全球性芯片短缺已持續(xù)兩年，深層原因在于：智能電動汽車市場的增量態(tài)勢，與黑天鵝頻發(fā)阻礙生產(chǎn)與運輸形成供需矛盾，由于新產(chǎn)業(yè)鏈形成需要一定周期，缺芯潮似乎沒有在短期內(nèi)解決的可能性。

與此同時，汽車電子電氣架構(gòu)正走向中央計算時代，芯片算力飛速迭代，既帶來了行業(yè)機遇，也是懸在供應(yīng)企業(yè)頭頂?shù)倪_摩克里斯之劍：

如何在軟件智能化程度及部署復雜度不斷拔高的同時保障產(chǎn)品可靠性？如何在代碼數(shù)成倍增長的同時加快供應(yīng)速度？如何在芯片飛速迭代的情況下提高良率與安全性？

作為眾多科技公司的Silicon to Software?（“芯片到軟件”）合作伙伴，新思科技與諸多頂尖芯片提供商有緊密合作。針對“加速SoC設(shè)計成型，助推國產(chǎn)芯片上車”的行業(yè)痛點，新思科技提出了IP車規(guī)級， EDA全流程芯片設(shè)計解決方案、軟硬件協(xié)同虛擬原型技術(shù)、芯片生命周期管理（SLM）等解決方案。

圖片來源：新思科技 官網(wǎng)

IP先行，助力消費級芯片提升至車規(guī)級

伴隨汽車電子電氣架構(gòu)從分布式E/E架構(gòu)轉(zhuǎn)向功能域，原本分散的ECU被集成為網(wǎng)關(guān)、座艙智能、自動駕駛幾大功能域，這一趨勢帶來了算力集中化的潮流，由此，智能車所使用半導體的數(shù)量和價值都在呈倍數(shù)增長。

芯片及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)正從消費級向車規(guī)級領(lǐng)域擴張，而要從消費級轉(zhuǎn)向車規(guī)級，成熟的IP方案必不可少：如果將芯片制造比作搭建房屋，那么半導體IP就是標準規(guī)格圖紙，一份準確合規(guī)的圖紙可以大幅降低芯片設(shè)計制造過程中的不確定性。

新思科技汽車業(yè)務(wù)拓展總監(jiān)武鈺表示，與消費級產(chǎn)品相比，車規(guī)級產(chǎn)品有更長的壽命要求：一般是15~20年，而PPM曲線（失效率，在一百萬個零部件中故障部件的占比）平均低于1，甚至近趨于零。

圖片來源：新思科技

為兼顧更長的使用期限和更高的良率，車規(guī)級芯片在進行半年到一年的產(chǎn)線認定之后，原則上不可以更改生產(chǎn)設(shè)備和制程步驟與時間。因此，在芯片制造設(shè)計環(huán)節(jié)就確保其可靠性，助推其通過行業(yè)標準驗證，是降本增效的關(guān)鍵路徑。

據(jù)武鈺介紹， 新思科技IP套件中的多項產(chǎn)品可加速車規(guī)級SoC級芯片的設(shè)計和資格認證：

專門針對ISO26262隨機硬件故障進行開發(fā)和評估的ASIL B和D級就緒的IP；同時兼容ASIL D隨機硬件故障和ASIL D系統(tǒng)故障的ARC處理器；ISO 9001認證的質(zhì)量管理體系，根據(jù)AEC-Q100而設(shè)計和測試的IP，SoC級安全管理器；面向汽車0、1和2級溫度的IP；以及基于22FDX和FinFET工藝的IP。

圖片來源：新思科技

如何在軟件智能化程度及部署復雜度不斷拔高的同時保障產(chǎn)品可靠性？針對第一個問題，新思科技的答案是：提供通過了汽車工藝能力指數(shù)、百萬分之缺陷率/PPM驗證的IP方案，助力芯片通過嚴格的車規(guī)級安全標準審核。 

虛擬原型技術(shù)：將軟件先行落到實處

如何在代碼數(shù)成倍增長、軟件及部署復雜度不斷拔高的同時加快供應(yīng)速度？武鈺對一套虛擬原型交樣的方案進行了簡要介紹：

將SoC級芯片方案虛擬化，在尚未流片前，讓客戶在PC端拿到芯片的數(shù)字化原型，最多提前18個月對軟件進行部署和測試，在芯片制成后可以直接用開發(fā)成型的軟件進行移植，由此加快軟件研發(fā)的整體速度，進而縮短開發(fā)周期。

武鈺介紹，這套方案已經(jīng)在歐美實現(xiàn)多年，具有成熟的技術(shù)基礎(chǔ)，并與諸多Tier 1, OEM廠商進行深層次的合作，這大幅擴展了新思科技的虛擬MCU/SoC模型庫，這是新思科技提供SoC級虛擬原型和工具，支持多種模型和操作系統(tǒng)虛擬化的底氣。

