[走進(jìn)吉利] 汽車電子開(kāi)發(fā)人員如何應(yīng)對(duì)智能化時(shí)代新挑戰(zhàn)

在新技術(shù)與新造車勢(shì)力沖擊下，傳統(tǒng)汽車開(kāi)發(fā)方法的弊端日益明顯。在傳統(tǒng)汽車開(kāi)發(fā)模式下，汽車被視為一種安全性能要求極高的專用機(jī)器，因此其電氣結(jié)構(gòu)多采用定制化，不可擴(kuò)展，也很難復(fù)用；另外，傳統(tǒng)汽車對(duì)于數(shù)據(jù)處理速度要求不高，傳統(tǒng)車載總線帶寬都比較低，汽車智能化的特征之一是將采集大量的需要實(shí)時(shí)處理的數(shù)據(jù)，沿用傳統(tǒng)車載總線架構(gòu)難以滿足智能化需求；此外，傳統(tǒng)汽車電子系統(tǒng)還存在處理能力低、軟件更新操作復(fù)雜、不同模塊之間關(guān)聯(lián)度高等特點(diǎn)。

以特斯拉為代表的造車新勢(shì)力，更多將汽車視為一種大型移動(dòng)智能設(shè)備，在硬件選用、平臺(tái)構(gòu)建、軟件開(kāi)發(fā)和更新維護(hù)等方面大膽創(chuàng)新，在贏得用戶支持的同時(shí)，也引領(lǐng)了汽車開(kāi)發(fā)潮流。傳統(tǒng)汽車廠商如今也已經(jīng)跟進(jìn)，投入更多資源進(jìn)行新架構(gòu)、新開(kāi)發(fā)流程的探索。

新舊汽車勢(shì)力都在汽車系統(tǒng)新開(kāi)發(fā)模式上投入重注，務(wù)必對(duì)汽車開(kāi)發(fā)人員提出更高的要求。8月16日，《新電子》媒體資訊服務(wù)平臺(tái)攜手Mentor, a Siemens Business發(fā)起 [走進(jìn)吉利] 數(shù)位化智能汽車電子開(kāi)發(fā)技術(shù)研討會(huì)，同時(shí)邀請(qǐng)Inova，MPS，Western Digital，Mouser，ITECH等企業(yè)共同參與，針對(duì)汽車電子開(kāi)發(fā)人員普遍關(guān)心的問(wèn)題，從芯片、模塊到軟件，系統(tǒng)梳理了工程開(kāi)發(fā)人員應(yīng)對(duì)新硬件、新架構(gòu)和新開(kāi)發(fā)流程的方法，來(lái)自吉利汽車研究院的200余名專業(yè)觀眾參加了此次研討會(huì)。

從硬件出發(fā)

毫無(wú)疑問(wèn)，軟件在汽車電子開(kāi)發(fā)中的比重會(huì)越來(lái)越高。主機(jī)廠與一級(jí)供應(yīng)商自己下場(chǎng)開(kāi)發(fā)芯片已經(jīng)不是新鮮事，因?yàn)橹鳈C(jī)廠與一級(jí)供應(yīng)商對(duì)車載應(yīng)用需求了解更為深入，而自定制芯片還可以在硬件層面上與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手拉開(kāi)差距。但部分主機(jī)廠或一級(jí)供應(yīng)商在芯片級(jí)硬件開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)上可能還不夠豐富，不過(guò)借助EDA工具的幫助，主機(jī)廠與一級(jí)供應(yīng)商可以縮短學(xué)習(xí)時(shí)間，加快開(kāi)發(fā)進(jìn)度。

