在智能汽车时代，软件已成为汽车制造商的关键挑战和机遇。然而，随着软件内容的快速增长，传统开发方法已无法满足智能汽车的严苛需求。电子数字孪生等新技术将成为推动汽车工业进一步发展的关键因素，使用电子数字孪生平台协同工作，将成为汽车产业生态链参与者的最佳实践。
近日，新思科技系统设计事业部副总裁李新基受邀参加2024全球新能源智能汽车电子技术创新大会，发表了《电子数字孪生：加速智能汽车开发的驱动力》的主题演讲，同国内汽车电子领先企业代表共同探讨了在智能化转型的十字路口，如何以电子数字孪生新技术赋能汽车产业，引领智能汽车产业的未来。
当软件开始定义汽车
如今，加入智能化让汽车系统的复杂度更高，为了提升汽车的质量，并降低研发制造成本，李新基认为，如何高效地实现整个系统验证是其中一个重要的环节。
现在的智能汽车拥有超过亿万行的源代码，每个器件都有专用的操作系统和软件。这成百上千个来自不同供应商的软件，需要在一辆车上进行良好整合和验证，并且确保车辆能够如期上市，质量可控的复杂度非常高。李新基解释，过去我们在选择汽车时，强调的是马力和驾驶体验。未来的汽车是一个智能平台，可以看做四个轮子装载着一台电脑，所有功能都是通过软件定义的。在智能汽车的生命周期中，如何确保所有软件的更新迭代不会影响使用者的体验，尤其是汽车功能安全，是一个非常重要的课题。为了保证质量，在软件和硬件出厂前，车厂需要完成完整的验证流程，这部分将来会影响整个汽车产业的研发成本。
汽车数字化转型的新趋势
“软件定义汽车”将会强烈地驱动车厂开始进行数字化转型。李新基表示，数字化转型要满足几方面的需求：首先，目前汽车的供应链相对破碎，软件整合显得比较脆弱，未来整个电子电器架构的趋势在于算力平台部分会高度集中，车厂需要掌握整个软件的可控性，这是产品驱动力的一部分。为整个车辆产业和业界会员推动一个更开放的接口，所有软件通过开放接口进行整合是一个趋势；其次，现在不同的供应商之间太过独立，彼此之间缺乏良好的合作平台，导致了任何更新迭代都需要大量的协作，难以管理和协调。为了解决这个问题，未来我们将在业界推动高效的协作平台，让所有供应商在这个平台进行更好的整合和测试，解决由于差异而无法在系统间协作导致的成本损失；最后，过去的开发节奏是软件和硬件分开，各个系统独立开发，直到最后整合才在机架上测试，验证经常要到最后时刻才发现问题。此时问题的复杂性非常高，难以区分以及解决整个问题。系统验证不必等到整个系统整合后才开始，而是将验证左移，让系统在开发过程中就可以通过虚拟原型，尽早进行系统验证。
数字转型的具体做法大致分为两个方面。一方面，针对软硬件解耦，系统架构整合的可重用性等方面，目前业界正在推动车级操作系统平台的整合，通过开放API提供软件间的标准接口开发整合，得到可重用性，实现软硬件开发解耦的设计流程。另一方面，针对协作部分和设计左移的部分，通过数字孪生系统，不必等到所有硬件都完成后才进行系统整合。在设计早期尽早利用虚拟化模型，就能够发现问题并且进行完整验证。
电子数字孪生加速智能汽车创新
近年来，新思科技在数字孪生系统上投入了大量资源。在数字孪生系统中可以创建物理器件的模型，代表它的所有功能、行为，甚至电气特性。通过这些模型进行实践，就能在硬件尚未制造出来之前进行充分仿真，通过模型的整合得到整个系统级别无论是功能、功耗还是效能等级的验证。
李新基强调，这样会有几点好处。第一是设计左移，无需等到硬件制造完成后才能进行系统级验证。这是一个虚拟仿真平台，从芯片到ECU到E/E架构再到整车，通过虚拟化模型进行整合，让整个虚拟化平台可以在云上部署，不需要等待最后的硬件测试机架。由于硬件机架价格昂贵且数量有限，导致测试时间周期靠后同时成本较高，可以通过云上部署大幅降低验证成本并且将测试时间左移。第二是加速创新。我们一直在讨论创新，但是创新需要通过不断实验，如果必须花费非常长的周期才能验证其是否可行，这对于创新者而言成本非常高。通过虚拟仿真平台，可以快速并充分地验证新想法和软件功能，同时保证质量，降低未来发生问题的风险。
新思科技的虚拟开发平台具有以下几个特性：首先，平台本身强调标准和开放。在这个系统中，并非只有一家的工具和IP。平台提供一个开放的环境，让车厂所使用的任何第三方供应商，无论是模型还是工具，都可以在此平台上进行整合，再进行仿真。此外，基于新思科技在业界积累了相当数量的IP，这些IP在库中都拥有完整的虚拟模型。只需使用新思科技接口或者IP所设计的SoC，都可以轻松获得相应的虚拟模型，再进行仿真工作。我们提供了一个整合、开放的环境，同时可以在云上部署不同层次的虚拟模型。在不同的抽象层次中，所有细节都包括在内，或是较高的抽象层次。不同层次的模式，全部可以整合在一起。甚至车外的动力模型，或者是一些传感器，包含环境的模型等，这些环境模型都可以整合在一起，在此基础上进行仿真工作。具体的工具包含整个测试激励的设想产生和测试覆盖率的管理到产生测试环境，追踪记录等等。在此基础上，可以利用虚拟总线整合所有模型。在总线下我们有不同层次的仿真模型，不同的仿真引擎针对不同模型在不同的抽象层次上进行仿真工作。所有仿真环境都是高度同步和协调，所有测试包括覆盖率，测试分析报告都可以整合在一起。
一个数字孪生系统实际上是整个生态的整合基础。我们可以和不同领域的合作伙伴在生态中开放API，这些合作伙伴包含从系统端到制造、设计过程的工具链等，都可以通过这个系统进行整合。目前新思科技与合作伙伴的配合有着丰富的经验，在测试验证环境中使用的软件硬件开发工具，通过数字孪生系统进行整合，再完成整体设计、测试、验证的全流程，都可以在数字化系统中完全实现。从新思科技的合作伙伴和客户中，我们可以看到应用数字孪生系统的解决方案得到了显著的成果。无论是加速测试还是提高验证的覆盖率，或是提供更好、更完整的验证服务，这与标准的相容性等方面得到了很多好处。
新思科技将数字孪生技术应用到智能汽车和芯片领域并非刚刚起步。李新基最后强调道：新思科技的虚拟化验证平台已经运行超过10年，拥有着世界领先的技术和强大的支持团队。基于过去的技术经验积累，我们希望能够将其向外扩展，努力延伸到整个系统级别，特别是在汽车验证环节，为智能汽车的开发提供更多创新驱动力。
