傳統(tǒng)汽車需要的芯片數量大約在500-600顆，而智能汽車對芯片的需求量增加至1000-2000顆左右了，其中單單是驅動溫度控制或自動空調系統(tǒng)等功能，就需要100-150顆微芯片，根據車輛的先進程度和配置等級的不同會有所區(qū)別。預計到2030年，全球自動駕駛汽車將增長到6240萬輛。

消費者的需求是在不斷提高的，他們需要更好的駕駛體驗和更先進的功能。這意味著汽車制造商和開發(fā)者在復雜性、創(chuàng)新性和安全性方面也面臨著更高要求。因此對于汽車開發(fā)者來說，他們需要在芯片設計過程的早期階段，就采用或部署強大的技術，從而在不影響安全性或效率的情況下更絲滑地操作復雜系統(tǒng)，數字孿生就是其中一項重要技術。這一概念能夠帶來諸多優(yōu)勢，包括加快上市時間、更緊密地整合軟硬件、提高產品質量和降低運營成本。

本文將為各位開發(fā)者解讀更多關于數字孿生的基礎知識、工作原理、數字孿生對EDA和汽車行業(yè)至關重要的原因、新思科技在這一領域的地位以及汽車行業(yè)的未來市場趨勢。

什么是數字孿生？

字典中對孿生的定義是“兩個彼此密切相關或相像的人或事物之一”。作為一個相對較新的術語，數字孿生是物理系統(tǒng)和流程的數字化副本。從本質上講，數字孿生是正在開發(fā)的物體或系統(tǒng)的虛擬模型或代表，可幫助開發(fā)者在最終確定產品或系統(tǒng)之前進行決策調整。

這一概念在20世紀60年代首次被提出并加以實踐，即在地球上建造能反映太空中系統(tǒng)工作狀態(tài)的物理系統(tǒng)。如今，數字孿生已廣泛應用于多個行業(yè)和工程學科，如醫(yī)療保健、建筑、零售、汽車等，以優(yōu)化系統(tǒng)或產品的設計和性能。

數字孿生的一大要點是可以在硬件和軟件層面使用。在汽車行業(yè)，數字孿生幾乎可用于整個汽車，包括汽車軟件、電氣系統(tǒng)、片上系統(tǒng)（SoC）或其它任何組件。數字孿生幫助開發(fā)者在性能研究、新功能測試、以及整個設計和制造階段過程中，對不同的產品元素進行優(yōu)化。

數字孿生對汽車設計的重要性

含有1億行以上的代碼對現(xiàn)代汽車來說已然是標配，而軟件是最關鍵的要素之一。軟件內容量的增加，對汽車開發(fā)者來說，意味著驗證系統(tǒng)性能的難度大大增加。他們不僅需要提升軟件質量和完整性，還需要優(yōu)化虛擬軟件測試和安全性，以確保汽車系統(tǒng)最終能夠正常運行。

“軟件優(yōu)先”型數字孿生，能夠以獨特的方式模擬開發(fā)過程中的每個步驟，識別并防止任何潛在故障，可以很好地解決軟件對驗證、測試和確認活動的影響。數字孿生作為一種可執(zhí)行的規(guī)范和支持技術，還能夠加強整個供應鏈的軟件協(xié)作。通過數字孿生，一個公司的系統(tǒng)可以作為另一個公司的子系統(tǒng)使用。這也使得公司與客戶的數字孿生體可以無縫整合，加強不同領域之間的互動。

數字孿生在“車輛電氣/電子系統(tǒng)”驗證方面也很有價值，它能夠支持早期的硬件和軟件集成以及前端加載測試，從而加速汽車設計左移。數字孿生有助于減少因設計不足或過度設計而投入的資源，并節(jié)省潛在的召回成本。數字孿生還支持從單個組件擴展到整個系統(tǒng)公司產品。例如，在電子供應鏈中，數字孿生的應用可以從單個硬件IP開始，到SoC，再到電子子系統(tǒng)，最后到整個系統(tǒng)。

總的來說，數字孿生這一概念對于汽車行業(yè)大有裨益，包括早期開發(fā)和測試、提高生產率和性能、加強公司內部和各公司間的協(xié)作，以及以更低的成本更快地交付更安全的系統(tǒng)。

展望未來：如何發(fā)展？

高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）是目前汽車行業(yè)的重點發(fā)展領域，數字孿生的應用也會持續(xù)演進，以支持此類應用，比如：

架構探索：需要新的、更強大的SoC來支持自動駕駛汽車和ADAS設計。半導體公司需要在開發(fā)初期探索架構，滿足OEM工作負載不斷增長的性能需求。專為架構探索設計的數字孿生可以幫助改善這方面的合作。

在芯片流片前完成開發(fā)：通過使用虛擬原型、硬件加速、FPGA和混合數字孿生，半導體公司可以在芯片流片前將軟件開發(fā)、硬件和軟件集成以及SoC驗證進行左移。

測試和驗證的無線加速：ECU開發(fā)者可以重新使用半導體模型或建立更抽象的模型（如主機擴展）加速其測試和驗證工作。這些ECU還可以組合到車輛模型中，增加車輛動力分析、傳感器和交通模擬來解決系統(tǒng)集成問題。它們還可以連續(xù)用于測試和驗證通過無線軟件更新交付給車輛的軟件。

未來幾年，數字孿生將在汽車行業(yè)大顯身手，以上僅是略窺一二。汽車制造商、開發(fā)者和原始設備制造商從中獲益良多，使其成為行業(yè)眾多進步的關鍵推動因素。新思科技已提供大量支持數字孿生的解決方案，并與生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴開展多項合作，持續(xù)創(chuàng)新，為汽車行業(yè)及其新興應用提供支持。

新思科技可提供一系列虛擬原型技術，在汽車電子系統(tǒng)開發(fā)中發(fā)揮數字孿生技術的作用，其中包括：

用于軟件在環(huán)測試的Silver解決方案

用于虛擬硬件和虛擬硬件在環(huán)測試的Virtualizer開發(fā)工具包（VDK）

用于電力電子和機電一體化設計及仿真的Saber解決方案

這些技術和相關模型也可結合使用，建立虛擬汽車開發(fā)平臺。