【導(dǎo)讀】汽車行業(yè)是半導(dǎo)體推動交通工具全面發(fā)展的典型例證，在新的商業(yè)模式、環(huán)境法規(guī)以及以軟件定義的自動車輛發(fā)展趨勢下，汽車半導(dǎo)體正在經(jīng)歷多重變革。對全自動和半自動系統(tǒng)的需求在很大程度上影響了系統(tǒng)級驗(yàn)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(shè)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(cè)重對車輛、系統(tǒng)和周圍環(huán)境的虛擬形式進(jìn)行測試。而這樣的虛擬形式通常被稱作“數(shù)字孿生”。
汽車行業(yè)是半導(dǎo)體推動交通工具全面發(fā)展的典型例證，在新的商業(yè)模式、環(huán)境法規(guī)以及以軟件定義的自動車輛發(fā)展趨勢下，汽車半導(dǎo)體正在經(jīng)歷多重變革。
對全自動和半自動系統(tǒng)的需求在很大程度上影響了系統(tǒng)級驗(yàn)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(shè)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(cè)重對車輛、系統(tǒng)和周圍環(huán)境的虛擬形式進(jìn)行測試。而這樣的虛擬形式通常被稱作“數(shù)字孿生”。
相關(guān)從業(yè)者和供應(yīng)商對“數(shù)字孿生” 的真正定義不盡相同。作為數(shù)字孿生的踐行者和推動者，西門子認(rèn)為一個產(chǎn)品只存在一個動態(tài)數(shù)字孿生，該數(shù)字孿生映射產(chǎn)品在全開發(fā)生命周期內(nèi)所涉及的眾多設(shè)計(jì)階段和物理行為。
數(shù)字孿生的特點(diǎn)包括：
●物理產(chǎn)品的高精度虛擬呈現(xiàn)
●仿真模型要在整個生命周期中運(yùn)行，用以模擬、預(yù)測和優(yōu)化產(chǎn)品
●仿真模型要在開發(fā)生命周期中采用多種形式表現(xiàn)
●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(xiàn)生命周期閉環(huán)，以滿足物理世界和虛擬世界之間的雙向連接和反饋
圖 1 - 現(xiàn)代數(shù)字孿生運(yùn)行的各個階段
半導(dǎo)體供應(yīng)商的數(shù)字孿生
對于半導(dǎo)體行業(yè)來說，半導(dǎo)體公司因復(fù)雜性以及過高的失敗成本（如硅錯誤導(dǎo)致多次流片），一直以來都嘗試在虛擬環(huán)境中進(jìn)行設(shè)計(jì)與驗(yàn)證，目前行業(yè)的最佳實(shí)踐已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了數(shù)字孿生核心原則的各個方面；但同時也向半導(dǎo)體公司提出挑戰(zhàn) —— 半導(dǎo)體行業(yè)的虛擬設(shè)計(jì)與驗(yàn)證與真正的現(xiàn)代數(shù)字孿生其實(shí)存在根本性差距，這迫使半導(dǎo)體供應(yīng)商需要重新評估自身的開發(fā)進(jìn)程和行動。
數(shù)字孿生需要對系統(tǒng)進(jìn)行虛擬建模，并將虛擬世界和物理世界相互連接。這種觀念的轉(zhuǎn)變?yōu)榘雽?dǎo)體供應(yīng)商帶來的影響包括：
1. 模型創(chuàng)建和交付
能否在虛擬環(huán)境中成功設(shè)計(jì)并驗(yàn)證車輛，取決于現(xiàn)有設(shè)計(jì)模型的準(zhǔn)確性。由于汽車制造商無法對復(fù)雜半導(dǎo)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(dǎo)體供應(yīng)商的新服務(wù)內(nèi)容。
2. 更緊密的驗(yàn)證技術(shù)耦合
公司在經(jīng)營中總是力求快速和準(zhǔn)確，而這兩者又往往被視為對立關(guān)系。在如今的驗(yàn)證技術(shù)支持下，原始設(shè)備制造商（OEM）和半導(dǎo)體供應(yīng)商其實(shí)可以在各自的開發(fā)生命周期內(nèi)協(xié)同工作。
3. 自動化的現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)反饋
目前，在集成電路接口自動捕獲和反饋現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)并不常見。系統(tǒng)芯片的復(fù)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(yīng)用的完整狀態(tài)空間極具挑戰(zhàn)性。因此，在現(xiàn)實(shí)世界中捕獲的數(shù)據(jù)非常有必要反饋到開發(fā)生命周期中。這一功能既適用于反應(yīng)性場景，也適用于預(yù)測性場景。
圖 2 - 從物理世界到虛擬世界的反饋回路
4. 在數(shù)字主線中建立可追溯性
可追溯性是數(shù)字主線的核心要素，從根本上說，半導(dǎo)體供應(yīng)商必須考慮兩種類型的可追溯性：包括跨生命周期活動和在每個生命周期階段生成數(shù)據(jù)的內(nèi)部可追溯性；以及供應(yīng)商和集成商之間的外部可追溯性。
到目前為止，一些老牌汽車供應(yīng)商已經(jīng)通過人工流程和/或自建基礎(chǔ)設(shè)施來管理可追溯性。另一方面，剛涉足汽車和安全關(guān)鍵流程的公司可能尚未被要求展示過往項(xiàng)目的可追溯性。事實(shí)上，西門子已與半導(dǎo)體供應(yīng)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(xiàn)有流程其實(shí)正在產(chǎn)生大量開銷。目前的工藝流程尚未能同時達(dá)到內(nèi)部和外部可追溯性的要求。
圖 3 - 從需求階段到實(shí)施和驗(yàn)證階段的可追溯性
傳統(tǒng)供應(yīng)鏈模式正在被顛覆，影響著半導(dǎo)體供應(yīng)商的芯片制造和交付，向現(xiàn)代數(shù)字孿生模式遷移將助應(yīng)對未來挑戰(zhàn)。然而通往現(xiàn)代數(shù)字孿生的旅程并不可一蹴而就。企業(yè)可以通過少量的增量投資，與具有豐富經(jīng)驗(yàn)和全面解決方案的合作伙伴合作，在以電子設(shè)備為中心的未來汽車道路上取得成功。
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