Mentor, a Siemens Business中國(guó)區(qū)總經(jīng)理凌琳在數(shù)位化智能汽車電子開(kāi)發(fā)技術(shù)研討會(huì)上表示，Mentor和西門子向用戶提供全流程數(shù)字化方案，從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)全面覆蓋，無(wú)縫連接。借助Mentor從IC到系統(tǒng)的完整EDA設(shè)計(jì)和驗(yàn)證工具，汽車客戶完全能夠應(yīng)對(duì)汽車新技術(shù)風(fēng)潮帶來(lái)的挑戰(zhàn)，順利跨入智能化汽車開(kāi)發(fā)時(shí)代。他說(shuō)：“我們?cè)谄囯娮宇I(lǐng)域的歷史可以追溯到30多年前，我們?cè)谛酒㈦娐钒搴拖到y(tǒng)方面都完整的解決方案，與西門子合并之后，雙方在車載領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，用我們的一體化開(kāi)發(fā)環(huán)境，開(kāi)發(fā)者就可以高效地實(shí)現(xiàn)車載系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。”

Mentor, a Siemens Business中國(guó)區(qū)總經(jīng)理凌琳

開(kāi)發(fā)、仿真與認(rèn)證加速

硬件定制化程度提高，與軟件開(kāi)發(fā)內(nèi)容增加，都增加了汽車系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工作量，但整車開(kāi)發(fā)周期并沒(méi)有被拉長(zhǎng)，而且有被縮短的趨勢(shì)。

Mentor, a Siemens Business硬件加速驗(yàn)證平臺(tái)高級(jí)技術(shù)經(jīng)理張俊指出，未來(lái)汽車正在進(jìn)行大量技術(shù)的融合。電氣化、傳感器、車聯(lián)網(wǎng) 、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等在車載系統(tǒng)中緊密相連， 特別是在最底層技術(shù)層面 ，傳感器和集成電路在車輛的各個(gè)子系統(tǒng)中相互作用。但汽車系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、仿真與認(rèn)證的復(fù)雜之處在于，車載系統(tǒng)本身只是車輛運(yùn)行環(huán)境的一部分，在真實(shí)場(chǎng)景中，有其他車輛、行人、各種設(shè)施，這使得汽車系統(tǒng)的驗(yàn)證成為一項(xiàng)艱巨繁難的任務(wù)，“有數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的場(chǎng)景需要檢查，每個(gè)場(chǎng)景都有變量 ，由于原始數(shù)據(jù)的包容性還不夠，安全和安全問(wèn)題進(jìn)一步復(fù)雜化。”

Mentor, a Siemens Business硬件加速驗(yàn)證平臺(tái)高級(jí)技術(shù)經(jīng)理張俊

張俊表示，加速整車驗(yàn)證與仿真速度的唯一方法是虛擬化整個(gè)系統(tǒng)環(huán)境和車輛。西門子解決方案通過(guò)在一個(gè)環(huán)境中集成系統(tǒng)的異構(gòu)元素，為驗(yàn)證自動(dòng)駕駛汽車設(shè)計(jì)提供了一種創(chuàng)新的方法： 模擬真實(shí)環(huán)境條件和響應(yīng)于該環(huán)境的傳感器輸出的工具。給定傳感器輸入的工具來(lái)驗(yàn)證執(zhí)行決策計(jì)算的電路。利用工具用于進(jìn)行計(jì)算的決策，并將它們應(yīng)用于這些決策控制的機(jī)械系統(tǒng)的虛擬化版本。​

針對(duì)自動(dòng)駕駛功能復(fù)雜、計(jì)算密度高、成本高等特點(diǎn)，Mentor還提供自動(dòng)駕駛整體解決方案（Automated Driving Total Solution），   Mentor, a Siemens Business中國(guó)區(qū)銷售總監(jiān)陳銘燿表示：“從ECU仿真、硬件平臺(tái)仿真，到嵌入式軟件開(kāi)發(fā)，針對(duì)自動(dòng)駕駛平臺(tái)，Mentor, a Siemens Business都有完整的解決方案，國(guó)內(nèi)客戶對(duì)交付時(shí)間要求比較高，但客戶反饋我們的支持都很給力。”     

