全球性芯片短缺已持續兩年，深層原因在于：智能電動汽車市場的增量態勢，與黑天鵝頻發阻礙生產與運輸形成供需矛盾，由于新產業鏈形成需要一定周期，缺芯潮似乎沒有在短期內解決的可能性。

與此同時，汽車電子電氣架構正走向中央計算時代，芯片算力飛速迭代，既帶來了行業機遇，也是懸在供應企業頭頂的達摩克里斯之劍：

如何在軟件智能化程度及部署復雜度不斷拔高的同時保障產品可靠性？如何在代碼數成倍增長的同時加快供應速度？如何在芯片飛速迭代的情況下提高良率與安全性？

作為眾多科技公司的Silicon to Software?（“芯片到軟件”）合作伙伴，新思科技與諸多頂尖芯片提供商有緊密合作。針對“加速SoC設計成型，助推國產芯片上車”的行業痛點，新思科技提出了IP車規級， EDA全流程芯片設計解決方案、軟硬件協同虛擬原型技術、芯片生命周期管理（SLM）等解決方案。

圖片來源：新思科技 官網

IP先行，助力消費級芯片提升至車規級

伴隨汽車電子電氣架構從分布式E/E架構轉向功能域，原本分散的ECU被集成為網關、座艙智能、自動駕駛幾大功能域，這一趨勢帶來了算力集中化的潮流，由此，智能車所使用半導體的數量和價值都在呈倍數增長。

芯片及其相關產業正從消費級向車規級領域擴張，而要從消費級轉向車規級，成熟的IP方案必不可少：如果將芯片制造比作搭建房屋，那么半導體IP就是標準規格圖紙，一份準確合規的圖紙可以大幅降低芯片設計制造過程中的不確定性。

新思科技汽車業務拓展總監武鈺表示，與消費級產品相比，車規級產品有更長的壽命要求：一般是15~20年，而PPM曲線（失效率，在一百萬個零部件中故障部件的占比）平均低于1，甚至近趨于零。

圖片來源：新思科技

為兼顧更長的使用期限和更高的良率，車規級芯片在進行半年到一年的產線認定之后，原則上不可以更改生產設備和制程步驟與時間。因此，在芯片制造設計環節就確保其可靠性，助推其通過行業標準驗證，是降本增效的關鍵路徑。

據武鈺介紹， 新思科技IP套件中的多項產品可加速車規級SoC級芯片的設計和資格認證：

專門針對ISO26262隨機硬件故障進行開發和評估的ASIL B和D級就緒的IP；同時兼容ASIL D隨機硬件故障和ASIL D系統故障的ARC處理器；ISO 9001認證的質量管理體系，根據AEC-Q100而設計和測試的IP，SoC級安全管理器；面向汽車0、1和2級溫度的IP；以及基于22FDX和FinFET工藝的IP。

圖片來源：新思科技

如何在軟件智能化程度及部署復雜度不斷拔高的同時保障產品可靠性？針對第一個問題，新思科技的答案是：提供通過了汽車工藝能力指數、百萬分之缺陷率/PPM驗證的IP方案，助力芯片通過嚴格的車規級安全標準審核。 

虛擬原型技術：將軟件先行落到實處

如何在代碼數成倍增長、軟件及部署復雜度不斷拔高的同時加快供應速度？武鈺對一套虛擬原型交樣的方案進行了簡要介紹：

將SoC級芯片方案虛擬化，在尚未流片前，讓客戶在PC端拿到芯片的數字化原型，最多提前18個月對軟件進行部署和測試，在芯片制成后可以直接用開發成型的軟件進行移植，由此加快軟件研發的整體速度，進而縮短開發周期。

武鈺介紹，這套方案已經在歐美實現多年，具有成熟的技術基礎，并與諸多Tier 1, OEM廠商進行深層次的合作，這大幅擴展了新思科技的虛擬MCU/SoC模型庫，這是新思科技提供SoC級虛擬原型和工具，支持多種模型和操作系統虛擬化的底氣。

