[走進吉利] 汽車電子開發(fā)人員如何應對智能化時代新挑戰(zhàn)

在新技術與新造車勢力沖擊下，傳統(tǒng)汽車開發(fā)方法的弊端日益明顯。在傳統(tǒng)汽車開發(fā)模式下，汽車被視為一種安全性能要求極高的專用機器，因此其電氣結構多采用定制化，不可擴展，也很難復用；另外，傳統(tǒng)汽車對于數(shù)據(jù)處理速度要求不高，傳統(tǒng)車載總線帶寬都比較低，汽車智能化的特征之一是將采集大量的需要實時處理的數(shù)據(jù)，沿用傳統(tǒng)車載總線架構難以滿足智能化需求；此外，傳統(tǒng)汽車電子系統(tǒng)還存在處理能力低、軟件更新操作復雜、不同模塊之間關聯(lián)度高等特點。

以特斯拉為代表的造車新勢力，更多將汽車視為一種大型移動智能設備，在硬件選用、平臺構建、軟件開發(fā)和更新維護等方面大膽創(chuàng)新，在贏得用戶支持的同時，也引領了汽車開發(fā)潮流。傳統(tǒng)汽車廠商如今也已經(jīng)跟進，投入更多資源進行新架構、新開發(fā)流程的探索。

新舊汽車勢力都在汽車系統(tǒng)新開發(fā)模式上投入重注，務必對汽車開發(fā)人員提出更高的要求。8月16日，《新電子》媒體資訊服務平臺攜手Mentor, a Siemens Business發(fā)起 [走進吉利] 數(shù)位化智能汽車電子開發(fā)技術研討會，同時邀請Inova，MPS，Western Digital，Mouser，ITECH等企業(yè)共同參與，針對汽車電子開發(fā)人員普遍關心的問題，從芯片、模塊到軟件，系統(tǒng)梳理了工程開發(fā)人員應對新硬件、新架構和新開發(fā)流程的方法，來自吉利汽車研究院的200余名專業(yè)觀眾參加了此次研討會。

從硬件出發(fā)

毫無疑問，軟件在汽車電子開發(fā)中的比重會越來越高。主機廠與一級供應商自己下場開發(fā)芯片已經(jīng)不是新鮮事，因為主機廠與一級供應商對車載應用需求了解更為深入，而自定制芯片還可以在硬件層面上與競爭對手拉開差距。但部分主機廠或一級供應商在芯片級硬件開發(fā)經(jīng)驗上可能還不夠豐富，不過借助EDA工具的幫助，主機廠與一級供應商可以縮短學習時間，加快開發(fā)進度。

Mentor, a Siemens Business中國區(qū)總經(jīng)理凌琳在數(shù)位化智能汽車電子開發(fā)技術研討會上表示，Mentor和西門子向用戶提供全流程數(shù)字化方案，從設計到生產全面覆蓋，無縫連接。借助Mentor從IC到系統(tǒng)的完整EDA設計和驗證工具，汽車客戶完全能夠應對汽車新技術風潮帶來的挑戰(zhàn)，順利跨入智能化汽車開發(fā)時代。他說：“我們在汽車電子領域的歷史可以追溯到30多年前，我們在芯片、電路板和系統(tǒng)方面都完整的解決方案，與西門子合并之后，雙方在車載領域優(yōu)勢互補，用我們的一體化開發(fā)環(huán)境，開發(fā)者就可以高效地實現(xiàn)車載系統(tǒng)的開發(fā)。”

Mentor, a Siemens Business中國區(qū)總經(jīng)理凌琳

開發(fā)、仿真與認證加速

硬件定制化程度提高，與軟件開發(fā)內容增加，都增加了汽車系統(tǒng)開發(fā)工作量，但整車開發(fā)周期并沒有被拉長，而且有被縮短的趨勢。

Mentor, a Siemens Business硬件加速驗證平臺高級技術經(jīng)理張俊指出，未來汽車正在進行大量技術的融合。電氣化、傳感器、車聯(lián)網(wǎng) 、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等在車載系統(tǒng)中緊密相連， 特別是在最底層技術層面 ，傳感器和集成電路在車輛的各個子系統(tǒng)中相互作用。但汽車系統(tǒng)開發(fā)、仿真與認證的復雜之處在于，車載系統(tǒng)本身只是車輛運行環(huán)境的一部分，在真實場景中，有其他車輛、行人、各種設施，這使得汽車系統(tǒng)的驗證成為一項艱巨繁難的任務，“有數(shù)以百萬計的場景需要檢查，每個場景都有變量 ，由于原始數(shù)據(jù)的包容性還不夠，安全和安全問題進一步復雜化。”