Mentor, a Siemens Business中國(guó)區(qū)銷售總監(jiān)陳銘燿

速度、容量與EMI

汽車智能化對(duì)車載總線與車載存儲(chǔ)提出了極大挑戰(zhàn)，據(jù)英特爾估計(jì)，全自動(dòng)駕駛汽車，一天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量可能高達(dá)4000GB。近期來(lái)看，車載儀表板（大屏幕顯示）及影音娛樂(lè)功能的變化，已經(jīng)讓傳統(tǒng)車載總線不堪重負(fù)，因此需要引入新技術(shù)以承載日益增加的數(shù)據(jù)吞吐量。

總部在德國(guó)的Inova半導(dǎo)體是一家芯片設(shè)計(jì)公司，主要開(kāi)發(fā)車載高速串行總線（SerDes），以及車內(nèi)LED驅(qū)動(dòng)。Inova市場(chǎng)與銷售總監(jiān)Thomas Rothhaupt表示，利用APIX3 SerDes技術(shù)，可在單一遮蔽雙絞線（STP）或同軸線纜（Coax）上將信息娛樂(lè)系統(tǒng)的視頻、音頻、以太網(wǎng)與控制信號(hào)，以高品質(zhì)地實(shí)時(shí)傳遞至遠(yuǎn)端顯示屏。APIX3產(chǎn)品可支持每秒最高12千兆（12Gpbs）帶寬，并可對(duì)應(yīng)LVDS、DSI、CSI、HDMI以及DisplayPort等格式的視頻介面。APIX3也能延展多屏應(yīng)用，可優(yōu)化影音娛樂(lè)系統(tǒng)的主體架構(gòu)設(shè)計(jì)，節(jié)省開(kāi)發(fā)時(shí)間與成本。

在演講中，Thomas Rothhaupt展示了利用APIX3實(shí)現(xiàn)的4K顯示與多屏方案。

Inova市場(chǎng)與銷售總監(jiān)Thomas Rothhaupt

數(shù)據(jù)量的增加，也直接導(dǎo)致了對(duì)車載存儲(chǔ)器需求的增加。西部數(shù)據(jù)產(chǎn)品營(yíng)銷總監(jiān)張丹在演講中表示， 隨著汽車網(wǎng)聯(lián)化與自動(dòng)駕駛程度的提升，車內(nèi)所需的存儲(chǔ)將持續(xù)增大。其中，先進(jìn)的車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)將會(huì)需要256GB，而自動(dòng)化系統(tǒng)將會(huì)需要1TB以上的容量 ，預(yù)計(jì)到2022年，每輛車的平均存儲(chǔ)容量將超過(guò)2TB。

張丹指出，相比消費(fèi)級(jí)存儲(chǔ)，在溫度、數(shù)據(jù)保持力與讀寫(xiě)速度上，車載應(yīng)用對(duì)NAND閃存的要求更高。而西部數(shù)據(jù)近年來(lái)推出的3D TLC NAND閃存，比過(guò)去的2D MLC技術(shù)有更多優(yōu)勢(shì)：可靠性更高、減少存儲(chǔ)單元間的干擾、每層更強(qiáng)的電子捕獲能力、有更好的數(shù)據(jù)保持力。而且可以做到更高容量。在今年4月推出的iNAND® AT EM132 嵌入式閃存盤，容量達(dá)到了256GB。

西部數(shù)據(jù)產(chǎn)品營(yíng)銷總監(jiān)張丹

 針對(duì)車載應(yīng)用特點(diǎn)，西部數(shù)據(jù)還為自己的產(chǎn)品增加了狀態(tài)監(jiān)控、智能分區(qū)、手動(dòng)刷新、耐用拓展等功能。

