今天的車(chē)輛包含超過(guò) 1 億行代碼，軟件越來(lái)越成為新特性和新功能的推動(dòng)者。與此同時(shí)，汽車(chē)行業(yè)正在經(jīng)歷一些重大轉(zhuǎn)變，這些轉(zhuǎn)變正在影響使從 LED 照明到自動(dòng)駕駛的一切成為可能的硅芯片。汽車(chē)電氣化、數(shù)字孿生和人工智能 (AI) 的集成都在加速汽車(chē)行業(yè)的創(chuàng)新，從芯片層面開(kāi)始。

OEM 和一級(jí)供應(yīng)商繼續(xù)面臨盡快交付產(chǎn)品的壓力。全球消費(fèi)者(和政府)要求更高的智能、更高的安全性和更廣泛的環(huán)保選擇，因此各級(jí)汽車(chē)供應(yīng)商都在進(jìn)行軟件和硬件方面的創(chuàng)新以滿足市場(chǎng)需求。越來(lái)越多的行業(yè)需要可靠的工具來(lái)在流程早期徹底驗(yàn)證技術(shù)的性能，同時(shí)啟用新功能。

在這篇博文中，我將仔細(xì)研究影響汽車(chē)硬件和軟件的兩個(gè)主要轉(zhuǎn)變，并研究車(chē)輛虛擬化和人工智能處理技術(shù)如何為新的汽車(chē)應(yīng)用鋪平道路。作為一個(gè)案例研究，我將重點(diǎn)介紹 Synopsys 和英飛凌之間的合作，該合作產(chǎn)生了支持車(chē)輛虛擬化的解決方案，以加速汽車(chē)電子系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)以及優(yōu)化的 AI 處理。

隨著現(xiàn)代車(chē)輛將強(qiáng)大的計(jì)算平臺(tái)、多個(gè)網(wǎng)絡(luò)和越來(lái)越多的軟件內(nèi)容結(jié)合在一起，驗(yàn)證系統(tǒng)性能變得更具挑戰(zhàn)性。數(shù)字孿生用于各個(gè)行業(yè)，為正在開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品或系統(tǒng)提供數(shù)字表示，為早期開(kāi)發(fā)和測(cè)試提供機(jī)制，提高生產(chǎn)力，并以更低的成本交付更安全、更安全的系統(tǒng)。數(shù)字雙胞胎不是等到實(shí)際零件或組件可用，而是提供了一個(gè)平臺(tái)來(lái)模擬和驗(yàn)證開(kāi)發(fā)的每個(gè)步驟，以便更早地發(fā)現(xiàn)和緩解問(wèn)題和潛在故障。

特別是對(duì)于車(chē)輛電氣/電子 (E/E) 系統(tǒng)驗(yàn)證，數(shù)字孿生支持汽車(chē)設(shè)計(jì)的左移，包括早期架構(gòu)功率和性能探索、早期硬件/軟件集成和前端負(fù)載測(cè)試、加速硬件驗(yàn)證和可執(zhí)行規(guī)范交付整個(gè)供應(yīng)鏈。應(yīng)用這種方法可以減少設(shè)計(jì)不足和過(guò)度設(shè)計(jì)，提高測(cè)試吞吐量，并通過(guò)提高質(zhì)量潛在地節(jié)省召回成本。

人工智能優(yōu)化汽車(chē)系統(tǒng)

人工智能正在改變我們生活的許多領(lǐng)域，現(xiàn)在也在汽車(chē)行業(yè)中嶄露頭角。對(duì)于高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 和自動(dòng)駕駛功能，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖等 AI 算法是主力，處理來(lái)自數(shù)十種不同傳感器的輸入，以幫助車(chē)輛在需要時(shí)自動(dòng)剎車(chē)、留在車(chē)道上、避開(kāi)道路障礙物或其他車(chē)輛， 以及更多。支持更高水平的車(chē)輛自主性，下一代雷達(dá)技術(shù)，如 4D 雷達(dá)，將需要新的人工智能算法。4D 雷達(dá)利用回聲定位和飛行時(shí)間測(cè)量來(lái)繪制車(chē)輛路徑中物品的位置，作為激光雷達(dá)和攝像頭的補(bǔ)充。

人工智能也在優(yōu)化其他汽車(chē)應(yīng)用。例如，它在電動(dòng)機(jī)的性能中發(fā)揮作用，電動(dòng)機(jī)依靠測(cè)量運(yùn)行參數(shù)的磁傳感器來(lái)確定電動(dòng)機(jī)的性能。通過(guò)執(zhí)行壽命建模來(lái)減少牽引電機(jī)逆變器中的傳感器數(shù)量，從而降低系統(tǒng)成本并提高能源效率。集成到車(chē)輛芯片中的人工智能使用帶有虛擬傳感器的預(yù)測(cè)分析來(lái)完成這項(xiàng)工作。同樣，人工智能可以通過(guò)預(yù)測(cè)子電池的電池狀況并使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)減少車(chē)載充電單元中的電流傳感器來(lái)優(yōu)化電動(dòng)汽車(chē)的電池功能，這也可以降低系統(tǒng)成本并提高能源效率。

