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，因此各級汽車供應商都在進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的性能，同時啟用新功能。

在這篇博文中，我將仔細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如何為新的汽車應用鋪平道路。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)代車輛將強大的計算平臺、多個網(wǎng)絡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)字孿生支持汽車設計的左移，包括早期架構功率和性能探索、早期硬件/軟件集成和前端負載測試、加速硬件驗證和可執(zhí)行規(guī)范交付整個供應鏈。應用這種方法可以減少設計不足和過度設計，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，下一代雷達技術，如 4D 雷達，將需要新的人工智能算法。4D 雷達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，作為激光雷達和攝像頭的補充。

人工智能也在優(yōu)化其他汽車應用。例如，它在電動機的性能中發(fā)揮作用，電動機依靠測量運行參數(shù)的磁傳感器來確定電動機的性能。通過執(zhí)行壽命建模來減少牽引電機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測分析來完成這項工作。同樣，人工智能可以通過預測子電池的電池狀況并使用神經(jīng)網(wǎng)絡實現(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，新思科技與全球領先的汽車半導體供應商英飛凌密切合作。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 架構中集成基于 ARC EV 處理器的 PPU，通過提供經(jīng)濟實惠的 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、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡和多層感知器等 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)過程中領先一步，并能夠優(yōu)化他們的設計以充分利用新的 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 應用。通過自動化極其高效的代碼生成，

在車輛虛擬化領域，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設計的 Synopsys Platform Architect? 、用于電力電子和機電一體化系統(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)新是英飛凌的關鍵，AURIX ? TC4x 微控制器在性能方面的重大進步也不例外。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，我們將能夠應對最新的汽車趨勢，無論是下一代電動汽車還是高級 ADAS 應用。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)過程中領先一步，并能夠優(yōu)化他們的設計以充分利用新的 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正在加速汽車設計周期，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。