隨著車載系統(tǒng)中電子比重不斷提升，工程師越來(lái)越容易遇到EMI問(wèn)題。MPS汽車電子現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用主管程磊為大家分享了在開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)中的EMI設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，他表示：“隨著新能源車，自動(dòng)駕駛和車載互聯(lián)技術(shù)的發(fā)展，這些越來(lái)越多的電氣化零部帶來(lái)了DCDC芯片的廣泛應(yīng)用，也產(chǎn)生了越來(lái)越多的EMI問(wèn)題。由于汽車電子測(cè)試的范圍寬，限制低，在這些小體積多線束的應(yīng)用中，DCDC的EMI問(wèn)題是亟待解決的新問(wèn)題。MPS作為電源領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，在汽車電子電源方案有著獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，MPS解決了硬件工程師系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難題，讓系統(tǒng)設(shè)計(jì)變得更高效，系統(tǒng)成本更低。同時(shí)隨著汽車電子電氣化的普及，主機(jī)廠對(duì)汽車EMI要求越來(lái)越高，開(kāi)關(guān)電源又是主要的噪聲源，MPS擁有豐富芯片設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，幫助硬件工程師更輕松通過(guò)越來(lái)越嚴(yán)苛的EMI挑戰(zhàn)。”

MPS汽車電子現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用主管程磊

模型化、集成化開(kāi)發(fā)

隨著汽車電子朝著智能化、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化、總線化以及節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展，無(wú)論是芯片設(shè)計(jì)還是板級(jí)設(shè)計(jì)都面臨全新挑戰(zhàn)。相較傳統(tǒng)汽車電子，新一代產(chǎn)品需要快速及時(shí)處理大量數(shù)據(jù)，并瞬時(shí)準(zhǔn)確無(wú)誤地反饋到各個(gè)控制部件；同時(shí)，汽車電子固有的高度安全性要求，良好適應(yīng)不同環(huán)境下的可靠性，對(duì)零部件和組件的零缺陷要求，需要對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)全流程嚴(yán)格管控。

Mentor, a Siemens Business Capital產(chǎn)品方案專家朱韋達(dá)以車載網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)為案例，來(lái)說(shuō)明模型化開(kāi)發(fā)的重要性。傳統(tǒng)車載網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)，由于缺乏時(shí)間分析，增加了車輛重量和成本，因而無(wú)法正確調(diào)整網(wǎng)絡(luò)規(guī)模；因?yàn)槿狈I(yè)的網(wǎng)絡(luò)工具和自動(dòng)化設(shè)計(jì)方法，因此開(kāi)發(fā)應(yīng)用效率低；而且嚴(yán)重依賴物理測(cè)試，增加成本，增加延時(shí)。

Mentor, a Siemens Business Capital產(chǎn)品方案專家 朱韋達(dá)

采用Capital基于模型的工程方法（MBSE），則可以加速車載網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)流程，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)，規(guī)范節(jié)省時(shí)間和成本，最終滿足車載系統(tǒng)對(duì)數(shù)字連續(xù)性、跨領(lǐng)域可追溯性，以及安全性和保密性的需求。

Mentor, a Siemens Business應(yīng)用經(jīng)理劉雪峰則重點(diǎn)介紹了Mentor的集成化電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)，他表示，從系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)到具體的電路設(shè)計(jì)，到數(shù)據(jù)的無(wú)縫傳遞、管理、同步，與汽車的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)系統(tǒng)、線纜設(shè)計(jì)、Mechanical設(shè)計(jì)系統(tǒng)，以及和西門子PLM系統(tǒng)有機(jī)集成，為汽車行業(yè)提供一個(gè)安全、可靠、高效的設(shè)計(jì)平臺(tái)和電子設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理環(huán)境。

Mentor, a Siemens Business應(yīng)用經(jīng)理劉雪峰

集成化、模型化開(kāi)發(fā)將引領(lǐng)汽車電子開(kāi)發(fā)新浪潮，正如Mentor, a Siemens Business中國(guó)區(qū)總經(jīng)理凌琳所說(shuō)：“現(xiàn)在的時(shí)代，需要把電子設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)統(tǒng)一起來(lái)，才能解決汽車開(kāi)發(fā)中遇到的越來(lái)越復(fù)雜的問(wèn)題。而Mentor的集成化開(kāi)發(fā)工具與方法，為工程師提供了最有力的幫助！”