今天的車輛包含超過 1 億行代碼，軟件越來越成為新特性和新功能的推動者。與此同時，汽車行業(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 照明到自動駕駛的一切成為可能的硅芯片。汽車電氣化、數(shù)字孿生和人工智能 (AI) 的集成都在加速汽車行業(yè)的創(chuàng)新，從芯片層面開始。

OEM 和一級供應(yīng)商繼續(xù)面臨盡快交付產(chǎn)品的壓力。全球消費者(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，因此各級汽車供應(yīng)商都在進(jìn)行軟件和硬件方面的創(chuàng)新以滿足市場需求。越來越多的行業(yè)需要可靠的工具來在流程早期徹底驗證技術(shù)的性能，同時啟用新功能。

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

隨著現(xiàn)代車輛將強(qiáng)大的計算平臺、多個網(wǎng)絡(luò)和越來越多的軟件內(nèi)容結(jié)合在一起，驗證系統(tǒng)性能變得更具挑戰(zhàn)性。數(shù)字孿生用于各個行業(yè)，為正在開發(fā)的產(chǎn)品或系統(tǒng)提供數(shù)字表示，為早期開發(fā)和測試提供機(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際零件或組件可用，而是提供了一個平臺來模擬和驗證開發(fā)的每個步驟，以便更早地發(fā)現(xiàn)和緩解問題和潛在故障。

特別是對于車輛電氣/電子 (E/E) 系統(tǒng)驗證，數(shù)字孿生支持汽車設(shè)計的左移，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)載測試、加速硬件驗證和可執(zhí)行規(guī)范交付整個供應(yīng)鏈。應(yīng)用這種方法可以減少設(shè)計不足和過度設(shè)計，提高測試吞吐量，并通過提高質(zhì)量潛在地節(jié)省召回成本。

人工智能優(yōu)化汽車系統(tǒng)

人工智能正在改變我們生活的許多領(lǐng)域，現(xiàn)在也在汽車行業(yè)中嶄露頭角。對于高級駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 和自動駕駛功能，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖等 AI 算法是主力，處理來自數(shù)十種不同傳感器的輸入，以幫助車輛在需要時自動剎車、留在車道上、避開道路障礙物或其他車輛， 以及更多。支持更高水平的車輛自主性，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間測量來繪制車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)化其他汽車應(yīng)用。例如，它在電動機(jī)的性能中發(fā)揮作用，電動機(jī)依靠測量運(yùn)行參數(shù)的磁傳感器來確定電動機(jī)的性能。通過執(zhí)行壽命建模來減少牽引電機(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。集成到車輛芯片中的人工智能使用帶有虛擬傳感器的預(yù)測分析來完成這項工作。同樣，人工智能可以通過預(yù)測子電池的電池狀況并使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)減少車載充電單元中的電流傳感器來優(yōu)化電動汽車的電池功能，這也可以降低系統(tǒng)成本并提高能源效率。

促進(jìn)世界頂級汽車制造商的創(chuàng)新

為支持汽車人工智能和車輛虛擬化的趨勢，新思科技與全球領(lǐng)先的汽車半導(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高性能 AI 加速器，稱為并行處理單元 (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，通過提供經(jīng)濟(jì)實惠的 AI 實現(xiàn)了廣泛的電動汽車用例。PPU 具有實時處理性能，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，支持開發(fā)更安全的汽車系統(tǒng)。

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

英飛凌汽車微控制器高級副總裁 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 OEM 和 1 級系統(tǒng)設(shè)計人員可以快速優(yōu)化微控制器中 PPU 的 AI 處理器，以實現(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?；?SIMD 計算的自動生成的 PIL 代碼使用 DSP 和線性代數(shù)等優(yōu)化庫來優(yōu)化英飛凌 AURIX? TC4x 微控制器系列的 AI 應(yīng)用。通過自動化極其高效的代碼生成，

在車輛虛擬化領(lǐng)域，新思科技為AURIX? 微控制器系列提供了Virtualizer?開發(fā)套件 (VDK)。使用 VDK，英飛凌的客戶可以在硅片面市前的 18 個月內(nèi)開發(fā)軟件并執(zhí)行回歸測試和故障注入。英飛凌還在內(nèi)部使用 VDK 來加速其 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)開發(fā)和驗證、ECU 軟件開發(fā)和測試以及 SoC 開發(fā)和驗證。其他解決方案包括用于早期架構(gòu)設(shè)計的 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 平臺和 Synopsys TestWeaver ® 智能測試自動化解決方案。

“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期可用性，意味著客戶將能夠擁有真正的平臺方法，并在未來許多年內(nèi)證明他們的設(shè)計，”英飛凌汽車微控制器高級副總裁 Thomas Boehm 說?！巴ㄟ^與 Synopsys 密切合作，我們將能夠應(yīng)對最新的汽車趨勢，無論是下一代電動汽車還是高級 ADAS 應(yīng)用。使用 Synopsys ARC MetaWare Toolkit for AURIX? TC4x 和 Virtualizer 開發(fā)套件，我們共同的客戶將在他們的軟件開發(fā)過程中領(lǐng)先一步，并能夠優(yōu)化他們的設(shè)計以充分利用新的 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，汽車無疑已經(jīng)走了很長一段路。主要汽車制造商正在為其陣容添加更多電動汽車和安全功能，而人工智能正在為從動力總成到信息娛樂的系統(tǒng)帶來更高的智能。與此同時，數(shù)字孿生和車輛虛擬化等技術(shù)正在加速汽車設(shè)計周期，同時確保我們都需要的質(zhì)量和可靠性。亨利福特會感到自豪。