Mentor, a Siemens Business硬件加速驗證平臺高級技術經(jīng)理張俊

張俊表示，加速整車驗證與仿真速度的唯一方法是虛擬化整個系統(tǒng)環(huán)境和車輛。西門子解決方案通過在一個環(huán)境中集成系統(tǒng)的異構元素，為驗證自動駕駛汽車設計提供了一種創(chuàng)新的方法： 模擬真實環(huán)境條件和響應于該環(huán)境的傳感器輸出的工具。給定傳感器輸入的工具來驗證執(zhí)行決策計算的電路。利用工具用于進行計算的決策，并將它們應用于這些決策控制的機械系統(tǒng)的虛擬化版本。​

針對自動駕駛功能復雜、計算密度高、成本高等特點，Mentor還提供自動駕駛整體解決方案（Automated Driving Total Solution），   Mentor, a Siemens Business中國區(qū)銷售總監(jiān)陳銘燿表示：“從ECU仿真、硬件平臺仿真，到嵌入式軟件開發(fā)，針對自動駕駛平臺，Mentor, a Siemens Business都有完整的解決方案，國內客戶對交付時間要求比較高，但客戶反饋我們的支持都很給力。”     

Mentor, a Siemens Business中國區(qū)銷售總監(jiān)陳銘燿

速度、容量與EMI

汽車智能化對車載總線與車載存儲提出了極大挑戰(zhàn)，據(jù)英特爾估計，全自動駕駛汽車，一天產生的數(shù)據(jù)量可能高達4000GB。近期來看，車載儀表板（大屏幕顯示）及影音娛樂功能的變化，已經(jīng)讓傳統(tǒng)車載總線不堪重負，因此需要引入新技術以承載日益增加的數(shù)據(jù)吞吐量。

總部在德國的Inova半導體是一家芯片設計公司，主要開發(fā)車載高速串行總線（SerDes），以及車內LED驅動。Inova市場與銷售總監(jiān)Thomas Rothhaupt表示，利用APIX3 SerDes技術，可在單一遮蔽雙絞線（STP）或同軸線纜（Coax）上將信息娛樂系統(tǒng)的視頻、音頻、以太網(wǎng)與控制信號，以高品質地實時傳遞至遠端顯示屏。APIX3產品可支持每秒最高12千兆（12Gpbs）帶寬，并可對應LVDS、DSI、CSI、HDMI以及DisplayPort等格式的視頻介面。APIX3也能延展多屏應用，可優(yōu)化影音娛樂系統(tǒng)的主體架構設計，節(jié)省開發(fā)時間與成本。

在演講中，Thomas Rothhaupt展示了利用APIX3實現(xiàn)的4K顯示與多屏方案。

Inova市場與銷售總監(jiān)Thomas Rothhaupt

數(shù)據(jù)量的增加，也直接導致了對車載存儲器需求的增加。西部數(shù)據(jù)產品營銷總監(jiān)張丹在演講中表示， 隨著汽車網(wǎng)聯(lián)化與自動駕駛程度的提升，車內所需的存儲將持續(xù)增大。其中，先進的車載信息娛樂系統(tǒng)將會需要256GB，而自動化系統(tǒng)將會需要1TB以上的容量 ，預計到2022年，每輛車的平均存儲容量將超過2TB。

張丹指出，相比消費級存儲，在溫度、數(shù)據(jù)保持力與讀寫速度上，車載應用對NAND閃存的要求更高。而西部數(shù)據(jù)近年來推出的3D TLC NAND閃存，比過去的2D MLC技術有更多優(yōu)勢：可靠性更高、減少存儲單元間的干擾、每層更強的電子捕獲能力、有更好的數(shù)據(jù)保持力。而且可以做到更高容量。在今年4月推出的iNAND® AT EM132 嵌入式閃存盤，容量達到了256GB。