在傳統(tǒng)汽車電子的V型開發(fā)流程中：從需求編譯、單元測試（MISRA規(guī)則測試；Polyspace測試；功能測試；邊界測試）、軟件集成測試、硬件在環(huán)測試、最終進入實車測試。每一次改動都可能導致全局重來，可謂牽一發(fā)而動全身。

V型開發(fā)圖

相比而言，虛擬原型驗證可以為SoC級芯片的軟件開發(fā)帶來五處重要改進：

第一，將軟件先行落到實處：在芯片制成12~18個月前開始軟件開發(fā)。第二，大幅提高調(diào)試和分析效率。第三，易于將軟件虛擬原型與主機服務(wù)器群進行配置并回歸測試。第四，通過虛擬原型的軟件易于量產(chǎn)分發(fā)，便于開發(fā)組內(nèi)部和整條供應(yīng)鏈實現(xiàn)協(xié)作，允許在芯片回片前共享設(shè)計。第五，虛擬原型提供了靈活、可擴展和可獲得的手段，可以更早地進行證明設(shè)計。

總體而言，虛擬原型技術(shù)將極大提高生產(chǎn)效率，幫助開發(fā)者消除片上系統(tǒng)（SoC）設(shè)計過程中的不確定性。

除了虛擬SoC，新思科技進一步還推出了更接近應(yīng)用級的虛擬ECU方案：將ECU的應(yīng)用層和通訊架構(gòu)在虛擬原型中實現(xiàn)，順應(yīng)軟件定義汽車的潮流，使汽車ECU開發(fā)升級為“由軟及硬、軟件主導”。武鈺補充，這套工具目前已經(jīng)支持云端級聯(lián)架構(gòu)，用戶可在云端進行仿真測試。

圖片來源：新思科技

目前，新思科技已經(jīng)實現(xiàn)涵蓋整車的全鏈條開發(fā)，有能力提供從芯片、軟件到系統(tǒng)的車規(guī)級解決方案。行業(yè)趨勢而言，從物理測試過渡到虛擬測試，從軟件配合硬件走向軟件先行、汽車行業(yè)從硬件部署走向軟件定義的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

安全為重，SLM覆蓋芯片的全生命周期監(jiān)管

根據(jù)整車制造的時間線，縱覽新思科技的產(chǎn)品覆蓋面：芯片設(shè)計階段，新思科技提供車規(guī)級IP與EDA全流程芯片設(shè)計解決方案；芯片開發(fā)階段，新思科技的虛擬原型技術(shù)可以幫助客戶實現(xiàn)軟件先行，縮短研發(fā)周期；在軟件及部署復雜度提升的大背景下，新思科技提供代碼監(jiān)測工具，幫助測試代碼質(zhì)量與排查安全漏洞。[YW4] 

隨芯片迭代速率提升，針對個體而言，需要盡可能收集單個芯片全生命周期的有用數(shù)據(jù)；針對不同代際的芯片，則需要對數(shù)據(jù)進行分析對比，以獲得改善下一代芯片和系統(tǒng)運行的可靠建議。

圖片來源：新思科技

芯片如何做到“三省吾身”？新思科技的芯片生命周期管理平臺 (SLM) 為這一痛點提供了解決方案，通過對芯片設(shè)計、制造、測試、最終用戶系統(tǒng)部署的全過程進行追蹤，對獲取信息進行監(jiān)控、分析和優(yōu)化。

這些信息來源于工藝/電壓/溫度 (PVT) 傳感器、可測性設(shè)計 (DFT) 和內(nèi)置自測試 (BIST) 資源、結(jié)構(gòu)和功能監(jiān)控器、嵌入式片上分析組件。

通過這些嵌入式監(jiān)控器和傳感器，新思科技的SLM解決方案實現(xiàn)了芯片全生命周期、全使用場景覆蓋，通過一系列數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性和根本原因分析，能夠加速芯片的“良率學習”流程，從而優(yōu)化最終產(chǎn)品良率，從而助推車規(guī)級芯片的實現(xiàn)。

從第一輛通用電動汽車的誕生，到智能電動時代來臨，讓人類不斷點亮科技未來的不是零和博弈，而是生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中的平衡與共贏。在武鈺看來，新思科技持續(xù)伴隨國產(chǎn)芯片的成長，助力國產(chǎn)芯片上車，最終帶來的將是產(chǎn)業(yè)生態(tài)的雙贏共生。

（以上內(nèi)容根據(jù)新思科技汽車業(yè)務(wù)拓展總監(jiān)武鈺于2022年8月4日由蓋世汽車、AUTOSAR組織聯(lián)合主辦的2022第三屆軟件定義汽車論壇暨AUTOSAR中國日發(fā)表的《從芯片、軟件到車載系統(tǒng)融合》主題演講進行理解和整理。）

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