今天的车辆包含超过 1 亿行代码，软件越来越成为新特性和新功能的推动者。与此同时，汽车行业正在经历一些重大转变，这些转变正在影响使从 LED 照明到自动驾驶的一切成为可能的硅芯片。汽车电气化、数字孪生和人工智能 (AI) 的集成都在加速汽车行业的创新，从芯片层面开始。
OEM 和一级供应商继续面临尽快交付产品的压力。全球消费者(和政府)要求更高的智能、更高的安全性和更广泛的环保选择，因此各级汽车供应商都在进行软件和硬件方面的创新以满足市场需求。越来越多的行业需要可靠的工具来在流程早期彻底验证技术的性能，同时启用新功能。
在这篇博文中，我将仔细研究影响汽车硬件和软件的两个主要转变，并研究车辆虚拟化和人工智能处理技术如何为新的汽车应用铺平道路。作为一个案例研究，我将重点介绍 Synopsys 和英飞凌之间的合作，该合作产生了支持车辆虚拟化的解决方案，以加速汽车电子系统的开发以及优化的 AI 处理。
随着现代车辆将强大的计算平台、多个网络和越来越多的软件内容结合在一起，验证系统性能变得更具挑战性。数字孪生用于各个行业，为正在开发的产品或系统提供数字表示，为早期开发和测试提供机制，提高生产力，并以更低的成本交付更安全、更安全的系统。数字双胞胎不是等到实际零件或组件可用，而是提供了一个平台来模拟和验证开发的每个步骤，以便更早地发现和缓解问题和潜在故障。
特别是对于车辆电气/电子 (E/E) 系统验证，数字孪生支持汽车设计的左移，包括早期架构功率和性能探索、早期硬件/软件集成和前端负载测试、加速硬件验证和可执行规范交付整个供应链。应用这种方法可以减少设计不足和过度设计，提高测试吞吐量，并通过提高质量潜在地节省召回成本。
人工智能优化汽车系统
人工智能正在改变我们生活的许多领域，现在也在汽车行业中崭露头角。对于高级驾驶辅助系统 (ADAS) 和自动驾驶功能，神经网络图等 AI 算法是主力，处理来自数十种不同传感器的输入，以帮助车辆在需要时自动刹车、留在车道上、避开道路障碍物或其他车辆， 以及更多。支持更高水平的车辆自主性，下一代雷达技术，如 4D 雷达，将需要新的人工智能算法。4D 雷达利用回声定位和飞行时间测量来绘制车辆路径中物品的位置，作为激光雷达和摄像头的补充。
人工智能也在优化其他汽车应用。例如，它在电动机的性能中发挥作用，电动机依靠测量运行参数的磁传感器来确定电动机的性能。通过执行寿命建模来减少牵引电机逆变器中的传感器数量，从而降低系统成本并提高能源效率。集成到车辆芯片中的人工智能使用带有虚拟传感器的预测分析来完成这项工作。同样，人工智能可以通过预测子电池的电池状况并使用神经网络实现减少车载充电单元中的电流传感器来优化电动汽车的电池功能，这也可以降低系统成本并提高能源效率。
促进世界顶级汽车制造商的创新
为支持汽车人工智能和车辆虚拟化的趋势，新思科技与全球领先的汽车半导体供应商英飞凌密切合作。英飞凌的AURIX™ TC4x 微控制器集成了一个高性能 AI 加速器，称为并行处理单元 (PPU)，由 Synopsys DesignWare® ARC® EV 处理器 IP提供支持. 在 AURIX™ TC4x 架构中集成基于 ARC EV 处理器的 PPU，通过提供经济实惠的 AI 实现了广泛的电动汽车用例。PPU 具有实时处理性能，可加速循环神经网络、卷积神经网络和多层感知器等 AI 算法。除了提供处理能力之外，ARC EV7x 处理器 IP 还提供功能安全特性，与 AURIX™ 架构相结合，支持开发更安全的汽车系统。
“使用 Synopsys ARC MetaWare Toolkit for AURIX™ TC4x 和 Virtualizer 开发套件，我们共同的客户将在他们的软件开发过程中领先一步，并能够优化他们的设计以充分利用新的 AURIX™ TC4x 性能。”
英飞凌汽车微控制器高级副总裁 Thomas Boehm
最近，两家公司宣布英飞凌 AURIX™ TC4x微控制器得到 Synopsys DesignWare ARC MetaWare Toolkit for AURIX™ TC4x的支持. 使用该工具包，汽车 OEM 和 1 级系统设计人员可以快速优化微控制器中 PPU 的 AI 处理器，以实现行业领先的能效和性能。MetaWare 工具包与 Synopsys ARC 处理器的 MATLAB 工具箱集成，以支持基于模型的 ANSI/ISO C 代码生成，以及特定于硬件的 SIMD 内在函数和高度优化的函数调用。这些工具一起支持从 Simulink 为 Synopsys ARC 处理器在环 (PIL) 代码编译生成的代码。基于 SIMD 计算的自动生成的 PIL 代码使用 DSP 和线性代数等优化库来优化英飞凌 AURIX™ TC4x 微控制器系列的 AI 应用。通过自动化极其高效的代码生成，
在车辆虚拟化领域，新思科技为AURIX™ 微控制器系列提供了Virtualizer™开发套件 (VDK)。使用 VDK，英飞凌的客户可以在硅片面市前的 18 个月内开发软件并执行回归测试和故障注入。英飞凌还在内部使用 VDK 来加速其 AURIX™ TC4x 虚拟原型模型的鉴定。阅读有关Synopsys 和英飞凌合作的更多信息。
VDK 是 Synopsys 数字孪生解决方案集的一部分。该生态系统包括 E/E 系统开发和验证、ECU 软件开发和测试以及 SoC 开发和验证。其他解决方案包括用于早期架构设计的 Synopsys Platform Architect™ 、用于电力电子和机电一体化系统的Synopsys SaberRD 、Synopsys Silver虚拟 ECU 平台和 Synopsys TestWeaver ® 智能测试自动化解决方案。
“创新是英飞凌的关键，AURIX ™ TC4x 微控制器在性能方面的重大进步也不例外。这种新的性能余量加上长期可用性，意味着客户将能够拥有真正的平台方法，并在未来许多年内证明他们的设计，”英飞凌汽车微控制器高级副总裁 Thomas Boehm 说。“通过与 Synopsys 密切合作，我们将能够应对最新的汽车趋势，无论是下一代电动汽车还是高级 ADAS 应用。使用 Synopsys ARC MetaWare Toolkit for AURIX™ TC4x 和 Virtualizer 开发套件，我们共同的客户将在他们的软件开发过程中领先一步，并能够优化他们的设计以充分利用新的 AURIX™ TC4x 性能。 ”
前方更智能、更环保的道路
自从第一辆 Model-T 下线以来，汽车无疑已经走了很长一段路。主要汽车制造商正在为其阵容添加更多电动汽车和安全功能，而人工智能正在为从动力总成到信息娱乐的系统带来更高的智能。与此同时，数字孪生和车辆虚拟化等技术正在加速汽车设计周期，同时确保我们都需要的质量和可靠性。亨利福特会感到自豪。
