一级供应商如何应对不断变化的汽车供应链

未来几年，随着汽车的发展，一级供应商有着巨大的机遇，但也存在着挑战——整个供应链正被新的参与者和新技术打乱。

半导体公司和专业的OEM现在是主要的参与者，新加入者既包括成熟的公司，也包括小型初创企业。

这将影响一级供应商的角色，他们将需要进行调整，以确保他们继续为供应链增加坚实的价值。朝这个方向迈出的一个重要步骤是采用新的系统验证策略，以应对自动驾驶所带来的的安全认证增加。

汽车的体系结构正从包含许多小型、独立的发动机控制单元（ECU）转变为更为集中的方法，该方法具有运行大型软件的高性能多核处理器。这就带来了新的参与者，意味着供应商生态系统必须重新设计，以反映这些新技术。

尤其是一级供应商，将面临一些具体的新挑战：谷歌、亚马逊和百度等大型科技公司可能会采取不同的做法，从而削弱传统供应链；OEM可能直接与二级半导体公司合作，将一级供应商挤出；电动汽车初创企业，尤其是在中国正在开拓新市场，并可能在这一过程中绕过一级供应商；而一些专业的OEM，如特斯拉，正在进行垂直整合，将整个传统供应链排除在外。

这种不断变化的环境迫使所有参与者重新思考自己在供应链中的角色。坚持旧模式显然不是一个成功的策略。为了了解变化和新机遇在哪里，我们需要了解这种新的汽车电子推进的意义。

车用芯片正在迅速增长

随着电子技术的发展，自动驾驶汽车中的芯片含量越来越高，这对系统设计人员提出了独特的挑战。片上系统（SoC）的使用有着特殊的增长，SoC是一种复杂的、高度集成的芯片，包括定制的计算能力。如果不考虑SoC将要执行的软件，任何SoC都不可能是完整的，这为芯片验证增加了一个新的维度。

传统的汽车流程需要使用四种不同的工具进行验证，对新的资金流增加了五分之一。

这些传统流程包括：

•利用硬件行为高级模型的虚拟原型。虽然这些模型执行迅速，但其准确性不足以进行全面验证。

•硬件在环（HIL）是一个选项，一旦硬件可用且稳定，因为这依赖于现有的硬件，而不是一个完全仪器化的验证测试台，所以激励往往是不确定的，并且，当出现问题时，调试就很困难。

•软件仿真提供全周期精度，并具有出色的调试能力，但对于SoC或系统体系中的硬件和软件的全面验证，其运行速度太慢。测试软件可能意味着首先启动一个操作系统，然后再测试驱动程序如何与芯片和操作系统交互，并涉及数百万个执行周期。

•硬件原型验证缺乏完整芯片和系统体系验证所需的容量、调试可见性和设计更改时间。

新出现的是数字孪生技术，不仅是硅模型，还包括车辆的各个方面。这些代表了车辆验证和验证策略的一个日益重要的组成部分，是一个重大的计算挑战。

考虑到芯片将在汽车上进行大量的重复工作，以及重新流片的巨大成本，在芯片生产之前必须完成全面验证，这就造成了芯片前验证的空白。弥合这一差距是至关重要的——验证不仅要包括隔离的芯片，还要包括芯片与汽车其他部分相互作用的方式。

PAVE360和Veloce

西门子的PAVE360计划是为汽车设计而创建的。其中起核心作用的是Veloce仿真平台，用于验证和验证汽车电子和子系统——仿真器是一种特殊用途的超级计算机，在集成电路制造前对其进行建模。

因为它使用硬件而不是软件来进行建模，所以它的运行速度比软件模拟快100-10000倍，而且它是一个全面的计算环境，致力于简化特定的验证任务。

虽然仿真器是汽车电子的新产品，但它在电信、存储和移动市场验证复杂SoC的价值早已得到证实。

仿真是彻底验证SoC的唯一方法，随着SoC进入车辆，仿真成为必要的汽车验证工具。

它允许与虚拟化数据源的连接用作测试激励。通过虚拟化这些源而不是依赖于真实世界的源，测试数据是确定的和可重复的，从而加快了在验证过程中发现任何问题的调试和解决。

完整的验证不仅仅涉及功能的练习。重要的是要确认功耗没有超出预算。

必须根据ISO 26262安全标准验证和记录安全性。芯片有内部测试基础设施（测试设计或DFT），这些电路必须经过验证。所有这些测试都有助于整个验证覆盖范围——必须对其进行跟踪和报告。

这些是运行在Veloce模拟器上的软件应用程序执行的特定任务。这些应用程序抽象了测试的实现细节，允许验证工程师以更高的工作水平和更高的生产率工作。

仿真器还提供了一种方法来验证这些SoC和其他芯片是否与它们控制的机械部件正确交互。这些组件依赖于不同于芯片设计中使用的工具和方法。

PAVE360使用标准汽车电子电气接口（如事务级建模（TLM）、Vista验证工具使用的IEEE SystemC标准的一部分）以及用于电子和机械工具之间交互的功能模型接口（FMI）将这些工具结合在一起。

最后，数字孪生系统需要与真实版本同步维护一个系统的数字模型。这意味着对所有的电子内容进行建模，并将其与一整套机械模型相协调。仿真器是在有意义的时间内处理如此大的计算任务的唯一方法。

由于电子和机械部件的集成，新车设计的验证变得更加复杂。由于电子设备在自动驾驶车辆中广泛应用，芯片必须与车辆的所有非电子部件一起进行验证。SOC必须对其硬件和软件进行彻底审查。数字孪生必须建立和锻炼。早期的芯片前验证意味着制造的第一个芯片将是正确的，避免了冗长和昂贵的反复调整。

一级供应商是这项验证工作的中心，将所有组件和子系统整合到一个一致的模型中。如果没有合适的工具，这项工作很容易出错，但如果做得对，它会让一级供应商增加价值并与众不同。

没有PAVE360和仿真，就没有实际的方法来实现这一点。通过采用这一全新的汽车设计方法学，一级供应商加强了他们在供应链中的价值，在整个生态系统以及价值链上下游建立伙伴关系。

通过适应这些新的现实，一级供应商可以确保它们仍然是汽车供应链中重要的、有价值的一部分。

作者：Richard Pugh是西门子公司Mentor仿真部门的产品营销经理