在傳統汽車電子的V型開發流程中：從需求編譯、單元測試（MISRA規則測試；Polyspace測試；功能測試；邊界測試）、軟件集成測試、硬件在環測試、最終進入實車測試。每一次改動都可能導致全局重來，可謂牽一發而動全身。

V型開發圖

相比而言，虛擬原型驗證可以為SoC級芯片的軟件開發帶來五處重要改進：

第一，將軟件先行落到實處：在芯片制成12~18個月前開始軟件開發。第二，大幅提高調試和分析效率。第三，易于將軟件虛擬原型與主機服務器群進行配置并回歸測試。第四，通過虛擬原型的軟件易于量產分發，便于開發組內部和整條供應鏈實現協作，允許在芯片回片前共享設計。第五，虛擬原型提供了靈活、可擴展和可獲得的手段，可以更早地進行證明設計。

總體而言，虛擬原型技術將極大提高生產效率，幫助開發者消除片上系統（SoC）設計過程中的不確定性。

除了虛擬SoC，新思科技進一步還推出了更接近應用級的虛擬ECU方案：將ECU的應用層和通訊架構在虛擬原型中實現，順應軟件定義汽車的潮流，使汽車ECU開發升級為“由軟及硬、軟件主導”。武鈺補充，這套工具目前已經支持云端級聯架構，用戶可在云端進行仿真測試。

圖片來源：新思科技

目前，新思科技已經實現涵蓋整車的全鏈條開發，有能力提供從芯片、軟件到系統的車規級解決方案。行業趨勢而言，從物理測試過渡到虛擬測試，從軟件配合硬件走向軟件先行、汽車行業從硬件部署走向軟件定義的關鍵環節。

安全為重，SLM覆蓋芯片的全生命周期監管

根據整車制造的時間線，縱覽新思科技的產品覆蓋面：芯片設計階段，新思科技提供車規級IP與EDA全流程芯片設計解決方案；芯片開發階段，新思科技的虛擬原型技術可以幫助客戶實現軟件先行，縮短研發周期；在軟件及部署復雜度提升的大背景下，新思科技提供代碼監測工具，幫助測試代碼質量與排查安全漏洞。[YW4] 

隨芯片迭代速率提升，針對個體而言，需要盡可能收集單個芯片全生命周期的有用數據；針對不同代際的芯片，則需要對數據進行分析對比，以獲得改善下一代芯片和系統運行的可靠建議。

圖片來源：新思科技

芯片如何做到“三省吾身”？新思科技的芯片生命周期管理平臺 (SLM) 為這一痛點提供了解決方案，通過對芯片設計、制造、測試、最終用戶系統部署的全過程進行追蹤，對獲取信息進行監控、分析和優化。

這些信息來源于工藝/電壓/溫度 (PVT) 傳感器、可測性設計 (DFT) 和內置自測試 (BIST) 資源、結構和功能監控器、嵌入式片上分析組件。

通過這些嵌入式監控器和傳感器，新思科技的SLM解決方案實現了芯片全生命周期、全使用場景覆蓋，通過一系列數據關聯性和根本原因分析，能夠加速芯片的“良率學習”流程，從而優化最終產品良率，從而助推車規級芯片的實現。

從第一輛通用電動汽車的誕生，到智能電動時代來臨，讓人類不斷點亮科技未來的不是零和博弈，而是生態網絡中的平衡與共贏。在武鈺看來，新思科技持續伴隨國產芯片的成長，助力國產芯片上車，最終帶來的將是產業生態的雙贏共生。

（以上內容根據新思科技汽車業務拓展總監武鈺于2022年8月4日由蓋世汽車、AUTOSAR組織聯合主辦的2022第三屆軟件定義汽車論壇暨AUTOSAR中國日發表的《從芯片、軟件到車載系統融合》主題演講進行理解和整理。）

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