面對如今汽車計算需求的急劇攀升，汽車廠商正積極應對，而汽車行業(yè)也隨之迎來翻天覆地的變革。如今的汽車不僅搭載先進駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）與復雜的車載信息娛樂系統(tǒng)（IVI），更配備了車載人工智能（AI），已然快速演變?yōu)椤败囕喩系臄?shù)據(jù)中心”。

為交付這些先進系統(tǒng)、打造獨樹一幟的競爭優(yōu)勢，汽車企業(yè)不僅需加快軟件開發(fā)步伐，更要深度參與到“選擇合適的芯片或自研芯片”環(huán)節(jié)中，由此推動汽車價值鏈發(fā)生深刻的結構性變革。

轉(zhuǎn)變中的汽車價值鏈

隨著汽車逐漸具備數(shù)據(jù)中心的屬性，為處理海量車載數(shù)據(jù)，對先進芯片的需求也隨之水漲船高。臺積公司等頭部半導體代工廠正積極推出車規(guī)級標準工藝節(jié)點，以應對需求增加的挑戰(zhàn)。與此同時，汽車制造商自身也在多元化發(fā)展，加大對自研芯片的投入，特斯拉的全自動駕駛（FSD）芯片與 Dojo 超級計算機芯片便是廣為人知的案例。這種做法不僅能優(yōu)化成本、強化產(chǎn)品差異化，更能幫助企業(yè)構筑競爭優(yōu)勢。

在此趨勢下，傳統(tǒng)汽車廠商愈發(fā)傾向于直接與芯片供應商、專用集成電路（ASIC）設計服務商及軟件廠商合作，牢牢把握供應鏈的直接掌控權，推動產(chǎn)品創(chuàng)新加快步伐。對眾多汽車廠商與供應商而言，這種模式與以往的常規(guī)業(yè)務模式大相徑庭，也正是這一轉(zhuǎn)變，推動著我們?nèi)缃袼姷钠噧r值鏈發(fā)生脫胎換骨的變革。

提升自研芯片的競爭力

所有汽車廠商都必須思考一個關鍵問題：“企業(yè)自身需要具備何種程度的芯片技術能力？”這個問題的答案，將決定其在“芯片到系統(tǒng)”的價值鏈中能夠?qū)崿F(xiàn)的垂直整合深度。對于目前尚未開展垂直整合的汽車廠商而言，需明確自身是逐步推進輕度或部分垂直整合，還是直接實現(xiàn)全面垂直整合。其中，全面垂直整合所需的非經(jīng)常性工程（NRE）成本與投入最高，但也能為企業(yè)帶來最顯著的差異化競爭優(yōu)勢。

要成功實現(xiàn)“芯片到系統(tǒng)”的垂直整合，企業(yè)需在四大核心領域構建技術能力。

硬件：涵蓋從電子電氣（E/E）架構、子系統(tǒng)設計，到芯片選型的全流程能力。

軟件：具備基礎軟件與應用層軟件的開發(fā)及驗證能力。

軟硬件協(xié)同設計：通過協(xié)同開發(fā)加快項目進程，同時實現(xiàn)成本與性能的雙重優(yōu)化。

車載終端反饋閉環(huán)：通過對在用車隊的狀態(tài)監(jiān)測，保障芯片元器件的可靠性、可用性與可服務性（RAS）。

作為半導體設計領域的先行者，新思科技長期助力汽車行業(yè)持續(xù)創(chuàng)新，能夠為汽車廠商提供專業(yè)咨詢，協(xié)助妥善管理“芯片到系統(tǒng)”價值鏈的各個環(huán)節(jié)。

軟硬件協(xié)同設計

傳統(tǒng)上，汽車廠商采用以硬件為核心的分立式設計模式開發(fā)車輛硬件與軟件。針對車輛的特定功能，企業(yè)會單獨開發(fā)電子控制單元（ECU），每個單元都包含專用硬件與嵌入式軟件。隨著電子化功能數(shù)量不斷增加，每輛車搭載的 ECU 數(shù)量也隨之攀升。如今，一輛車的 ECU 數(shù)量少則數(shù)十個，多則上百個，且這些 ECU 通常來自多家不同供應商。