西部數(shù)據(jù)產品營銷總監(jiān)張丹

 針對車載應用特點，西部數(shù)據(jù)還為自己的產品增加了狀態(tài)監(jiān)控、智能分區(qū)、手動刷新、耐用拓展等功能。

隨著車載系統(tǒng)中電子比重不斷提升，工程師越來越容易遇到EMI問題。MPS汽車電子現(xiàn)場應用主管程磊為大家分享了在開關電源設計中的EMI設計經(jīng)驗，他表示：“隨著新能源車，自動駕駛和車載互聯(lián)技術的發(fā)展，這些越來越多的電氣化零部帶來了DCDC芯片的廣泛應用，也產生了越來越多的EMI問題。由于汽車電子測試的范圍寬，限制低，在這些小體積多線束的應用中，DCDC的EMI問題是亟待解決的新問題。MPS作為電源領域的領導者，在汽車電子電源方案有著獨特的技術優(yōu)勢，MPS解決了硬件工程師系統(tǒng)設計的難題，讓系統(tǒng)設計變得更高效，系統(tǒng)成本更低。同時隨著汽車電子電氣化的普及，主機廠對汽車EMI要求越來越高，開關電源又是主要的噪聲源，MPS擁有豐富芯片設計經(jīng)驗和系統(tǒng)設計經(jīng)驗，幫助硬件工程師更輕松通過越來越嚴苛的EMI挑戰(zhàn)。”

MPS汽車電子現(xiàn)場應用主管程磊

模型化、集成化開發(fā)

隨著汽車電子朝著智能化、數(shù)字網(wǎng)絡化、總線化以及節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展，無論是芯片設計還是板級設計都面臨全新挑戰(zhàn)。相較傳統(tǒng)汽車電子，新一代產品需要快速及時處理大量數(shù)據(jù)，并瞬時準確無誤地反饋到各個控制部件；同時，汽車電子固有的高度安全性要求，良好適應不同環(huán)境下的可靠性，對零部件和組件的零缺陷要求，需要對設計數(shù)據(jù)全流程嚴格管控。

Mentor, a Siemens Business Capital產品方案專家朱韋達以車載網(wǎng)絡設計為案例，來說明模型化開發(fā)的重要性。傳統(tǒng)車載網(wǎng)絡設計時，由于缺乏時間分析，增加了車輛重量和成本，因而無法正確調整網(wǎng)絡規(guī)模；因為缺乏專業(yè)的網(wǎng)絡工具和自動化設計方法，因此開發(fā)應用效率低；而且嚴重依賴物理測試，增加成本，增加延時。

Mentor, a Siemens Business Capital產品方案專家 朱韋達

采用Capital基于模型的工程方法（MBSE），則可以加速車載網(wǎng)絡設計流程，通過合理的設計，規(guī)范節(jié)省時間和成本，最終滿足車載系統(tǒng)對數(shù)字連續(xù)性、跨領域可追溯性，以及安全性和保密性的需求。

Mentor, a Siemens Business應用經(jīng)理劉雪峰則重點介紹了Mentor的集成化電子設計系統(tǒng)，他表示，從系統(tǒng)架構設計到具體的電路設計，到數(shù)據(jù)的無縫傳遞、管理、同步，與汽車的網(wǎng)絡設計系統(tǒng)、線纜設計、Mechanical設計系統(tǒng)，以及和西門子PLM系統(tǒng)有機集成，為汽車行業(yè)提供一個安全、可靠、高效的設計平臺和電子設計數(shù)據(jù)管理環(huán)境。

Mentor, a Siemens Business應用經(jīng)理劉雪峰

集成化、模型化開發(fā)將引領汽車電子開發(fā)新浪潮，正如Mentor, a Siemens Business中國區(qū)總經(jīng)理凌琳所說：“現(xiàn)在的時代，需要把電子設計和機械設計統(tǒng)一起來，才能解決汽車開發(fā)中遇到的越來越復雜的問題。而Mentor的集成化開發(fā)工具與方法，為工程師提供了最有力的幫助！”