数字孪生对EDA和汽车行业至关重要的原因

传统汽车需要的芯片数量大约在500-600颗，而智能汽车对芯片的需求量增加至1000-2000颗左右了，其中单单是驱动温度控制或自动空调系统等功能，就需要100-150颗微芯片，根据车辆的先进程度和配置等级的不同会有所区别。预计到2030年，全球自动驾驶汽车将增长到6240万辆。

消费者的需求是在不断提高的，他们需要更好的驾驶体验和更先进的功能。这意味着汽车制造商和开发者在复杂性、创新性和安全性方面也面临着更高要求。因此对于汽车开发者来说，他们需要在芯片设计过程的早期阶段，就采用或部署强大的技术，从而在不影响安全性或效率的情况下更丝滑地操作复杂系统，数字孪生就是其中一项重要技术。这一概念能够带来诸多优势，包括加快上市时间、更紧密地整合软硬件、提高产品质量和降低运营成本。

本文将为各位开发者解读更多关于数字孪生的基础知识、工作原理、数字孪生对EDA和汽车行业至关重要的原因、新思科技在这一领域的地位以及汽车行业的未来市场趋势。

什么是数字孪生？

字典中对孪生的定义是“两个彼此密切相关或相像的人或事物之一”。作为一个相对较新的术语，数字孪生是物理系统和流程的数字化副本。从本质上讲，数字孪生是正在开发的物体或系统的虚拟模型或代表，可帮助开发者在最终确定产品或系统之前进行决策调整。

这一概念在20世纪60年代首次被提出并加以实践，即在地球上建造能反映太空中系统工作状态的物理系统。如今，数字孪生已广泛应用于多个行业和工程学科，如医疗保健、建筑、零售、汽车等，以优化系统或产品的设计和性能。

数字孪生的一大要点是可以在硬件和软件层面使用。在汽车行业，数字孪生几乎可用于整个汽车，包括汽车软件、电气系统、片上系统（SoC）或其它任何组件。数字孪生帮助开发者在性能研究、新功能测试、以及整个设计和制造阶段过程中，对不同的产品元素进行优化。

数字孪生对汽车设计的重要性

含有1亿行以上的代码对现代汽车来说已然是标配，而软件是最关键的要素之一。软件内容量的增加，对汽车开发者来说，意味着验证系统性能的难度大大增加。他们不仅需要提升软件质量和完整性，还需要优化虚拟软件测试和安全性，以确保汽车系统最终能够正常运行。

“软件优先”型数字孪生，能够以独特的方式模拟开发过程中的每个步骤，识别并防止任何潜在故障，可以很好地解决软件对验证、测试和确认活动的影响。数字孪生作为一种可执行的规范和支持技术，还能够加强整个供应链的软件协作。通过数字孪生，一个公司的系统可以作为另一个公司的子系统使用。这也使得公司与客户的数字孪生体可以无缝整合，加强不同领域之间的互动。

数字孪生在“车辆电气/电子系统”验证方面也很有价值，它能够支持早期的硬件和软件集成以及前端加载测试，从而加速汽车设计左移。数字孪生有助于减少因设计不足或过度设计而投入的资源，并节省潜在的召回成本。数字孪生还支持从单个组件扩展到整个系统公司产品。例如，在电子供应链中，数字孪生的应用可以从单个硬件IP开始，到SoC，再到电子子系统，最后到整个系统。

总的来说，数字孪生这一概念对于汽车行业大有裨益，包括早期开发和测试、提高生产率和性能、加强公司内部和各公司间的协作，以及以更低的成本更快地交付更安全的系统。

展望未来：如何发展？

高级驾驶辅助系统（ADAS）是目前汽车行业的重点发展领域，数字孪生的应用也会持续演进，以支持此类应用，比如：

架构探索：需要新的、更强大的SoC来支持自动驾驶汽车和ADAS设计。半导体公司需要在开发初期探索架构，满足OEM工作负载不断增长的性能需求。专为架构探索设计的数字孪生可以帮助改善这方面的合作。

在芯片流片前完成开发：通过使用虚拟原型、硬件加速、FPGA和混合数字孪生，半导体公司可以在芯片流片前将软件开发、硬件和软件集成以及SoC验证进行左移。

测试和验证的无线加速：ECU开发者可以重新使用半导体模型或建立更抽象的模型（如主机扩展）加速其测试和验证工作。这些ECU还可以组合到车辆模型中，增加车辆动力分析、传感器和交通模拟来解决系统集成问题。它们还可以连续用于测试和验证通过无线软件更新交付给车辆的软件。

未来几年，数字孪生将在汽车行业大显身手，以上仅是略窥一二。汽车制造商、开发者和原始设备制造商从中获益良多，使其成为行业众多进步的关键推动因素。新思科技已提供大量支持数字孪生的解决方案，并与生态系统合作伙伴开展多项合作，持续创新，为汽车行业及其新兴应用提供支持。

新思科技可提供一系列虚拟原型技术，在汽车电子系统开发中发挥数字孪生技术的作用，其中包括：

用于软件在环测试的Silver解决方案

用于虚拟硬件和虚拟硬件在环测试的Virtualizer开发工具包（VDK）

用于电力电子和机电一体化设计及仿真的Saber解决方案

这些技术和相关模型也可结合使用，建立虚拟汽车开发平台。

审核编辑：彭静