這種模式不僅導致車輛架構復雜度居高不下，靈活性也受到嚴重限制。由于軟件與獨立硬件高度綁定，2 至 5 年的漫長設計周期逐漸成為行業(yè)常態(tài)。加之需在設計初期就明確界定需求，設計周期內(nèi)幾乎沒有迭代優(yōu)化或功能更新的空間。

軟硬件協(xié)同設計技術恰好能破解這些局限。通過同步規(guī)劃軟件與硬件需求，汽車廠商既能確保硬件設計更貼合軟件運行需求，也能讓軟件充分發(fā)揮硬件的性能潛力。

從“以硬件為核心的分立式設計”轉(zhuǎn)向“軟硬件協(xié)同設計”并非易事，汽車廠商需在多個領域應對挑戰(zhàn)：

選擇適合未來 E/E 架構的芯片

過去 30 余年里，多個行業(yè)都曾迎來關鍵轉(zhuǎn)折點：即便定制化芯片并非絕對必需，但其在價值鏈變革中的價值已變得至關重要，成為企業(yè)高度渴求的選擇。如今，在下一代 E/E 架構設計領域，汽車行業(yè)也正面臨類似的關鍵轉(zhuǎn)折點。

汽車廠商需決定：是選擇現(xiàn)成的（OTS）片上系統(tǒng)（SoC）還是自研定制化SoC，亦或是二者結合，為車輛提供算力支撐。這類決策需因地制宜，根據(jù)具體場景，審慎考量核心優(yōu)先級、權衡利弊，并綜合評估各類變量后再決定。

對于決定自研定制化SoC的汽車廠商而言，信息安全、可靠性、質(zhì)量、軟件安全及 PPA（功耗、性能、面積）指標，都將由汽車廠商自身全權負責。其中，PPA 尤為關鍵，特別是在電動汽車（EV）設計中，高功耗設備會直接影響續(xù)航里程，PPA 的優(yōu)化更顯得重要。

選擇合適的 AI 解決方案

許多汽車廠商已著手評估適配車載需求的 AI 解決方案。多數(shù)汽車廠商都意識到，AI 是未來構建差異化優(yōu)勢的核心一環(huán)，不少汽車廠商更是希望在決定“外購”或“自研”方案前，提前摸清當前可用的神經(jīng)處理單元（NPU）類型、不同 NPU 的性能基準對比，做到心中有數(shù)。

為現(xiàn)有 E/E 架構優(yōu)化軟件

盡管軟硬件協(xié)同設計的重心大多放在未來系統(tǒng)上，但傳統(tǒng)汽車廠商仍需為多款現(xiàn)有 E/E 架構提供支持，包括在現(xiàn)有架構算力有限的前提下，提升架構的功能性能，甚至新增功能。這一點有時可通過兩種方式來實現(xiàn)：一是將車輛內(nèi)某一電子控制單元（ECU）的軟件工作任務（或部分工作任務）轉(zhuǎn)移至另一 ECU；二是將附屬子單元的運算任務遷移到算力更強的 ECU 中。

持續(xù)開發(fā)、集成與驗證

當前汽車行業(yè)仍以“集中式”集成模式為主導，要在物理原型車制造完成后，才會發(fā)現(xiàn)大部分軟件漏洞。這種傳統(tǒng)模式不僅會導致高昂的項目延期成本，研發(fā)開支也會變得難以承受。

在這個持續(xù)動態(tài)變化的時代，靜態(tài)開發(fā)模式已不再適用。未來的汽車行業(yè)，亟需“持續(xù)開發(fā)、集成與驗證”的全新模式。

從先進駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）、車載信息娛樂系統(tǒng)（IVI）到動力總成，各開發(fā)團隊都在探索提升開發(fā)效率的方法：既要更快進入驗證階段，同時對更多軟件變體進行并行驗證，還要保障更高的軟件質(zhì)量。汽車廠商主要從以下幾個方面推進優(yōu)化：

