【導讀】汽車(chē)行業(yè)是半導體推動(dòng)交通工具全面發(fā)展的典型例證，在新的商業(yè)模式、環(huán)境法規以及以軟件定義的自動(dòng)車(chē)輛發(fā)展趨勢下，汽車(chē)半導體正在經(jīng)歷多重變革。對全自動(dòng)和半自動(dòng)系統的需求在很大程度上影響了系統級驗證和測試的方法及流程。為了充分測試整體狀態(tài)空間，原始設備制造商需要在產(chǎn)品生命周期的所有階段進(jìn)行仿真虛擬化，其中側重對車(chē)輛、系統和周?chē)h(huán)境的虛擬形式進(jìn)行測試。而這樣的虛擬形式通常被稱(chēng)作“數字孿生”。
汽車(chē)行業(yè)是半導體推動(dòng)交通工具全面發(fā)展的典型例證，在新的商業(yè)模式、環(huán)境法規以及以軟件定義的自動(dòng)車(chē)輛發(fā)展趨勢下，汽車(chē)半導體正在經(jīng)歷多重變革。
對全自動(dòng)和半自動(dòng)系統的需求在很大程度上影響了系統級驗證和測試的方法及流程。為了充分測試整體狀態(tài)空間，原始設備制造商需要在產(chǎn)品生命周期的所有階段進(jìn)行仿真虛擬化，其中側重對車(chē)輛、系統和周?chē)h(huán)境的虛擬形式進(jìn)行測試。而這樣的虛擬形式通常被稱(chēng)作“數字孿生”。
相關(guān)從業(yè)者和供應商對“數字孿生” 的真正定義不盡相同。作為數字孿生的踐行者和推動(dòng)者，西門(mén)子認為一個(gè)產(chǎn)品只存在一個(gè)動(dòng)態(tài)數字孿生，該數字孿生映射產(chǎn)品在全開(kāi)發(fā)生命周期內所涉及的眾多設計階段和物理行為。
數字孿生的特點(diǎn)包括：
●物理產(chǎn)品的高精度虛擬呈現
●仿真模型要在整個(gè)生命周期中運行，用以模擬、預測和優(yōu)化產(chǎn)品
●仿真模型要在開(kāi)發(fā)生命周期中采用多種形式表現
●仿真模型要在產(chǎn)品生命周期中不斷發(fā)展，并加以管理
●要能實(shí)現生命周期閉環(huán)，以滿(mǎn)足物理世界和虛擬世界之間的雙向連接和反饋
圖 1 - 現代數字孿生運行的各個(gè)階段
半導體供應商的數字孿生
對于半導體行業(yè)來(lái)說(shuō)，半導體公司因復雜性以及過(guò)高的失敗成本（如硅錯誤導致多次流片），一直以來(lái)都嘗試在虛擬環(huán)境中進(jìn)行設計與驗證，目前行業(yè)的最佳實(shí)踐已經(jīng)基本實(shí)現了數字孿生核心原則的各個(gè)方面；但同時(shí)也向半導體公司提出挑戰 —— 半導體行業(yè)的虛擬設計與驗證與真正的現代數字孿生其實(shí)存在根本性差距，這迫使半導體供應商需要重新評估自身的開(kāi)發(fā)進(jìn)程和行動(dòng)。
數字孿生需要對系統進(jìn)行虛擬建模，并將虛擬世界和物理世界相互連接。這種觀(guān)念的轉變?yōu)榘雽w供應商帶來(lái)的影響包括：
1. 模型創(chuàng )建和交付
能否在虛擬環(huán)境中成功設計并驗證車(chē)輛，取決于現有設計模型的準確性。由于汽車(chē)制造商無(wú)法對復雜半導體功能進(jìn)行精確建模，其對集成電路精確模型的需求就隨之增加，而這些模型的創(chuàng )建和交付正迅速成為半導體供應商的新服務(wù)內容。
2. 更緊密的驗證技術(shù)耦合
公司在經(jīng)營(yíng)中總是力求快速和準確，而這兩者又往往被視為對立關(guān)系。在如今的驗證技術(shù)支持下，原始設備制造商（OEM）和半導體供應商其實(shí)可以在各自的開(kāi)發(fā)生命周期內協(xié)同工作。
3. 自動(dòng)化的現實(shí)世界數據反饋
目前，在集成電路接口自動(dòng)捕獲和反饋現實(shí)世界的數據并不常見(jiàn)。系統芯片的復雜性、可配置性以及向軟件定義平臺的遷移，使得測試所有應用的完整狀態(tài)空間極具挑戰性。因此，在現實(shí)世界中捕獲的數據非常有必要反饋到開(kāi)發(fā)生命周期中。這一功能既適用于反應性場(chǎng)景，也適用于預測性場(chǎng)景。
圖 2 - 從物理世界到虛擬世界的反饋回路
4. 在數字主線(xiàn)中建立可追溯性
可追溯性是數字主線(xiàn)的核心要素，從根本上說(shuō)，半導體供應商必須考慮兩種類(lèi)型的可追溯性：包括跨生命周期活動(dòng)和在每個(gè)生命周期階段生成數據的內部可追溯性；以及供應商和集成商之間的外部可追溯性。
到目前為止，一些老牌汽車(chē)供應商已經(jīng)通過(guò)人工流程和/或自建基礎設施來(lái)管理可追溯性。另一方面，剛涉足汽車(chē)和安全關(guān)鍵流程的公司可能尚未被要求展示過(guò)往項目的可追溯性。事實(shí)上，西門(mén)子已與半導體供應商合作進(jìn)行生命周期分析，從這些合作中已收集到的信息表明，現有流程其實(shí)正在產(chǎn)生大量開(kāi)銷(xiāo)。目前的工藝流程尚未能同時(shí)達到內部和外部可追溯性的要求。
圖 3 - 從需求階段到實(shí)施和驗證階段的可追溯性
傳統供應鏈模式正在被顛覆，影響著(zhù)半導體供應商的芯片制造和交付，向現代數字孿生模式遷移將助應對未來(lái)挑戰。然而通往現代數字孿生的旅程并不可一蹴而就。企業(yè)可以通過(guò)少量的增量投資，與具有豐富經(jīng)驗和全面解決方案的合作伙伴合作，在以電子設備為中心的未來(lái)汽車(chē)道路上取得成功。
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