促進(jìn)世界頂級(jí)汽車(chē)制造商的創(chuàng)新

為支持汽車(chē)人工智能和車(chē)輛虛擬化的趨勢(shì)，新思科技與全球領(lǐng)先的汽車(chē)半導(dǎo)體供應(yīng)商英飛凌密切合作。英飛凌的AURIX? TC4x 微控制器集成了一個(gè)高性能 AI 加速器，稱(chēng)為并行處理單元 (PPU)，由 Synopsys DesignWare® ARC® EV 處理器 IP提供支持. 在 AURIX? TC4x 架構(gòu)中集成基于 ARC EV 處理器的 PPU，通過(guò)提供經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的 AI 實(shí)現(xiàn)了廣泛的電動(dòng)汽車(chē)用例。PPU 具有實(shí)時(shí)處理性能，可加速循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和多層感知器等 AI 算法。除了提供處理能力之外，ARC EV7x 處理器 IP 還提供功能安全特性，與 AURIX? 架構(gòu)相結(jié)合，支持開(kāi)發(fā)更安全的汽車(chē)系統(tǒng)。

“使用 Synopsys ARC MetaWare Toolkit for AURIX? TC4x 和 Virtualizer 開(kāi)發(fā)套件，我們共同的客戶將在他們的軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中領(lǐng)先一步，并能夠優(yōu)化他們的設(shè)計(jì)以充分利用新的 AURIX? TC4x 性能?！?

英飛凌汽車(chē)微控制器高級(jí)副總裁 Thomas Boehm

最近，兩家公司宣布英飛凌 AURIX? TC4x微控制器得到 Synopsys DesignWare ARC MetaWare Toolkit for AURIX? TC4x的支持. 使用該工具包，汽車(chē) OEM 和 1 級(jí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以快速優(yōu)化微控制器中 PPU 的 AI 處理器，以實(shí)現(xiàn)行業(yè)領(lǐng)先的能效和性能。MetaWare 工具包與 Synopsys ARC 處理器的 MATLAB 工具箱集成，以支持基于模型的 ANSI/ISO C 代碼生成，以及特定于硬件的 SIMD 內(nèi)在函數(shù)和高度優(yōu)化的函數(shù)調(diào)用。這些工具一起支持從 Simulink 為 Synopsys ARC 處理器在環(huán) (PIL) 代碼編譯生成的代碼。基于 SIMD 計(jì)算的自動(dòng)生成的 PIL 代碼使用 DSP 和線性代數(shù)等優(yōu)化庫(kù)來(lái)優(yōu)化英飛凌 AURIX? TC4x 微控制器系列的 AI 應(yīng)用。通過(guò)自動(dòng)化極其高效的代碼生成，

在車(chē)輛虛擬化領(lǐng)域，新思科技為AURIX? 微控制器系列提供了Virtualizer?開(kāi)發(fā)套件 (VDK)。使用 VDK，英飛凌的客戶可以在硅片面市前的 18 個(gè)月內(nèi)開(kāi)發(fā)軟件并執(zhí)行回歸測(cè)試和故障注入。英飛凌還在內(nèi)部使用 VDK 來(lái)加速其 AURIX? TC4x 虛擬原型模型的鑒定。閱讀有關(guān)Synopsys 和英飛凌合作的更多信息。

VDK 是 Synopsys 數(shù)字孿生解決方案集的一部分。該生態(tài)系統(tǒng)包括 E/E 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證、ECU 軟件開(kāi)發(fā)和測(cè)試以及 SoC 開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證。其他解決方案包括用于早期架構(gòu)設(shè)計(jì)的 Synopsys Platform Architect? 、用于電力電子和機(jī)電一體化系統(tǒng)的Synopsys SaberRD 、Synopsys?Silver虛擬 ECU 平臺(tái)和 Synopsys TestWeaver ® 智能測(cè)試自動(dòng)化解決方案。

“創(chuàng)新是英飛凌的關(guān)鍵，AURIX ? TC4x 微控制器在性能方面的重大進(jìn)步也不例外。這種新的性能余量加上長(zhǎng)期可用性，意味著客戶將能夠擁有真正的平臺(tái)方法，并在未來(lái)許多年內(nèi)證明他們的設(shè)計(jì)，”英飛凌汽車(chē)微控制器高級(jí)副總裁 Thomas Boehm 說(shuō)?！巴ㄟ^(guò)與 Synopsys 密切合作，我們將能夠應(yīng)對(duì)最新的汽車(chē)趨勢(shì)，無(wú)論是下一代電動(dòng)汽車(chē)還是高級(jí) ADAS 應(yīng)用。使用 Synopsys ARC MetaWare Toolkit for AURIX? TC4x 和 Virtualizer 開(kāi)發(fā)套件，我們共同的客戶將在他們的軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中領(lǐng)先一步，并能夠優(yōu)化他們的設(shè)計(jì)以充分利用新的 AURIX? TC4x 性能。 ”

前方更智能、更環(huán)保的道路

自從第一輛 Model-T 下線以來(lái)，汽車(chē)無(wú)疑已經(jīng)走了很長(zhǎng)一段路。主要汽車(chē)制造商正在為其陣容添加更多電動(dòng)汽車(chē)和安全功能，而人工智能正在為從動(dòng)力總成到信息娛樂(lè)的系統(tǒng)帶來(lái)更高的智能。與此同時(shí)，數(shù)字孿生和車(chē)輛虛擬化等技術(shù)正在加速汽車(chē)設(shè)計(jì)周期，同時(shí)確保我們都需要的質(zhì)量和可靠性。亨利福特會(huì)感到自豪。