增加，我認為OEM與汽車生態系統的其他領域之間將會建立更緊密的合作和夥伴關係。」

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