提前啟動軟件開發(fā)

過去，大量軟件開發(fā)工作依賴于物理硬件原型的可用性。而虛擬原型與虛擬驗證技術能降低對物理硬件的依賴，讓關鍵軟件開發(fā)工作得以提前啟動。借助合適的工具，團隊無需等待物理硬件或測試臺就緒，就能對電子元件與設計方案進行仿真，進而開展軟件測試，ECU 軟件與嵌入式控制系統(tǒng)的測試均可提前推進。

以軟件在環(huán)替代硬件在環(huán)

傳統(tǒng)上，汽車軟件測試多采用硬件在環(huán)（HiL）方式，即依賴真實的物理組件開展測試。但 HiL 測試臺成本高昂且時常供應短缺（尤其在開發(fā)關鍵階段），導致測試與驗證工作陷入瓶頸。而以軟件在環(huán)（SiL）系統(tǒng)替代 HiL 系統(tǒng)，能帶來顯著優(yōu)勢：SiL 測試最大的價值在于可更早發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)漏洞與錯誤，不僅能加快問題修復速度，還能縮短開發(fā)周期、降低開發(fā)成本。

借助云端SiL減少區(qū)域化原型需求

多數(shù)汽車廠商需開發(fā)大量區(qū)域化軟件變體，以滿足不同市場的法規(guī)要求與特定需求。傳統(tǒng)上，這些區(qū)域化變體的測試同樣依賴 HiL 系統(tǒng)。而通過“從 HiL 轉(zhuǎn)向 SiL，并將 SiL 測試遷移至云端”，各區(qū)域研發(fā)中心可并行開展開發(fā)與測試工作，既消除了流程瓶頸，也大幅降低了成本。

芯片生命周期管理

隨著汽車廠商對自身芯片需求的管控力度不斷加大，他們也需更加關注芯片的可靠性問題。如何確保已部署的芯片，能在實際環(huán)境中完全按照預期狀態(tài)運行？

這正是芯片生命周期管理（SLM）發(fā)揮作用的地方。SLM 可監(jiān)控芯片在實際環(huán)境中的運行狀態(tài)，確保芯片按預期工況工作。借助 SLM，企業(yè)能夠識別芯片的細微問題并通過固件更新加以修復；同時，SLM 還為研發(fā)流程提供了反饋渠道，助力企業(yè)對下一代芯片進行設計調(diào)整與優(yōu)化改進。

新思科技如何助力汽車廠商和供應商

新思科技服務汽車行業(yè)已逾 20 年，憑借在芯片設計領域積累的深厚專業(yè)技術，助力應對現(xiàn)代車輛的復雜性挑戰(zhàn)，如今已成為汽車廠商與供應商的重要合作伙伴。無論是芯片選型、芯片設計，還是（芯片到系統(tǒng)的）垂直整合，我們都能為關鍵決策提供支持；而在決策確定后，我們還將協(xié)助汽車廠商加快創(chuàng)新步伐、降低研發(fā)風險，確保汽車廠商信心十足地推進項目。

軟硬件選型

我們可協(xié)助汽車廠商評估并篩選最優(yōu)的軟硬件方案，無論是現(xiàn)成的（OTS）解決方案或是定制化芯片方案，還是人工智能（AI）方案，均能滿足E/E架構及其他特定需求。同時，我們還能幫助汽車廠商提升芯片技術能力，并根據(jù)汽車廠商的目標，規(guī)劃適配的垂直整合深度。

軟件開發(fā)、測試與驗證

我們提供一應俱全的軟件開發(fā)、測試及驗證工具，可大幅降低對物理原型與硬件測試的依賴。這些工具不僅能加快軟件交付速度，還能有效提升軟件質(zhì)量。

芯片生命周期管理

我們的集成式芯片生命周期管理（SLM）解決方案，可在芯片全生命周期的每個階段，優(yōu)化芯片的運行健康狀態(tài)與核心性能指標。